Le changement relatif du niveau de la mer correspond à la variation de la hauteur de l’océan par rapport au littoral, c’est-à-dire le changement du niveau de la mer auquel sont confrontés les communautés et les écosystèmes côtiers Les projections à haute résolution du changement relatif du niveau de la mer sont importantes pour éclairer les stratégies d’adaptation visant à accroître la résilience des divers environnements côtiers du Canada face aux impacts des changements climatiques.
Les changements climatiques entraînent des variations du niveau de la mer, ce qui pose des problèmes de planification des mesures d’adaptation aux communautés des régions côtières du Canada. L’élévation prévue du niveau de la mer à l’échelle mondiale pourrait dépasser un mètre d’ici la fin du siècle1. Toutefois, les variations locales du niveau de la mer peuvent différer considérablement des variations moyennes prévues à l’échelle mondiale en raison de facteurs tels que les mouvements verticaux locaux des terres, à savoir la subsidence (affaissement) et le rebondissement postglaciaire (soulèvement). Par conséquent, les projections à haute résolution du niveau de la mer sont importantes pour éclairer les stratégies d’adaptation visant à accroître la résilience des divers environnements côtiers du Canada et à assurer la sécurité des communautés côtières.
Le changement relatif du niveau de la mer représente le changement du niveau de l’océan par rapport à la terre. Cela comprend les effets de l’élévation du niveau de la mer à l’échelle mondiale ainsi que les mouvements verticaux locaux de la terre. Cela varie dans le temps et est essentielle pour comprendre les risques d’inondation côtière qui pourraient avoir un impact sur les infrastructures, les écosystèmes et les communautés.2 Les facteurs locaux influençant la variation relative du niveau de la mer comprennent le mouvement terrestre vertical, les courants océanographiques et les forces gravitationnelles.3 C’est pourquoi la variation relative projetée du niveau de la mer peut varier considérablement d’un bout à l’autre du pays. Au cours du prochain siècle, certaines régions du Canada devraient connaître des augmentations du niveau relatif de la mer supérieures à la moyenne mondiale, tandis que d’autres pourraient connaître une baisse en raison des mouvements terrestres ascendants plus rapides que l’élévation du niveau de la mer associée aux changements climatiques.3
L’élévation du niveau de la mer à l’échelle mondiale est attribuable à l’ensemble des processus interconnectés suivants :
Dilatation thermique des océans
Le volume de l’eau de mer augmente avec l’absorption de la chaleur, un processus appelé expansion thermique. L’expansion thermique est le principal moteur de l’élévation du niveau de la mer à l’échelle mondiale. Lorsque les températures mondiales augmentent, le volume de l’eau de mer augmente, ce qui entraine une élévation globale du niveau des mers.
Eau de fonte des glaciers, des calottes glaciaires et des nappes glaciaires
L’eau de fonte des glaciers, des calottes glaciaires et des inlandsis de l’Antarctique et du Groenland contribue à l’élévation du niveau de la mer à l’échelle mondiale. La fonte de ces masses glaciaires libère non seulement d’importantes quantités d’eau douce dans les océans, mais l’amincissement de la glace entraîne également un soulèvement des terres. En outre, à mesure que la masse de ces nappes glaciaires diminue, leur force gravitationnelle réduite abaisse le niveau des mers régionales, ce qui ajoute une complexité spatiale à l’évolution du niveau des mers.
Stockage de l’eau terrestre
Les changements dans le stockage de l’eau terrestre, y compris l’eau des rivières, des lacs, des zones humides, du manteau neigeux, du pergélisol, de l’humidité du sol et des réservoirs créés par l’homme, influencent l’évolution du niveau de la mer à l’échelle régionale. En particulier, la retenue d’eau (endiguement) par la construction de nouveaux barrages et le pompage des eaux souterraines peuvent influer sur l’évolution du niveau de la mer.
