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Colloque 611 - Adaptation aux changements climatiques et à l’augmentation du niveau de la mer en zones côtières : une perspective mondiale, ACFAS 2014, Montréal, 12 mai 2014. Diagnostic de vulnérabilité intégrée aux changements côtiers à l’échelle des communautés. Ursule Boyer-Villemaire, UQAR - PowerPoint PPT Presentation
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Diagnostic de vulnérabilité intégrée aux changements côtiers à l’échelle des communautés
Ursule Boyer-Villemaire, UQARPascal Bernatchez, UQAR
J. Andrew G. Cooper, U. UlsterJavier Benavente, U. Cádiz
Colloque 611 - Adaptation aux changements climatiques et à l’augmentation du niveau de la mer en zones côtières : une perspective mondiale, ACFAS 2014, Montréal, 12 mai 2014
Carleton&Maria, MRC Avignon, Baie des Chaleurs,
Québec (CAN)AVI
Maritime tempéré froid
Kilkeel, Co. Newry & Mourne, Northern Ireland (UK)
Maritime tempéré
KIL Chipiona, Cádiz, Andalucía (Spain)CHI
Océanique mediterranéen
Vulnérabilité
Condition résultant de facteurs physiques, sociaux, économiques ou environnementaux qui prédispose les éléments exposés à la manifestation d’un aléa à en subir des préjudices ou
des dommages.
Stratégie des Nations Unies pour la prévention des catastrophes
Limites des méthodes existantes
• Mélange sensibilité/vulnérabilité• Approches multi-critères trop aggrégées• Absence du point de vue écosociosystémique (ESS)• Négligence de l’aléa d’érosion• Un seul type de côte• Un seul système institutionnel• Négligence de plusieurs facteurs socio-économiques locaux, notamment les
perceptions des risques, de la gouvernance des risques• Nécessité de travailler à l’échelle des communautés (community-based)• Difficulté d’opérationnalisation et d’utilisation par les gestionnaires
Anderies et al., 2004; Hinkel, 2011; Dawnson et al., 2009; Kont et al., 2008; del Rio et Gracia, 2009; Hart and Knight, 2009 ; Meur-Férec et al., 2008
Élaborer une méthode d’évaluation de la vulnérabilité côtière à l’échelle des communautés, d’un point de vue ESS
Résultats:Topologie des facteurs
(V) pour un attribut d’un système à un stress à un temps donné (t)
V(t) = Impacts(t) – Adaptation(t-1)
(Ionescu et al., 2009; McFadden et al., 2007)
Füssel, 2007
Inter-échelle
Résultats: Méthodologie mixte et intégrée
IB IS
EB ES
Externe
Barre d’outilDSAS 4.3(USGS)Dans ArcGIS 10
Interne
Résultats: Méthodologie mixte et intégrée
1
2
3
4
IB IS
EB ESExemple: Valeur esthétique, entre Greencastle et KilkeelModified from Brown and Reed, 2009
Résultats: Outil de visualisation pour les usagers
IB IS
EB ES
Résultats: Outil de visualisation pour les usagers
IB IS
EB ES
5
1
3
2 4
Résultats: Méthodologie mixte et intégrée
IB IS
EB ES
• Schéma d’aménagement par et pour la communauté incluant les risques côtiers?• Réglementation de protection/entretien pour certains types de côtes?• Réglementation des futurs développement selon le type de côte?• Autres adaptations (positives)?
