Le Changement Climatique et les
Côtes du Canada

J. Shaw, R.B. Taylor, D.L. Forbes, S. Solomon, D. Frobel, G. Parkes, and C.T. O´Reilly

Introduction
Le système climatique planétaire est en train d´être modifié par les activités humaines (Houghton etal., 1996), et l´on prévoit que le principal effet en sera une hausse, d´ici 2100, des températures moyennes mondiales de l´air en surface de 2C audessus des valeurs de 1990. Quel impact aura ce changement climatique planétaire sur les côtes du Canada? Dans ce bref document, nous aborderons certaines des questions sur lesquelles travaillent actuellement les chercheurs de la CGC et leurs collaborateurs, soitles effets de:

1. Une réduction de l´extension et de la durée de la couverture de glace de mer;
2. Des changements de la climatologie des tempêtes; et
3. Une élévation du niveau de la mer.

Réduction de l´extension et de la durée de la couverture de glace de mer
Le réchauffement du climat pourrait induire une réduction de l´extension et de la durée de la couverture de glace de mer (Solomon etal., 1993). Lorsque l´océan est gelé, le remodelage des plages par les vagues est suspendu (bien que la glace de mer puisse ellemême être un agent géomorphologique actif). Sur la côte de la mer de Beaufort, la lisière des glaces recule jusqu´à plusieurs centaines de kilomètres vers le large pendant quelques mois à la fin de l´été, ce qui laisse aux vagues et aux ondes de tempête une distance suffisant pour causer beaucoup d´érosion, par exemple à Tuktoyaktuk. Si la saison sans glace s´allongeait de façon significative, l´augmentation de la fréquence et de l´intensité cumulative des vagues et ondes de tempête pourrait accroître l´érosion sur une côte qui subit déjà des changements rapides.

La saison libre de glaces dans le sud du golfe du SaintLaurent est beaucoup plus longue (de l´ordre de 8mois), mais l´absence de couverture glacielle protectrice au début de l´hiver, époque où l´activité des ondes de tempête est maximale (Parkes etal., 1997), accélérerait les changements géomorphologiques sur la façade golfe de l´île du PrinceÉdouard, déjà sujette à une érosion rapide (voir plus bas).

Sur une grande partie de la côte atlantique de la Nouvelle-Écosse, il n´y a généralement pas de glace de mer, mais la banquise quittant le golfe du SaintLaurent peut descendre jusqu´à Halifax et, certains hivers, il peut se former de la banquise côtière durant les vagues de temps très froid. Une élévation des températures hivernales empêcherait la formation de cette banquise côtière, qui protège les rivages contre les fortes vagues de tempête, et l´extension vers le sud de la glace de mer sortant du golfe du SaintLaurent et dérivant le long de la côte atlantique de la Nouvelle-Écosse serait réduite.

En mars 1993, la banquise côtière et le brash ont protégé ces côtes pendant la «tempête du siècle» (Taylor etal., 1997).

Changements de la climatologie des tempêtes
Houghton etal. (1996) se demandaient quels changements le réchauffement planétaire du climat induirait sur les tempêtes des latitudes moyennes et sur la formation des cyclones tropicaux, dont les ouragans (bien que des recherches récentes suggèrent que les ouragans du Pacifique pourraient se trouver renforcés en raison du réchauffement planétaire). La plupart des plages connaissent de longues périodes de beau temps, pendant lesquelles il ne survient que peu de changements, ponctuées de tempêtes brèves et violentes où de fortes vagues conjuguées aux ondes de tempête agissent de façon significative sur les côtes. Des relevés effectués sur la côte est de la Nouvelle-Écosse ont montré comment les plages ont répondu à des changements décennaux de l´intensité et de la fréquence des ondes de tempête. Il y a eu beaucoup d´ondes de tempête dans les années 20 et 30, peu dans les années 40 et au début des années 50, et de nouveau un grand nombre après 1954. Ces cycles ont été accompagnés de recul et d´érosion des plages. Des augmentations de la fréquence et de l´intensité des tempêtes se traduiraient donc par une accélération des changements géomorphologiques sur la côte (Forbes etal., 1997).

