Diagnostic de vulnérabilité intégrée aux changements côtiers à l’échelle des communautés

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


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


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)


IB IS

EB ES


IB IS

EB ES

Intention

Stratégie

Évaluer les problèmes

Évaluer les options

Décision

Actions

ParticipationMonitoring

Apprentissage


IB IS

EB ES


• Gestion des risquesavant/pendant/aprèsprévention, préparation

• Adaptation aux changements climatiquesévénements extrêmes, changements graduels, changements futurs

IB IS

EB ES


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


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


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


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

Documents

Diagnostic de vulnérabilité intégrée aux changements côtiers à l’échelle des communautés