4 axes de recherche principaux (recherche documentaire/entrevues)
Résultats: Méthodologie mixte et intégrée
IB IS
EB ES
Résultats: Méthodologie mixte et intégrée
IB IS
EB ES
Intention
Stratégie
Évaluer les problèmes
Évaluer les options
Décision
Actions
ParticipationMonitoring
Apprentissage
Résultats: Méthodologie mixte et intégrée
IB IS
EB ES
Résultats: Méthodologie mixte et intégrée
• Gestion des risquesavant/pendant/aprèsprévention, préparation
• Adaptation aux changements climatiquesévénements extrêmes, changements graduels, changements futurs
IB IS
EB ES
Résultats: Méthodologie mixte et intégrée
IB IS
EB ES
EB:-Tendances régionales projetées à la hausse
Nécessité de suivi régional
Résultats: Identification des facteurs locaux et pistes d’adaptation• Kilkeel, UK
IB IS
EB ES
IB: -Côtes meubles et en recul et possibilité de multiplication des enjeux exposés si les tendances régionales projetées se manifestent
Nécessité de suivi localNécessité de cartographie officielle de l’érosion
Résultats: Identification des facteurs locaux et pistes d’adaptation• Kilkeel, UK
IB IS
EB ES
IS: -Enjeux immédiats:
Cartographie des enjeux à risque d’érosion, prévention et préparation en sécurité civile, gestion des côtes meubles-Enjeux potentiels: Routes et bâtiments exposés
Stratégies d’adaptation des routes et bâtiments-Cellules moteurs économiques (tourisme) fortement vulnérables + peu d’actions concrètes-Peu d’adaptations locales positives, peu de réglementation locale
Stratégies d’adaptation communautaires, rôle d’organismes locaux (Mourne Heritage Trust)-Perception intermédiaire des risques, mais problème au plan de la cohérence entre citoyens et gestionnaires + absence de participation locale
Besoins sensibilisation, communication, concertation
Résultats: Identification des facteurs locaux et pistes d’adaptation• Kilkeel, UK
IB IS
EB ES
ES: -Plans d’aménagement faits à distance-Utilité du « coastal forum »?-Peu de connection avec la sécurité civile
Réflexion sur la gouvernance inter-échelle et collaboration interministérielle-En attente de la Loi de la Côte depuis >10ans
Clarification du cadre législatif
Résultats: Identification des facteurs locaux et pistes d’adaptation• Kilkeel, UK
IB IS
EB ES
Discussion et conclusions
• Méthodologie mixte couvre un plus grand ensemble de facteurs– Portrait global, 4 mois de terrain / communauté– Production d’outils visant les usagers (excel)
• Retour dans les communautés: bien accueilli– Établit un réseau minimal; identification des
champions locaux
Discussion et conclusions
• Limites: Indicateurs: agrégation des variables • Amélioration de la résolution spatiale possible• Phase 2: Co-construction d’autres
stratégies/scénarios/priorisation/cascades d’adaptation ?
Remerciements
[email protected]À surveiller: présentations au Colloque 617 sur les risques naturels
Vulnérabilité et stratégies d’adaptation pour les routes côtièresMercredi 14 mai, 10h & 16h30
Source: C. Fraser, Chaire de recherche en géoscience côtière.
Baie des Chaleurs 2010/12/6-14
Abstract
• Les villages faisant face aux aléas d’érosion côtière et de submersion sont nombreux dans l’Est du Québec. Pour identifier les stratégies d’adaptation prometteuses, il est nécessaire de se doter d’une méthode de diagnostic de vulnérabilité qui produise une vision d’ensemble soutenue par des informations crédibles visant à identifier les principaux facteurs de vulnérabilité. D’un point de vue écosociosystémique, les méthodes existantes présentent plusieurs limites : la négligence de l’aléas d’érosion, un contexte se limitant à un seul type de côte, à un seul__ système institutionnel, à une seule échelle organisationnelle et la négligence de plusieurs facteurs socio-économiques locaux, notamment les perceptions des citoyens. Le cadre choisi est : V(t) = I(t) – A(t-1), où la vulnérabilité V au temps t égale les impacts I au temps t moins les adaptations A au temps t-1. Le résultat principal consiste en une évaluation de la vulnérabilité intégrée des communautés côtières, développée en alliant la classification côtière géomorphologique, l’évolution historique des côtes, des sondages de perceptions, une cartographie interactive des enjeux et des fonctions du paysage, des entrevues semi-dirigées avec les décideurs locaux à nationaux et des recherches documentaires. Pour plus de robustesse, la méthode a été développée en se basant sur trois communautés similaires réparties au Québec, en Irlande du Nord et dans le Sud de l’Espagne.