Le mouvement terrestre vertical est le soulèvement ou l’affaissement (subsidence) de la surface de la Terre (figure 1). Au Canada, le rebondissement post-glaciaire (également connu sous le nom d’ajustement isostatique glaciaire) est un processus important à l’origine des mouvements verticaux du sol. Au cours de la dernière période glaciaire, qui a atteint son apogée il y a environ 20 000 ans, le poids des nappes glaciaires qui couvraient la majeure partie du Canada a abaissé la surface de la Terre sous la glace, tandis que les régions situées près des bords des nappes glaciaires se sont soulevées. Dans les profondeurs de la Terre, le matériau du manteau terrestre s’est écoulé en réponse à cette charge de surface. Lorsque les glaciers et les nappes glaciaires se sont amincis et retirés, les régions centrales déprimées ont commencé à s’élever, tandis que les régions surélevées se sont enfoncées. Le rebondissement post-glaciaire est toujours en cours, des milliers d’années après l’amincissement et le rétrécissement des nappes glaciaires jusqu’aux calottes glaciaires qui subsistent aujourd’hui dans l’Extrême-Arctique.
À des échelles de temps plus courtes, on observe également un effet parfois appelé « empreinte du niveau de la mer ». Lorsque les glaciers fondent et perdent de la masse, une réponse élastique immédiate de la Terre solide provoque un soulèvement des terres sous le glacier. Une diminution simultanée de la force gravitationnelle abaisse la surface de l’océan voisin. Ces effets sont intégrés dans les modèles globaux d’évolution du niveau de la mer.
Figure 1. Ces diagrammes montrent la réponse de la Terre (en haut – Chargement) à la croissance d’un glacier ou d’une couche de glace à la surface de la Terre, et (en bas – Rebond) la réponse la disparition de cette charge.
Les changements relatifs du niveau de la mer au Canada présentent d’importantes variations régionales qui peuvent s’écarter de la tendance générale à l’élévation globale du niveau de la mer. Dans certaines parties du Canada atlantique, l’élévation relative du niveau de la mer devrait surpasser la moyenne mondiale, car la masse terrestre côtière s’enfonce dans de nombreuses régions. À mesure que le niveau de la mer s’élève, la fréquence et l’ampleur des événements extrêmes liés au niveau de l’eau augmenteront également au cours du siècle à venir.3 À l’inverse, des régions comme la baie d’Hudson, le Nunavut et le nord du Québec (c.-à-d. le Nunavik) devraient connaître une baisse du niveau relatif de la mer en raison du rebondissement postglaciaire, qui fait que la terre s’élève plus rapidement que le niveau de la mer.4
En outre, les courants océaniques jouent un rôle crucial dans la redistribution de la chaleur et de la salinité, ce qui peut amplifier l’élévation du niveau de la mer dans certaines régions. Par exemple, les forces associées au Gulf Stream dépriment la surface de l’océan, mais un affaiblissement de la circulation méridienne de retournement de l’Atlantique (AMOC) au cours des prochaines décennies, et par conséquent un affaiblissement du Gulf Stream, pourraient avoir un effet supplémentaire sur l’élévation du niveau de la mer.
Il est important de comprendre ces différences régionales pour pouvoir établir des projections exactes du changement relatif du niveau de la mer au Canada (RSLC), où les caractéristiques régionales et leurs projections associées varient significativement.
Le modèle de vitesse crustale utilisé pour les données sur le changement relatif du niveau de la mer disponibles sur ClimateData.ca est basé sur des mesures du mouvement du sol effectuées sur le substratum rocheux. Dans les endroits où il y a d’épais dépôts de sédiments non consolidés, comme le sable et le limon, le compactage des sédiments peut entraîner un affaissement supplémentaire du sol qui n’est pas pris en compte dans le modèle de vitesse de la croûte terrestre. De même, le pompage des eaux souterraines peut entraîner une augmentation des taux d’affaissement. Par conséquent, dans les endroits où l’on connaît localement les mouvements verticaux du sol, les projections du niveau de la mer doivent être ajustées pour intégrer cette information.
Note technique :
Les valeurs de vitesse crustale utilisées pour générer les projections du niveau relatif de la mer sont fournies sur les tracés des séries temporelles afin que les spécialistes techniques puissent ajuster les projections pour intégrer les connaissances locales sur le mouvement vertical des terres.
Pour aider les Canadiens à se préparer aux changements prévus du niveau de la mer, Ressources naturelles Canada (RNCan) a mis au point un nouveau ensemble de données sur les niveaux relatifs de la mer actuels et futurs6. Ce ensemble de données fournit des projections sur le changement relatif du niveau de la mer, qui correspond à la variation de la hauteur de l’océan par rapport au littoral, c’est-à-dire le changement du niveau de la mer auquel sont confrontés les communautés et les écosystèmes côtiers.
