Réduction du vent et des vagues de houle par les mangroves

Auteur:

A. McIvor, I. Möller, T. Spencer et M. Spalding

Abstrait:

Les populations côtières sont particulièrement vulnérables aux impacts des événements extrêmes tels que les tempêtes et les ouragans, et ces pressions peuvent être exacerbées par l'influence des changement climatique et l'élévation du niveau de la mer. Les écosystèmes côtiers tels que les forêts de mangroves sont de plus en plus encouragés et utilisés comme outils dans les stratégies de défense côtière. Il demeure cependant urgent de mieux comprendre les rôles que les écosystèmes peuvent jouer dans la défense des côtes. Ce rapport se concentre sur les forêts de mangroves et le rôle qu'elles peuvent jouer dans la réduction des vents et des vagues de houle. Alors que les forêts de mangroves se trouvent généralement sur des côtes avec peu d’énergie des vagues, elles peuvent recevoir des vagues plus importantes lors des tempêtes, des ouragans et des périodes de vents violents. Les vents violents et les vagues de houle peuvent provoquer des inondations et endommager les infrastructures côtières. En réduisant l’énergie et la hauteur des vagues, les mangroves peuvent potentiellement réduire les dommages qui y sont associés.

Tout indique que les mangroves peuvent réduire la hauteur du vent et des vagues sur des distances relativement courtes : la hauteur des vagues peut être réduite de 13 à 661 TP3T sur 100 m de mangrove. Le taux le plus élevé de réduction de la hauteur des vagues par unité de distance se produit près de la lisière de la mangrove, lorsque les vagues commencent leur passage à travers les mangroves.

Un certain nombre de caractéristiques des mangroves affectent le taux de réduction de la hauteur des vagues avec la distance, notamment la structure physique des arbres. Les vagues diminuent le plus rapidement lorsqu’elles traversent une plus grande densité d’obstacles. Les mangroves dotées de racines aériennes atténuent les vagues dans les eaux peu profondes plus rapidement que celles qui n’en ont pas. À de plus grandes profondeurs d’eau, les vagues peuvent passer au-dessus des racines aériennes, mais les branches inférieures peuvent remplir une fonction similaire. La pente du rivage et la hauteur des vagues affectent également les taux de réduction des vagues dans les mangroves.

Pour comprendre le niveau de protection apporté par les mangroves et planifier comment l'augmenter, le passage des vagues à travers les mangroves a été modélisé numériquement en utilisant à la fois un modèle de vagues standard utilisé par les ingénieurs côtiers appelé SWAN (Simulated WAves Nearshore) (Suzuki et autres., 2011), ainsi qu'un modèle développé spécifiquement pour les vagues dans les mangroves appelé WAPROMAN (WAve PROpagation in MANgrove Forest) (Vo-Luong et Massel, 2008). Ces modèles sont capables de prédire les niveaux typiques d’atténuation des vagues grâce à une connaissance des caractéristiques des mangroves, des paramètres des vagues ainsi que de la bathymétrie et de la topographie locales. Un modèle statistique a également été développé pour explorer la relation entre certaines mesures forestières standard (hauteur des arbres, densité des arbres et fermeture du couvert) et l'atténuation des vagues en fonction de la distance (Bao, 2011). Ce modèle a pu prédire la réduction des vagues dans les mangroves vietnamiennes où il a été développé et pourrait être utilisé pour déterminer la largeur de la ceinture de mangrove nécessaire pour offrir un niveau prédéfini de protection contre les vagues.

Bien qu'il existe une confirmation générale que les mangroves peuvent atténuer le vent et les vagues de houle, la recherche s'est concentrée sur les petites vagues (hauteur des vagues < 70 cm), et il est nécessaire de mesurer l'atténuation des vagues de vent et de houle plus importantes associées à de plus grandes profondeurs d'eau. qui peuvent survenir lors de tempêtes et de cyclones. Davantage d'ensembles de données sont également nécessaires pour tester la validité plus large des modèles de vagues existants dans différentes conditions de vagues et dans des zones présentant différents types de forêts de mangroves et différentes topographies.