Sites d’étude
• Géomorphology similaire, risque d’érosion & submersion, méso-tidal
• Gradient climatique• Contexte socio-economique
similaire
Carleton&Maria, MRC Avignon, Baie des Chaleurs,
Québec (CAN)AVI
Maritime tempéré froid
Kilkeel, Co. Newry & Mourne, Northern Ireland (UK)
Maritime tempéré
KIL
Chipiona, Cádiz, Andalucía (Spain)CHI
Océanique mediterranéen
69%-0,30 m/an
63%-0,63 m/an
65%-0,73 m/an35%
-1,17 m/an
32%-0,39 m/an
-0,48 m/an
Légende
Côte active en 2006 - % - [m/an]
Côtes totales suivies: 3570km
Avignon (Carleton-Maria)
Contexte
• Érosion: 60%- événements >10m
• Submersion: 43%- difficulté de prédiction
- interaction: érosion
• Facteur humain:- Structures de protection inadéquates- Absence d’unités
côtières de gestion (permis, cadastre) => TCR
Vulnérabilité des enjeux ? Stratégies d’adaptation ?
Objectifs
1. Identifier des composantes opérationnelles de la vulnérabilité côtière (communauté) • => facteurs de vulnérabilité et pistes d’adaptation
2. Proposer et tester la méthode dans 3 communautés
3. Proposer une représentation fonctionnelle pour les usagers
Le Golfe du Saint-Laurent: lieu critique mondialAnomalies d’augmentation du niveau marin projeté
Vulnérabilité des enjeux ? Stratégies d’adaptation ?
XX
Condition résultant de facteurs physiques, sociaux, économiques ou environnementaux qui prédispose les éléments exposés à la manifestation
d’un aléa à en subir des préjudices ou des dommages.
- Stratégie des Nations Unies pour la prévention des catastrophes (UNISDR)
Méthodes existantes et limites
Gutierrez et al., 2009. US-CCSP report, App. 2
CVI Variables
a Geomorphology
b Rate of shoreline change
c Coastal slope
d RSL change
e Mean significant wave height
f Mean tidal range
(Thieler & Hammer-Klose, 1999)
+ Données de recensement
(Boruff et al., 2005)
•Multiplicité et complexité des scénarios côtiers•Exclusion des enjeux, de l’héritage d’adaptation• Communautés Vs. résolution des aléas/protections• Absence d’ancrage dans la communauté et facteurs sans variabilité interne
• Approche de cartographie par indicateurs
- Confusion sensibilité et vulnérabilité
Méthodes existantes et limites
• Approche multi-critères (radar semi-quantitatif)
•Sources de données multiples
•Aléas: postulat d’indépendance•Difficulté de distinction des groupes de facteurs (échelle)
Résultats: Topologie des facteursInternal biophysical
External biophysical
Internal socio-economical
Impa
cts
Ada
ptat
ion
Spatial:• Dénombrement d’aléas• Exposition aux aléas selon les
unités côtières• Recul du trait de côte (taux)
actuel et projeté• Topographie et submersion
(cotes de submersion)• Impacts potentiels sur les
services écosystémiques (valorisation selon l’utilisation du sol)
Qualtitative:• Épisodes historiques (érosion
ou submersion)
• (Spatial: Natural resilience of the coast)• Quantitative: % natural
coastline
Spatial: • Mapping of structures of
protection, their state and adequacy• Other measures to decrease
exposureQualtiative:• Presence of a local coastal
committee• Local urban planning rules to
decrease of exposure
Qualitative:• Presence of information
strategies targetting functional awareness of natural hazards and community’s perception of governance
Spatial: (impacts potentiels (sur divers horizons de temps – selon taux d’érosion et HNMR):• Dénombrement
d’infrastructures exposées• Dénombrement de ménages
exposéesQualtiative:• Sensibilité des principaux
moteurs économiques• Sensibilité du développement
futur• Impacts potentiels sur le bien-
être
Spatial•Valeurs intangibles du paysage (valorisation selon la cartographie interactive)Semi-quantitative• Functional awareness of natural
hazards (survey): • Perception of dreadfulness• Perception of uncertainty• Behavioral changeSemi-quantitative• Perception citoyenne de la
gouvernance (sondage)• Groupes vulnérables
(recensement)
Effective Perceived
Impa
cts
Ada
ptat
ion
External socio-economical