La côte atlantique de la Nouvelle-Écosse subit de graves dommages du fait des cyclones tropicaux, dont la plupart remontent vers le nordest et atteignent les provinces Maritimes du Canada. Parkes etal. (1997) ont mis en évidence la vulnérabilité du fond de la baie de Fundy aux inondations dues aux ondes de tempête de ces cyclones tropicaux. Le risque le plus grand est celui d´une tempête intense qui remonterait le golfe du Maine pendant des marées de viveseaux coïncidant avec des marées de périgée, et qui couperait la côte du Nouveau-Brunswick juste à l´ouest de Saint John, au moment où la marée monte dans la baie de Fundy. L´onde de tempête de la fameuse «tempête de Saxby», un cyclone tropical survenu en 1869, a atteint une hauteur estimative de 1,8m, et de vastes régions ont été inondées (fig.1). Ce n´est pourtant pas le pire des scénarios parce que, d´abord, la marée astronomique aurait pu être plus haute de 0,6m dans le fond de la baie de Fundy pendant la tempête de Saxby et, ensuite, que le niveau relatif de la mer a monté d´environ 0,4m depuis 1869. On est en train d´évaluer les risques courus par cette région, surtout à la lumière d´une accélération de l´élévation du niveau marin et du changement climatique planétaire.

Figure1: Extension de l´inondation dans le fond de la baie de Fundy au cours de la tempête de Saxby, en 1869.

Élévation du niveau marin
La hausse projetée des températures fera monter le niveau moyen de la mer de 0,49m d´ici 2100 (Houghton etal., 1996), ce qui doit être ajouté aux tendances actuelles des changements du niveau marin. Aux endroits où le niveau marin relatif (NMR) baisse rapidement aujourd´hui (en raison du relèvement isostatique), il baisserait plus lentement dans le futur. Là où il est stable ou baisse de façon modérée, la tendance serait renversée, et le NMR commencerait à monter, de sorte que la zone de submersion s´étendrait vers l´intérieur des terres (fig.2). Dans les zones montrées à la figure2, la vitesse de submersion s´accroîtrait. À Halifax, par exemple, le niveau de la mer a monté à une vitesse de ~0,3m/siècle depuis 1896, surtout à cause de la subsidence de la croûte, et pourrait encore s´élever de 0,8m pendant le prochain siècle.

Sensibilité des côtes à l´élévation du niveau marin
Nous avons réalisé une carte décrivant la sensibilité du trait de côte du Canada à une accélération de la hausse du niveau de la mer (fig.3) (Shaw et al., 1998); on y voit que 67% de la côte est faiblement sensible, 30% modérément sensible, et 3% très sensible. Les zones de forte sensibilité comprennent de vastes parties des provinces Maritimes du Canada, les côtes continentales de la mer de Beaufort, ainsi que le delta du Fraser et le nordest de l´île Graham, dans la région du Pacifique. Les descriptions régionales de la sensibilité de la côte qui accompagnaient la carte étant trop générales, nous avons entrepris un nouveau projet dans l´une des régions de forte sensibilité: la côte nord de l´île du PrinceÉdouard. Notre objectif est d´en arriver à une meilleure prédiction de l´évolution que connaîtra cette côte au cours du prochain siècle.

Figure2: Zones de submersion des côtes au Canada, c.àd. zones où le niveau marin est présentement en train de monter. L´extension possible des zones de submersion en 2100 est basée sur les prédictions du GIEC (Houghton et al., 1995).

Évolution d´ici 2100 de la côte de l´île du PrinceÉdouard faisant face au Golfe
Pour prédire l´évolution de la côte nord de l´île du PrinceÉdouard dans un scénario de poursuite ou d´accélération de l´élévation du niveau marin, il faut comprendre son évolution passée, disposer d´une hypothèse de travail sur la morphodynamique contemporaine de la côte, et extrapoler les vitesses de changement mesurées. Certaines conclusions sont présentées ici.

