Les marais salés face aux vagues de tempête : une grande expérience scientifique aux Pays-Bas

Pour comprendre comment nos littoraux résisteront à des conditions extrêmes, il faut parfois mener des expériences scientifiques tout aussi extrêmes.

Des chercheurs néerlandais ont poussé cette démarche très loin afin de démontrer la capacité physique des marais salés à faire face à de puissantes surcotes provoquées par les tempêtes.

Un marais salé transporté jusqu’au générateur de vagues

L’ingénieur hydraulicien Pim Willemsen et ses collègues ont prélevé 306 mètres carrés d’un véritable marais salé sur les côtes de la mer des Wadden. Ils les ont ensuite transplantés dans le plus grand générateur de vagues du monde, le Delta Flume.

Pendant 21 heures, ils ont soumis ce « marais » à une succession ininterrompue de vagues de tempête.

« Nous avons [choisi] cette méthode assez extraordinaire parce que les conditions que nous voulions tester, et pour lesquelles les digues néerlandaises sont conçues, ne se produisent tout simplement pas [souvent] sur le terrain », a expliqué Pim Willemsen à ScienceAlert.

« Les digues sont conçues pour résister à une tempête qui, statistiquement, ne se produit qu’une fois tous les quelques milliers d’années. Nous ne pouvons pas attendre qu’elle survienne sur le terrain : nous avons donc dû amener le marais salé jusqu’à la tempête. »

Les résultats paraissent aujourd’hui dans Nature. Mais mettre sur pied une expérience d’une telle ampleur n’a pas été simple.

Les chercheurs ont pris grand soin de préserver les blocs de marais dans un état aussi proche que possible de leur état initial jusqu’à leur arrivée au générateur de vagues.

Ils les ont prélevés dans la réserve naturelle de Peazemerlannen en septembre et octobre 2023. Chaque bloc pesait entre 3 000 et 6 000 kilogrammes et comprenait une couche de sol de 0,4 à 0,7 mètre de profondeur, ainsi que la végétation qui y poussait : principalement Elymus athericus, quelques espèces d’Atriplex et Aster tripolium.

L’équipe a acheminé les blocs dans un camion fermé pour éviter que le vent ne les désagrège pendant le trajet d’environ 250 kilomètres jusqu’au Delta Flume, à Delft. Les chercheurs ont aussi surveillé attentivement leur poids pour s’assurer qu’ils ne se desséchaient pas en route.

Les marais salés face aux risques de submersion aux Pays-Bas

Tous ces efforts montrent à quel point les Pays-Bas prennent la lutte contre les inondations au sérieux.

Un quart du pays se trouvant sous le niveau de la mer, les Pays-Bas ont toujours été exposés aux inondations, notamment lors des surcotes de tempête. Une grande partie de ce risque est réduite par un réseau de digues, de murs de protection côtière et de barrages appelé le plan Delta.

Ces protections « grises » contre les inondations ont relativement bien fonctionné au fil du temps, mais la situation est en train de changer.

L’humanité continue de brûler des combustibles fossiles et de rejeter des gaz à effet de serre dans l’atmosphère. En retenant d’énormes quantités de chaleur, ces gaz modifient en profondeur les systèmes climatiques de la Terre.

Les températures augmentent, les vents se renforcent et les tempêtes deviennent plus intenses. Les surcotes font monter les eaux bien au-delà des niveaux pour lesquels la plupart des infrastructures ont été conçues, et la situation devrait empirer dans les prochaines décennies.

« Les ouvrages de génie civil sont statiques et ne s’adaptent pas à un environnement changeant », écrivent Pim Willemsen et son équipe.

Les marais salés, eux, disposent d’une certaine souplesse, comme le montre l’expérience du Delta Flume. À condition de rester intacts, ils peuvent dissiper l’énergie des vagues avant qu’elle n’atteigne les infrastructures.

Des vagues de tempête aux effets mesurés

« Dans le canal, le marais salé a été exposé à des vagues dont la hauteur augmentait de 0,75 mètre jusqu’à 2 mètres », a déclaré Pim Willemsen à ScienceAlert.

« Selon le lieu et les conditions locales, ces niveaux d’eau et ces conditions de vagues potentielles se produisent une fois tous les cent à quelques milliers d’années. »

Le chercheur s’attendait à ce que le marais salé absorbe une partie de la puissance des vagues. Il a néanmoins été surpris de constater qu’après 21 heures de martèlement continu, le marais n’avait perdu que 7 millimètres de sédiments.

Après la première série de vagues, 33 % de la biomasse végétale aérienne avait disparu. Les dégâts se sont ensuite accentués à mesure que l’exposition se poursuivait.

Au bout de 21 heures, il restait environ 20 à 25 % de la biomasse aérienne initiale. La longueur des tiges avait diminué de 47 %.

La végétation subit donc des dommages, mais, contrairement à une digue en béton, elle peut repousser après une tempête.

« Cela montre que la végétation peut contribuer à atténuer les vagues dans une grande variété de conditions », a indiqué Pim Willemsen.

« Le marais est encore plus résistant que nous ne l’avions anticipé. »

Leur efficacité a toutefois ses limites. Le marais salé s’est montré le plus performant dans les systèmes de faible énergie, avec des vagues atteignant jusqu’à 1 mètre : il y réduisait leur puissance de 50 % au maximum. Dans les systèmes de forte énergie, lorsque les vagues dépassaient 1 mètre, l’atténuation ne dépassait pas 10 %.

Aux Pays-Bas, la restauration et la préservation des marais salés pourraient compléter les digues. Elles pourraient même contribuer à réduire les coûts en limitant la nécessité de reconstruire ou de surélever les infrastructures de protection contre les inondations.

« À l’échelle mondiale, cela montre qu’il existe un fort potentiel pour intégrer le marais et sa végétation aux dispositifs de protection côtière, sous la forme d’une défense hybride associant digues et murs de protection côtière à un écosystème littoral », a déclaré Pim Willemsen.

L’étude a été publiée dans Nature.

Cet article a été vérifié par Rachel Garner et édité par Fiona MacDonald. Nous sommes fiers de notre processus, mais nous restons humains. Si vous repérez une erreur, merci de nous le signaler.