Principaux résultats et conclusions :

• Les mangroves sont importantes pour la protection des côtes de plusieurs manières : « La végétation de mangrove provoque une atténuation des vagues car elle agit comme un obstacle à l'écoulement oscillatoire de l'eau dans les vagues (Encadré 2), créant une traînée : lorsque l'eau s'écoule autour de la végétation de mangrove, elle doit changer de direction et travailler contre le frottement de la surface de la mangrove »(6).
• Les systèmes modèles WAPROMAN et SWAN ont été utilisés pour étudier l'atténuation des vagues dans les mangroves : « Des modèles numériques et statistiques d'atténuation des vagues dans les mangroves ont été développés pour faciliter une meilleure compréhension et prédiction du comportement des vagues dans les mangroves » (16)… » Les systèmes WAPROMAN et Les modèles SWAN adaptés sont basés sur la quantification du travail effectué par le mouvement de l’eau sur les tiges des plantes »(17).
  • Étude de cas #1 : « Narayan et coll. (2010) utilisent le modèle SWAN modifié de Burger (2005) et Suzuki et coll. (2011) pour estimer l'atténuation des vagues au port de Dhamra derrière l'île de mangrove de Kanika Sands, Orissa, Inde, pour les vagues de vent induites par les cyclones de différentes périodes de retour (Figure 10 ; voir Narayan (2009) pour une description plus détaillée de l'étude) (20 )… Ils ont conclu qu'une extension de la végétation sur le côté nord de l'île diminuerait la hauteur des vagues au port »(21).
• Les facteurs d'atténuation des vagues qui étaient importants pour cette étude sont les suivants : « La réduction de la hauteur des vagues dans une forêt de mangrove dépend de la largeur de la forêt, de la morphologie des mangroves par rapport à la profondeur de l'eau, de la topographie et de la hauteur des vagues. Les espèces de mangroves à racines aériennes sont plus efficaces pour atténuer les vagues dans les eaux peu profondes, lorsque les vagues rencontrent les racines ; les espèces sans racines aériennes sont plus capables d'atténuer les vagues lorsque le niveau de l'eau atteint les branches »(24).
• Ces deux modèles (WAPROMAN & SWAN) peuvent contribuer aux efforts de conservation : « En modifiant la largeur et la configuration des forêts dans le modèle, les ingénieurs peuvent planifier la manière de gérer et de restaurer les mangroves dans le cadre d'une stratégie intégrée de défense côtière » (24-25). .
• En conclusion : « Bien que des recherches supplémentaires soient nécessaires, les connaissances existantes sont suffisantes pour étayer l’affirmation selon laquelle les mangroves atténuent le vent et la houle. Une gestion appropriée des zones de mangrove pourrait accroître l’atténuation des vagues. Cela pourrait inclure la protection des zones de mangrove dans des contextes clés, ou conduire à la restauration ou à la plantation de mangroves dans des zones dégradées et dégradées. déforesté Il a été démontré que les conditions locales favorisent l’établissement de plants de mangrove. Pour obtenir le plus haut niveau de protection contre le vent et les vagues de houle, une forêt de mangrove dense, comprenant des espèces à racines aériennes, est recommandée. La largeur de la ceinture de mangrove requise dépendra de la hauteur des vagues contre lesquelles une protection est nécessaire et de la densité de la végétation de mangrove à travers laquelle les vagues passeront »(25).

Ouvrages cités:

Burger, B. (2005) Atténuation des vagues dans les forêts de mangrove : modélisation numérique de l'atténuation des vagues par mise en œuvre d'une description physique de la végétation dans SWAN. Thèse de maîtrise soumise au Département de génie civil et de géosciences, Université de technologie de Delft. URL : http://repository.tudelft.nl/view/ir/uuid%3A0e4c6450-fe5d-4693-9ca9-58da&#8230;.

Narayan, S. (2009) L'efficacité des mangroves pour atténuer les vagues induites par les cyclones. Thèse de maîtrise soumise au Département de génie civil et de géosciences, Université de technologie de Delft. URL : http://repository.tudelft.nl/view/ir/uuid%3A6ece41e5-3609-45b5-902e-11b4&#8230;.

Narayan, S., Suzuki, T., Stive, MJF, Verhagen, HJ, Ursem, WNJ et Ranasinghe, R. (2010) Sur l'efficacité des mangroves pour atténuer les vagues induites par les cyclones. Actes de la Conférence internationale sur l'ingénierie côtière 32 (sans numéro de page). URL : http://journals.tdl.org/ICCE/article/view/1250.

Suzuki, T., Zijlema, M., Burger, B., Meijer, MC et Narayan, S. (2012) Dissipation des vagues par la végétation avec schématisation des couches dans SWAN. Ingénierie côtière 59(1), 64-71.