Effective Perceived
Cross-scale socio-economical
Semi-quantitative:•Managers-citizens functional cohesion for governance
Ada
ptat
ion Qualitative:
• Urban planning rules targetting decrease of exposure
Impa
cts
Semi-quantitative (historique, récent & futur)• Tendances régionales hydro-
climatiques, météo-marines, NMR
Qualitative• Phénomènes anthropiques
externes (dragage, drainage, barrages)
•Spatiaux: - Sources sédimentaires de régénération des plages externes (naturelle ou artificielle)
• Qualitative: • Governmental adaptation
measures• ONG adaptation measures
• Qualitative:• Presence of information
strategies targetting functional coherence
Qualitative:• Cadre réglementaire• Analyse d’acteurs (diversité,
connectivité)• Analyse de processus
institutionnels (complétion, fonctionnement, concordance avec les besoins)
Effective PerceivedQualitative:•Managers’ perception of natural hazards and governance
Résultats: Enjeux directs et vulnérabilité
IB IS
EB ES
Cumulative assets exposed following A1, B1 and B2 scenarios
2000 2020 2040 2060 2080 21000
1000000
2000000
3000000
4000000
5000000
Land exposed (m2)
2000 2050 21000
200400600800
10001200
Nb. buildings
2000 2050 21000.0005.000
10.00015.00020.00025.00030.00035.000
Road lenght (km)
Yrs
B2 (rapid acceleration)
B1 (acceleration)
A1 (linear)
Legend
Yrs
Exemple: Kilkeel, NI, UK
Acceleration of changes: illustration of constant erosion acceleration method
(CEAM)
Scenario Erosion Accumulation Stability
A1: Optimistic future: linear projection
Constant erosion Constant accumulation Constant stability
B1: Pessimistic low: linear + low deceleration factor
Low acceleration of erosion rates
Slower accumulation Very slow erosion
B2: Pessimistic high: linear + high deceleration factor
High acceleration of erosion rates
Much slower accumulation or stability
Slow erosion
(X,Y)t-1
(X,Y)t0
(X,Y)t+20
(X,Y)t+50
(X,Y)t+20 + sm +e
(X,Y)t+50 + sm +e
Minimal zone of event, from most
inward position
50 yrs buffer zone
Coastline position at time t: (X,Y)t
20 yrs buffer zone
sm = security margine = minimal zone of event
(width depends on type of coast)
Transect used for rate calculation and projection
Accumulation
Erosion Stability
Coastline position estimate: case types
-7-5-3-11357
a. Continuously eroding
-7-5-3-11357
b. Recently started eroding
1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100-7-5-3-11357
c. Recently stopped eroding
-7-5-3-11357
g. Recently stopped accumulating
-7-5-3-11357
h. Recently started accumulating
1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100-7-5-3-11357
i. Accumulating
Optimistic projectionWith event
Observations
Pessimistic projectionWith event
Calculated for each sub-unit, after MM7 on rates for each interval
Coas
tline
pos
ition
-7-5-3-11357
d. Cyclic up
Optimistic Linear projection of lowest accumulation/highest retreat periodPessimistic Change of trend by one category towards more erosive
•Eroding => eroding faster•Stopped/started eroding => eroding faster•Cyclic/Stability => eroding linearly•Stopped/started accumulating => back to historical position and stable•Accumulating => stability
-7-5-3-11357
e. Cyclic down
1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100-7-5-3-11357
f. Continuously stable
Yrs
Calculation of accelerated rates and position:Constant erosion acceleration* method (CEAM) against time
Variables: X(t): coastline final positionX0: initial positiont: time (discrete)v0: initial migration ratea: acceleration factor (constant)ta: time constraint: nb. years considered for acceleration factor (e.g. over 50 yrs)v(ta): speed constraint: accelerated migration rate considered for acceleration factorE: event
Condition: need to impose a deceleration constant: e.g. erosion rate doubling over 100 yrs
=> H0: excluding human activity influence; H1: assumes constant event intensity over timeH2: assumes constant acceleration over time