Figure 2. Représentation du niveau de la mer à l’heure actuelle et en 2100 en relation avec le mouvement vertical régional des terres dans le contexte de l’affaissement et du soulèvement. Une surface terrestre qui s’affaisse fait paraître l’élévation du niveau de la mer plus importante que dans les régions où la surface terrestre se soulève. Les données sur le changement relatif du niveau de la mer sont disponibles sur ClimateData.ca.
Les dernières données du RLSC disponibles sur ClimateData.ca proviennent de la phase 6 du projet de comparaison de modèles couplés (CMIP6), publiée en 2021. CMIP6 représente une évolution par rapport aux données fournies par CMIP5, offrant des informations mises à jour et améliorées. Dans les deux cas, les ensembles de données originaux ont subi une réduction d’échelle pour une utilisation pratique sur Donneesclimatiques.ca.
Donneesclimatiques.ca permet une visualisation rapide et facile de l’ensemble des données ainsi qu’un accès aux valeurs pour l’ensemble du littoral canadien. En outre, ce ensemble pancanadien permet une comparaison standardisée entre différents sites à travers les provinces et les territoires.
Note technique :
Pour CMIP5, les projections sont disponibles à une résolution de 0,1° (environ 11 km de latitude, 2 à 8 km de longitude), pour 2006 et chaque décennie de 2010 à 2100, par rapport à la période de référence de 1986 à 2005. Les projections CMIP6 sont disponibles à une résolution de 0,1° (environ 11 km de latitude, 2 à 8 km de longitude) pour chaque décennie de 2020 à 2150, par rapport à la période de référence de 1995 à 2014. En savoir plus sur les données.
Les changements du niveau de la mer projetés dans cet ensemble de données comprennent les effets de la perte de masse des glaciers et des nappes glaciaires, l’expansion thermique des océans, les variations de la circulation océanique et les changements anthropiques affectant le stockage de l’eau terrestre2. Un modèle de mouvement terrestre développé par Levés géodésiques du Canada 7,8 a été utilisé pour créer cet ensemble de données, remplaçant les valeurs de mouvement terrestre utilisées par les CMIP par un modèle qui reflète les effets des changements de masse de glace projetés, à proximité et à l’échelle régionale pour les sites du Canada.
Pour plus d’informations sur les modèles de mouvement vertical des terres et de changement du niveau de la mer, veuillez consulter la description des variables du RSLC.
Les projections des modèles CMIP6 présentent de nombreuses similitudes avec celles des modèles CMIP5. Cependant, les résultats de l’expérience CMIP6 représentent plusieurs années de progrès scientifique par rapport à CMIP5, en particulier en ce qui concerne certains processus liés à l’élévation du niveau de la mer à l’échelle mondiale. Il est recommandé d’utiliser les résultats de CMIP6 lors du lancement de nouveaux projets.12 Les projets antérieurs ou en cours qui utilisent les résultats de CMIP5 restent valables, mais il est conseillé de comparer les résultats avec ceux de CMIP6.
Lorsque l’on compare les données relatives à l’évolution du niveau de la mer entre les ensembles de données CMIP5 et CMIP6, des différences notables apparaissent, en particulier vers la fin du siècle. Bien que les deux ensembles de données concordent dans l’ensemble pour la plupart des sites canadiens, des divergences apparaissent dans certaines zones, comme la baie d’Hudson.
Pour la baie d’Hudson (près de Churchill) et les Territoires du Nord-Ouest (près de Tuktoyaktuk/Tuktuyaaqtuuq), CMIP6 prévoit des niveaux de la mer plus élevés que CMIP5. Cette différence peut être attribuée à la modélisation plus récente de l’impact de l’inlandsis groenlandais dans les modèles CMIP6. La fonte de la glace du Groenland réduit l’attraction gravitationnelle sur les eaux voisines, ce qui entraîne une élévation du niveau de la mer à une plus grande distance. Cet effet, connu sous le nom « d’empreinte du niveau de la mer », est plus prononcé dans les projections mises à jour, ce qui suggère un impact plus important sur le niveau de la mer dans ces régions en raison des changements de la masse de glace et de la réponse subséquente de la croûte terrestre élastique.
