Une étude de modélisation montre que les marais offrent une protection côtière rentable

Les images de maisons côtières emportées par la mer en raison de l’érosion des côtes et de puissantes ondes de tempête deviennent de plus en plus courantes à mesure que le changement climatique entraîne une élévation du niveau de la mer associée à des tempêtes plus puissantes. Aux États-Unis seulement, les tempêtes côtières ont causé 165 milliards de dollars de pertes en 2022.

Aujourd’hui, une étude du MIT montre que la protection et l’amélioration des marais salants devant les digues de protection peuvent contribuer de manière significative à protéger certaines côtes, à un coût qui rend cette approche raisonnable à mettre en œuvre.

Les résultats sont rapportés dans la revue Communications Terre et Environnementdans un article rédigé par Ernie IH Lee, étudiant diplômé du MIT, et par Heidi Nepf, professeur de génie civil et environnemental.

Selon Nepf, cette étude montre que la restauration des marais côtiers « n’est pas seulement une chose qu’il serait agréable de faire, mais qu’elle est en réalité économiquement justifiable ». Les chercheurs ont découvert que, entre autres choses, les effets d’atténuation des vagues des marais salants signifient que la digue située derrière celui-ci peut être construite beaucoup plus bas, réduisant ainsi les coûts de construction tout en offrant autant de protection contre les tempêtes.

« L’une des autres choses passionnantes que l’étude met vraiment en lumière », dit Nepf, « c’est qu’il n’est pas nécessaire d’avoir un immense marais pour obtenir un bon effet. Il pourrait s’agir d’un marais relativement court, de seulement quelques dizaines de mètres de large, cela peut vous apporter des avantages.

Cela lui donne espoir, dit Nepf, que ces informations pourraient être appliquées dans des endroits où les planificateurs auraient pu penser que sauver un petit marais n’en valait pas la peine. « Nous montrons que cela peut faire suffisamment de différence pour être financièrement viable », dit-elle.

Alors que d’autres études ont déjà montré les avantages des marais naturels pour atténuer les tempêtes dévastatrices, Lee affirme que ces études « se concentrent principalement sur les paysages qui ont un large marais de l’ordre de plusieurs centaines de mètres. Mais nous voulons montrer que cela s’applique également aux zones urbaines ». dans des environnements où il n’y a pas autant de marais disponibles, d’autant plus que dans ces endroits, les infrastructures grises existantes (digues) ont tendance à être déjà en place.

L’étude était basée sur la modélisation informatique des vagues se propageant sur différents profils de rivage, en utilisant la morphologie de diverses plantes des marais salants (la hauteur et la rigidité des plantes, ainsi que leur densité spatiale) plutôt qu’un coefficient de traînée empirique.

« Il s’agit d’un modèle physique d’interaction plante-onde, qui nous a permis d’examiner l’influence des espèces végétales et les changements de morphologie au fil des saisons », sans avoir à calibrer le coefficient de traînée de la végétation avec des mesures sur le terrain pour chaque condition différente. dit Nepf.

Les chercheurs ont basé leur analyse avantages-coûts sur une mesure simple : pour protéger une certaine longueur de littoral, de combien la hauteur d’une digue donnée pourrait-elle être réduite si elle était accompagnée d’une quantité donnée de marais ? D’autres façons d’évaluer la valeur, comme l’inclusion de la valeur des biens immobiliers qui pourraient être endommagés par une inondation donnée, « varient beaucoup en fonction de la façon dont vous évaluez les actifs en cas d’inondation », explique Lee.

« Nous utilisons une valeur plus concrète pour quantifier les avantages des marais salants, qui correspond à la hauteur équivalente de digue dont vous auriez besoin pour offrir la même valeur de protection. »

Ils ont utilisé des modèles d’une variété de plantes, reflétant les différences de hauteur et de rigidité selon les saisons. Ils ont constaté une double variation dans l’efficacité des différentes plantes pour atténuer les vagues, mais toutes apportaient un avantage utile.

Pour démontrer les détails dans un exemple réel et aider à valider les simulations, Nepf et Lee ont étudié les marais salants locaux de Salem, dans le Massachusetts, où des projets sont déjà en cours pour tenter de restaurer les marais dégradés. L’inclusion de l’exemple spécifique a fourni un modèle pour d’autres, explique Nepf.

À Salem, leur modèle a montré qu’un marais salant en bonne santé pourrait compenser le besoin d’une hauteur de digue supplémentaire de 1,7 mètres (environ 5,5 pieds), basée sur la satisfaction d’un taux de dépassement des vagues fixé pour la sécurité des piétons.

Cependant, les données du monde réel nécessaires à la modélisation d’un marais, y compris les cartes des espèces de marais salants, la hauteur des plantes et les pousses par zone de lit, nécessitent « très de main-d’œuvre », explique Nepf. Lee développe actuellement une méthode utilisant l’imagerie par drone et l’apprentissage automatique pour faciliter cette cartographie.

Selon Nepf, cela permettra aux chercheurs ou aux planificateurs d’évaluer une zone donnée de marais et de déterminer : « Combien vaut ce marais en termes de capacité à réduire les inondations ? »

Le Bureau de l’information et des affaires réglementaires de la Maison Blanche a récemment publié des conseils pour évaluer la valeur des services écosystémiques dans la planification de projets fédéraux, explique Nepf. « Mais dans de nombreux scénarios, il manque des méthodes spécifiques pour quantifier la valeur, et cette étude répond à ce besoin », dit-elle.

L’Agence fédérale de gestion des urgences dispose également d’une boîte à outils d’analyse avantages-coûts (BCA), note Lee. « Ils disposent de lignes directrices sur la manière de quantifier chacun des services environnementaux, et l’une des nouveautés de cet article est la quantification du coût et de la valeur de protection des marais. C’est l’une des applications que les décideurs politiques peuvent envisager pour quantifier le service environnemental. valeurs des marais », dit-il.

Le logiciel que les ingénieurs en environnement peuvent appliquer à des sites spécifiques a été mis à disposition en ligne gratuitement sur GitHub. « Il s’agit d’un modèle unidimensionnel accessible par un cabinet de conseil standard », explique Nepf.

« Cet article présente un outil pratique pour traduire les capacités d’atténuation des vagues des marais en valeurs économiques, ce qui pourrait aider les décideurs à adapter les marais à une défense côtière fondée sur la nature », explique Xioaxia Zhang, professeur à l’Université de Shenzen en Chine. n’a pas participé à ces travaux.

« Les résultats indiquent que les marais salants sont non seulement bénéfiques pour l’environnement, mais également rentables. »

Cette histoire est republiée avec l’aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l’actualité de la recherche, de l’innovation et de l’enseignement du MIT.