Dans la géographie du sud du golfe du SaintLaurent (fig.4) il y a 9000années radiocarbone BP (environ 10000 années sidérales), les terres s´étendent de la Nouvelle-Écosse jusqu´au delà des îles de la Madeleine. Les fleuves et lacs de grande taille (Franck, 1972) ne figurent pas sur cette reconstitution. L´élévation subséquente du niveau marin a fait reculer le trait de côte à travers le banc des îles de la Madeleine à des vitesses pouvant atteindre 14km par siècle, isolant les îles aux alentours de 8000BP, et séparant l´île du PrinceÉdouard du continent vers 5000BP. Au cours des derniers millénaires, l´élévation du niveau de la mer sur le nord de l´île du PrinceÉdouard s´est accélérée, et dépasse maintenant légèrement 0,3m par siècle (Shaw et Forbes, 1990). Avec l´élévation planétaire, le niveau pourrait encore monter d´environ 0,8m d´ici 2100.

Pour faciliter la prédiction, nous avons divisé la côte nord de l´île en trois segments morphodynamiques (fig.5). La zone de transfert Ouest s´étend de la pointe Nord vers le sudouest et se compose de falaises de rochemère tendre en érosion. Le sable est transporté vers le sudouest dans la zone littorale, avec un transit annuel de 38000m³, jusqu´à la pointe Ouest, sur une bande de sable infralittorale au large de la pointe Ouest (Kranck, 1971) et aussi dans la baie d´Egmont. Une estimation prudente est que la totalité de la côte ouest reculera de 30 à 100m d´ici 2100.

La côte en regression (fig.5), qui s´étend de la pointe Nord à la pointe Cable, se compose de plusieurs longues zones de falaises de rochemère tendre en érosion et de six complexes estuariens, comportant chacun des cordons littoraux de sable avec dunes côtières, protégeant des estuaires peu profonds à prépondérance de courant de flot. Les sédiments suivent un corridor littoral allant des deux extrémités de la côte vers le centre. Cette côte est considérée comme un front d´érosion migrant vers les terres concurremment avec l´élévation du niveau marin. La migration est effectuée par érosion des falaises, des dunes et des plages, submersion des plages, inondation des estuaires, apport de sable en deltas de flot dans les estuaires, et migration latérale des passes de marée.

Figure3: Sensibilité des côtes du Canada à l´élévation mondiale du niveau marin

Figure4: Relief d´une partie du Canada atlantique en 9000années carbone BP (soit environ il y a 10000 années sidérales).

Figure5: Processus côtiers dans l´échancrure de la côte nord de l´île du PrinceÉdouard

Figure6: Bathymétrie multifaisceaux à relief par ombres portées de la région de Rustico issue des données EM1000 et des données de balayage. Les lettres sont expliquées dans le texte.

Figure7: Bathymétrie multifaisceaux à relief par ombres portées du banc Milne issue des données EM1000. On montre aussi les dépôts de sable sur la côte.

L´imagerie à relief par ombres portées (fig.6) produite à partir des données bathymétriques multi-faisceaux recueillies dans la zone de la baie de Rustico montre que le sable s´est déplacé vers les terres avec le recul de la côte, laissant derrière lui une surface de rochemère érodée (A). Le sable et la vase estuarienne ont été piégés dans les vallées submergées plus grandes (B), les remplissant entièrement, alors que les vallées submergées plus petites ne sont pas complètement remplies (C). Près de la côte, on observe un coin de sable (D) relié aux plages et à la passe (E), et marqué par des barres littorales parallèles au rivage (F). Ce complexe sédimentaire littoral forme un corridor dans lequel le sable est déplacé vers le rivage, mais avec des discontinuités aux hautsfonds rocheux entre les vallées submergées.

L´évolution de la côte en regression d´ici 2100 inclut la poursuite du recul des cordons littoraux de 25 à 50m, l´inondation des rives estuariennes basses, et l´érosion des falaises de rochemère. Cette situation pourrait être accompagnée d´un décalage des passes de marée et d´un comblement des chenaux de navigation actuels avec les modifications des cordons dues à la submersion des plages et à la réorientation des flèches. Les estuaires peuvent aussi devenir moins profonds. Sur la partie rocheuse s´étendant de la pointe Nord vers le sudest, les falaises côtières pourraient reculer de 60 à 150m.