Figure 3 : Changement relatif du niveau de la mer prévu en 2100 pour AR5 (CMIP5 RCP8.5 – en haut à gauche) et AR6 (CMIP6 SSP5-8.5 – en haut à droite) et la différence entre les deux (en bas ; SSP5-8.5 – RCP8.5). [Source : James, T.S et Anslow, F. (NRCan)]
Comment l’ensemble de données sur les projections futures peut-il être utilisé?
Les projections de changement relatif du niveau de la mer, combinées à d’autres types de données telles que les estimations des ondes de tempête, des vagues, des marées et des mouvements verticaux supplémentaires des terres à l’échelle locale – y compris la subsidence des deltas fluviaux ou des marais côtiers – peuvent contribuer de manière significative à l’évaluation des risques d’inondation côtière et à la prise de décisions stratégiques en matière d’adaptation. Pour obtenir d’autres ensembles de données côtières disponibles pour le Canada, consultez la section Ressources supplémentaires ci-dessous.
De plus, des ensembles de données comme le RSLC et les hauteurs d’élévation (voir la section Ressources supplémentaires ci-dessous) peuvent être déterminants pour effectuer des évaluations détaillées des risques, concevoir des infrastructures résilientes et élaborer des stratégies d’adaptation robustes. En tenant compte des projections et des tolérances pertinentes, les communautés sont mieux équipées pour développer et exécuter des plans qui renforcent leur résilience aux impacts des changements régionaux du niveau de la mer et des événements extrêmes liés au niveau de l’eau.
Conseils sur les scénarios d’émissions pour les dernières données du RSLC (CMIP6)
Les projections du niveau de la mer sont disponibles pour quatre trajectoires communes d’évolution socio-économique (SSP1-2.6, SSP2-4.5, SSP3-7.0, SSP5-8.5), comme indiqué dans le sixième rapport d’évaluation du GIEC.1,2 Pour chaque scénario, les estimations inférieure, médiane et supérieure de la fourchette probable des changements relatifs du niveau de la mer sont fournies, correspondant aux 17e, 50e et 83e percentiles de l’ensemble complet des modèles du climat mondial.
Deux scénarios à faible probabilité mais à fort impact sont également présentés. Le premier (SSP5-8.5 Perte de calotte glaciaire élevée A) est basé sur les projections CMIP6 à faible degré de confiance qui intègrent des informations supplémentaires sur la stabilité de la calotte glaciaire de l’Antarctique. Cette projection se situe au-dessus de l’enveloppe supérieure du scénario SSP5-8.5. Le deuxième (SSP5-8.5 Perte de calotte glaciaire élevée B) est basé sur une approche de Van de Waal et al.12 qui a été développée conjointement par des scientifiques et des praticiens en combinant des preuves physiques et des approches actuellement utilisées dans des contextes politiques. Ce scénario équivaut au 98,33e percentile de la projection SSP5-8.5 de confiance moyenne.
Pour les décisions à long terme susceptibles d’être influencées par les changements du niveau de la mer, le principe de précaution impliquerait l’utilisation d’au moins les valeurs du 83e percentile du scénario SSP5-8.5. Dans le cas d’une très faible tolérance au risque et pour des projets à très long terme, il peut être approprié d’envisager les deux scénarios à faible probabilité mais à fort impact.
Pour plus de détails, consultez le guide technique sur l’utilisation des projections du niveau de la mer (en anglais seulement) 6, ou accédez à la publication complète et aux données. En savoir plus sur l’ensemble de données CMIP5, y compris les scénarios d’émissions.
L’avenir est incertain et nous ne savons pas exactement à quoi il ressemblera, notamment en ce qui concerne l’évolution des émissions mondiales responsables des changements climatiques. Pour répondre à cette incertitude, de multiples scénarios d’émissions ont été élaborés afin d’encadrer une série de futurs potentiels. La prise en compte de plusieurs scénarios est la pratique exemplaire pour tenir compte de cette incertitude.
Pour plus d’informations sur les scénarios d’émissions, consultez Comprendre les trajectoires communes d’évolution socio-économique (SSP), et Introduction à la prise de décision à l’aide de scénarios climatiques.