a = (v(ta) – v0)/ta
X(t) = X0 + v0∆t + a(∆t)2/2 + e
Final position
Initial position
Linear rate displacement
Supplementary displacement due
to acceleration
= + + +Single event
displacement to prepare for
Intervals considered:+ 20 yrs+ 50 yrs+ 100 yrs
*Acceleration refers to the increase towards more negative coastline migration rates, therefore an acceleration of erosion rates, but is an inclusive formulation for initially stable or positive rates
Assets exposed: direct stakes
• State of vital functions of the community at +20yrs, +50 yrs, +100 yrs1. Lives: population/households2. Buildings: nb. and strategic buildings (power station, sewage stations, schools,
elder homes, etc.)3. Transport: road service by road class, unique evacuation roads, roads as
protection for buildings
• Future: 3 scenarios based on security marginsA1:No acceleration
B1: +50m/100yrs
B2: +100m/100yrs
0 yrs 0 m 0 m 0 m
20 yrs 0 m 5 m 10 m
50 yrs 0 m 10 m 50 m
100 yrs 0 m 50 m 100 m
Distribution of shoreline evolution, by period by sub-unit
WAR KIL DNMMIL
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45-0.400
-0.200
0.000
0.200
0.400
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45-0.400
-0.200
0.000
0.200
0.400
Pre-
rece
nt p
erio
d (1
834/
50-1
975)
Rece
nt p
erio
d (1
975-
2006
)Hi
stor
ical
(183
4/50
-200
6)Mean EPR by sub-unit
ANNCRAGRNKLWROS
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45-0.400
-0.200
0.000
0.200
0.400
Carlingford Lough Open Irish seaW E1 2 3 4 5 6
WAR: Warrenpoint, ROS: Rostrevor, KLW: Killowen, MIL: Mill Bay, GRN: Greencastle, CRA: Cranfield, KIL: Kilkeel, ANN: Annalong, DNM: DunmoreKILevolutionSTACK_byseg.xls
Distribution of trends (for areas with multiple coverages: Mill Bay to Bloody bridge – units 2 to 6)
• Overall, 1/3 accumulating, 1/3 stable, 1/3 eroding currently or in the the past
2%
1% 3%
16%1%
38%3%
36%
eroding
recently and overall erod-ing
recently stopped eroding; overall eroding
recently started eroding
recently stopped eroding
stability
recently stopped accumu-lating
recently started accumu-lating
accumulating (0%)
N transects = 2216; N subsegments = 23
Trend diagnosis at the scale of sub-units (cells), based on average of transect points (MM7) for each period, reported in proportion of coastline lenght
Reference classes [m/y]Erosion: < -0.05Stability: -0.05 to 0.05Accumulation: < 0.05
KILevolutionSTACK_byseg.xls
Spatial vulnerability indicators
• Common structure of indicators
Coastline lenght (either unit or cell)
(nb. assets(t) + additional assets under B2 scenario(t) * B2factor)*other valuable, agravating or adaptive factors
-Calculated for each coastal unit and cell-Same assumption for factor of B2 additional assets: 1:3 (0.33)
V(t) = (For a unit
or cell)
Variation of trends
- Lack of high resolution trends study (especially erosion)
- Critical environmental phenomeno for future natural risks: + sea level, + storm waves+ coastal erosion, + coastal flooding+ winter and summer stability
=> (drought, but also number of freeze-thaw cycles)=> attention coastal landslides
Also: dependance on Silent Valley dam management
LEGEND ∆ RISK LESSER TO MONITOR HIGHER INDEFINITE
Environmental phenomena PAST FUTURE ∆RISKCoastal erosion Indefinite Increase Coastal flooding Increase Increase Storm waves (surges) Increase Increase Strong/diluvian rainstorms Increase or stable Increase River erosion Same as
precipitations Increase River flooding Increase Increase Winter temperature changes Increase Increase Winter precipitation changes Increase or stable Increase or stable Summer temperature changes Increase Increase Summer precipitation changes Increase Increase or stable Climate warming Increase Increase or stable Coastal landslides Indefinite Increase Coastal rockfalls Indefinite Increase Beach width changes Decrease Decrease Sea level changes Increase or stable Increase Sea surface temperature Increase Increase