Dans la zone de transfert Est (fig.5), le sable se déplace dans le corridor littoral vers la pointe Est, où il s´accumule dans une cuvette sous-marine, le banc Milne (Frobel, 1990; Kranck, 1971), qui contient au moins 1x10⁹m³ de sable. Une partie du sable «fuit» du banc Milne dans le corridor littoral et est transporté vers le sudouest. On estime à 38000m³ le volume de sable transporté chaque année du nord au sud de la côte. Au cours des derniers millénaires, les baies de la côte sud se sont successivement remplies de sable, formant parfois de très larges dépôts éoliens (fig.7) comme le complexe de la pointe Basin. Par effet dominos, à mesure que chaque baie s´est remplie, le corridor s´est étendu jusqu´à la baie suivante en aval dans le sens de la dérive. La fin du transfert se situe maintenant à Little Harbour.

Sur l´image multi-faisceaux du banc Milne (fig.7), les pentes prononcées au sud et à l´est (A) indiquent une progradation dans ces directions, ce que confirment les données sismiques. Les ondulations sableuses asymétriques et à grande échelle du fond (B) suggèrent un transport du sable vers le sud sur le banc. Les ondulations plus petites qui sont visibles sur cette image à résolution de 5m et sur les images du sonar à balayage latéral indiquent un mouvement actif des sédiments à travers la majeure partie du banc.

L´évolution de la zone de transfert est au cours du prochain siècle inclut 100 à 200m d´érosion sur la côte nord, une légère érosion sur les systèmes de dunes et plages de sable qui s´étendent de la pointe Est vers le sudest, et l´inondation des lagunes et milieux humides derrière les dunes. L´effet dominos se poursuivra, de sorte que Little Harbour se remplira de sable, ce qui permettra à la zone de transfert littoral de s´étendre vers le sudouest, et à terme emportera du sable jusque dans la baie de Souris.

Références

FORBES, D.L., SHAW, J., and TAYLOR, R.B. 1997. ´Climate change impacts in the coastal zone of Atlantic Canada´ in Climate Impacts and Adaption, Canada Country Study, Atlantic Regional Report. Environment Canada, Bedford, N.S.

FROBEL, D. 1990. Cruise Report 88018 (F) Phase 12, M.V. Navicula, northeastern Northumberland Strait. Geol. Surv. Can. Open File 2243.

HOUGHTON, J.T., MEIRA FILHO, L.G., CALLANDER, B.A., HARRIS, N., KATTENBERG, A. et MASKELL, K. 1996 (sous la dir. de.) Changements climatiques 1995. Contribution du GTI au Deuxième Rapport d´évaluation du Groupe d´experts intergouvernemental sur l´évolution du climat; GIEC

KRANCK, K. 1972. Geomorphological development and post-Pleistocene sea level changes, Northumberland Strait, Maritime Provinces. Can. J. Earth Sci., 9: 835-844.

PARKES, G.S., KETCH, L.A., et O´REILLY, C.T.O. 1997. Storm surge events in the Maritimes. Comptes rendus de la Conférence canadienne sur le littoral 1997, 21-24 mai 1997, Guelph, Ontario, sous la dir. de M.G. Skafel. (Association canadienne pour la science et le génie du littoral) 115-129

SHAW, J. and FORBES, D.L. 1990 ´Short- and long-term relative sea-level trends in Atlantic Canada´. Comptes rendus de la Conférence canadienne sur le littoral 1990 (Kingston), (Comité associé d´étude des littoraux, Conseil national de recherches du Canada) 291-305

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SOLOMON, S.M., FORBES, D.L., and KEIRSTEAD, B. 1993 ´Coastal impacts of climate change: Beaufort Sea erosion study´ Geol. Surv. Can. Open File 3558

TAYLOR, R.B., FORBES, D.L., FROBEL, D., SHAW, J., and PARKES, G. 1997 ´Hurricane Hortense strikes Atlantic Nova Scotia: an examination of beach response and recovery´ Geol. Surv. Can. Open File 3503