Le rôle des mangroves dans l’atténuation des ondes de tempête

Numéro d'étude :

33

Auteur:

K. Zhang, H. Liu, Y. Li, H. Xu, J. Shen, J. Rhome et TJ Smith III

Abstrait:

Les observations sur le terrain et les simulations numériques indiquent que la forêt de mangroves de 6 à 30 km de large le long de la côte du golfe du sud de la Floride a efficacement atténué les ondes de tempête d'un ouragan de catégorie 3, Wilma, et a protégé les zones humides intérieures en réduisant une zone d'inondation de 1 800 km2 et limiter les crues d'inondation à l'intérieur de la zone de mangrove. L'amplitude de la houle diminue à un rythme de 40 à 50 cm/km dans la forêt de mangrove et à un rythme de 20 cm/km dans les zones comportant un mélange d'îles de mangrove et d'eau libre. En revanche, les amplitudes des ondes de tempête à l’avant de la zone de mangrove augmentent d’environ 10-30% en raison du « blocage » des mangroves par le déferlement de l’eau, ce qui peut avoir des impacts plus importants sur les structures situées à l’avant des mangroves que dans le cas sans mangrove. . La forêt de mangrove peut également protéger les zones humides situées derrière la zone de mangrove contre les inondations provoquées par un ouragan de catégorie 5 avec une vitesse d'avance rapide de 11,2 m/s (25 mph). Cependant, la forêt ne peut pas atténuer complètement les ondes de tempête d'un ouragan de catégorie 5 avec une vitesse d'avancement lente de 2,2 m/s (5 mph) et des ondes réduites peuvent toujours affecter les zones humides situées derrière la zone de mangrove. Les effets des largeurs des zones de mangrove sur la réduction des amplitudes des vagues sont non linéaires avec des taux de réduction élevés (15-30%) pour les incréments de largeur initiaux et de faibles taux (<5%) pour les incréments de largeur ultérieurs.

Principaux résultats et conclusions :

• Description du site d'étude : « La forêt de mangrove du sud de la Floride, qui est la plus grande des États-Unis, est principalement répartie le long de la côte sud-ouest de la Floride, à côté du golfe du Mexique, et sur la côte sud adjacente à la baie de Floride, couvrant un littoral de 200 mètres. km et une superficie de 2800 km2 (Fig. 1). La largeur de la zone de mangrove varie de 6 à 30 km le long de la côte… »(12).
• L'effet de la largeur de la mangrove sur l'atténuation des surtensions est le suivant : « Les résultats montrent que les amplitudes des surtensions, l'étendue des inondations et les modèles de décroissance des surtensions changent remarquablement à mesure que la largeur de la zone de mangrove varie (Fig. 5).
  • « Avec une zone de mangrove de 1 km, les amplitudes des surtensions à l'avant de la zone de mangrove augmentent de 3 à 181 TP3T le long de quatre profils (Fig. 4), par rapport aux amplitudes des surtensions calculées sans mangroves. Les amplitudes des surtensions à l'arrière de la zone de mangrove sont initialement considérablement réduites de 16-30%, par rapport aux amplitudes des surtensions à l'avant de la zone de mangrove, puis présentent un modèle de décroissance progressive. Avec une zone de mangrove de 3 km, les amplitudes des vagues augmentent et diminuent d'environ 9-32% et 46-57%, respectivement, à l'avant et à l'arrière de la zone de mangrove.
  • « Avec une zone de mangrove de 5 km, les amplitudes des vagues à l'arrière de la zone de mangrove sont réduites de 54-71%. Les amplitudes des surcotes à l'avant de la zone de mangrove augmentent de 12-34%, changeant peu par rapport aux amplitudes des surcotes dans une zone de mangrove de 3 km.
  • « Avec une zone de mangrove de 7 km, les amplitudes des vagues à l'arrière de la zone de mangrove diminuent de plus de 72-86%, réduisant largement l'impact des ondes de tempête sur les écosystèmes situés derrière la zone de mangrove.
  • Il semble que la largeur du seuil de la zone de mangrove pour une atténuation significative de l'onde de tempête provoquée par l'ouragan Wilma est d'environ 7 à 8 km. Cela indique qu’une zone de mangrove d’une largeur de plusieurs kilomètres est nécessaire pour atténuer la majeure partie des ondes de tempête provoquées par des ouragans comme Wilma »(17).

• Malgré la capacité des mangroves à atténuer les vagues, il existe encore des ondes de tempête que les mangroves ne peuvent pas atténuer en toute sécurité, ce qui indique l’importance de préserver autant de couverture de mangrove que possible pour aider à combattre même les plus grandes tempêtes : « Bien que la forêt de mangroves réduise l’amplitude des vagues de 26-76%, les surcotes peuvent encore avoir un impact sur les zones situées derrière la zone de mangrove car le vent a suffisamment de temps pour pousser l'eau de l'océan à travers la zone de mangrove »(19).
• En conclusion, plus la forêt de mangrove est épaisse, plus elle réussira à atténuer les ondes de tempête :
  • « Des kilomètres de forêts de mangroves sont nécessaires pour réduire la hauteur des vagues à un niveau moins dommageable pour un ouragan de catégorie 3 comme Wilma. Pour les ouragans de catégories 4 et 5 qui se déplacent lentement, même une zone de mangrove de 15 à 30 km n'est pas assez large pour atténuer complètement les ondes de tempête… Les différentes exigences en matière de largeur des zones de végétation doivent être prises en compte lorsque les boucliers biologiques sont conçus pour défendre la côte contre les impacts du vent. vagues et ondes de tempête…
  • « Étant donné que les grands tsunamis ont des amplitudes beaucoup plus élevées que les ondes de tempête, la largeur des zones de mangrove nécessaire pour réduire les inondations causées par de grands tsunamis est probablement comparable à celle des ouragans intenses et lents, par exemple de l'ordre de dizaines de kilomètres…
  • « Les forêts de mangrove, d'une largeur de 6 à 30 km le long de la côte du golfe du sud de la Floride, ont atténué les ondes de tempête de l'ouragan Wilma (catégorie 3) en réduisant à la fois l'amplitude et l'étendue des inondations terrestres, protégeant ainsi les marais d'eau douce derrière la zone de mangrove des inondations. . Les simulations numériques montrent que la zone d'inondation par Wilma s'étendrait sur plus de 70% plus à l'intérieur des terres sans la zone de mangrove, provoquant de graves inondations des zones humides situées derrière la zone de mangrove. L'amplitude des ondes de tempête à l'avant de la zone de mangrove augmente de 10-30% en raison du « blocage » des mangroves pour faire monter l'eau, ainsi, les structures situées devant les mangroves subissent plus d'impacts que le cas sans mangroves. (Développement côtier). Les taux de diminution des amplitudes des vagues sont d’environ 20 à 50 cm/km à travers les mangroves… Sans la zone de mangrove, les amplitudes des vagues diminueraient progressivement vers les terres de manière presque linéaire avec des taux de 6 à 10 cm/km »(22).