Impact of climate change on Gironde estuary

Impact du changement climatique sur l'estuaire de la Gironde

¹ Cerema (Cetmef) - 134, rue de Beauvais, CS 60039, 60200 MARGNY Lès COMPIEGNE -
vanessya.laborie@cerema.fr
² Laboratoire Saint-Venant (EDF R&D, CETMEF, École des Ponts ParisTech) - 6, quai WATIER, BP49, 78401 CHATOU
³ Cerema (Cetmef) - 134, rue de Beauvais, CS 60039, 60200 MARGNY Lès COMPIEGNE -
francois.hissel@cerema.fr
⁴ Cerema (Cetmef) - 134, rue de Beauvais, CS 60039, 60200 MARGNY Lès COMPIEGNE -
philippe.sergent@cerema.fr

Abstract

Within the THESEUS European project, a simplified mathematical model for storm surge levels in the Bay of Biscay was adjusted on 10 events at Le Verdon using wind and pressure fields from CLM/SGA, so that the water levels at Le Verdon have the same statistic quantiles as observed tide records for the period [1960-2000].

A numerical model of the Gironde Estuary was used to evaluate future water levels at 6 locations of the estuary from Le Verdon to Bordeaux and to assess the changes in the quantiles of water levels during the XXIst century using ONERC's pessimistic scenario for sea level rise (60 cm).

The analysis of future storm surge levels shows a decrease in their quantiles at Le Verdon,, whereas there is an increase of the quantiles of total water levels. This increase is smaller than the sea level rise and gets even smaller as one enters farther upstream in the estuary.

A series of flood maps for different return periods between 2 and 100 years and for four time periods ([1960-1999], [2010-2039], [2040-2069] and [2070-2099]) have been built for the region of Bordeaux. Quantiles of water levels in the floodplain have also been calculated. The impact of climate change on the evolution of flooded areas in the Gironde Estuary and on quantiles of water levels in the floodplain mainly depends on the sea level rise. Areas which are not currently flooded for low return periods will be inundated in 2100. The influence of river discharges and dike breaching should also be taken into account for more accurate results.

Résumé

Dans le cadre du projet européen THESEUS, un modèle avec débordement de l'estuaire de la Gironde a été utilisé pour évaluer les niveaux d'eau du futur (sans prise en compte d'éventuelles ruptures de digues et sans modification de l'altitude de celles-ci) sur 6 points de sortie de l'estuaire depuis Le Verdon jusqu'à Bordeaux.

Les données d'entrée du modèle sont : les champs de vent à Royan et Mérignac, le signal global (marée + surcotes) au Verdon et les débits des 3 rivières (Garonne, Dordogne et Isle).

Un modèle simplifié de surcotes a été ajusté au Verdon en utilisant des mesures instantanées disponibles pour 10 événements et les champs de vent et de pression du CLM/SGA, de telle sorte que le signal global (marée+surcotes) au Verdon obtenu présente les mêmes quantiles extrêmes que les mesures marégraphiques sur ce même point de sortie pour la période passée [1960 -2000].

Ainsi alimenté, le modèle a été utilisé pour étudier l'évolution des quantiles de niveaux d'eau à l'horizon 2100 en utilisant l'hypothèse pessimiste d'élévation du niveau de la mer de l'ONERC (60 cm). L'analyse des surcotes du futur montre une décroissance des quantiles de surcotes au Verdon, en cohérence avec l'analyse des champs climatologiques fournis par le modèle CLM/SGA. L'analyse des niveaux d'eau du futur montre que l'augmentation des quantiles est égale à un pourcentage plus ou moins grand de l'élévation du niveau de la mer, ainsi qu'une décroissance de cet effet de l'aval vers l'amont de l'estuaire.

Les cartes d'inondation correspondant aux périodes de retour de 2 à 100 ans pour les périodes [1960-1999], [2010- 2039], [2040-2069] et [2070-2099] dans la région de Bordeaux ont également été construites et les quantiles de niveaux d'eau dans le lit majeur de l'estuaire calculées. Compte-tenu des hypothèses faites, l'impact du changement climatique sur l'évolution de l'emprise des zones inondées dans l'estuaire de la Gironde et sur les quantiles de hauteur d'eau dans le lit majeur dépend principalement de l'élévation du niveau de la mer sur la période considérée. Des zones qui ne sont aujourd'hui pas inondées pour de faibles périodes de retour le deviennent à l'horizon 2100. L'influence des débits et des ruptures de digues devra être étudiée afin de préciser ces résultats.