Projet FUDOTERAM :
Dans le cadre des changements climatiques, la frange côtière représente l’une des zones les plus sensibles tant au Canada que dans le monde. Au moyen de subventions des Centres d’excellence au Canada, le centre GEOIDE finance un projet d’adaptation de systèmes aéroportés pour l’étude de la zone terrestre du trait de côte. Ce projet a pour but d’intégrer des données collectées à l’aide
de capteurs terrestres, aériens et marins obtenues le long de la frange côtière. / Ressources naturelles Canada, POC-DFO.
Problématique : la frange littorale, qui comprend tant la zone émergée jusqu’à une altitude de 10 à 15 m, que la zone immergée jusqu’à une profondeur de – 20 m, représente l’un des plus importants défis de la géomatique car les différents outils disponibles ne peuvent par eux-mêmes résoudre ce problème. Or, cette zone est capitale, car elle représente l’une des zones les plus sensibles et les plus convoitées de l’espace naturel par l’action anthropique. De plus, elle subit tous les réajustements du niveau marin et l’érosion côtière ne se traduit pas uniquement par le recul du trait de côte, mais elle agit sur l’ensemble de la zone depuis la limite sous marine de l’action des houles jusqu’à la haute plage. Aussi, l’incompréhension de la partie sous- marine rend illusoire la protection ou la restauration du littoral et de tous les habitats sous-marins impliqués (homards...) et le développement de sites d’aquaculture ou de mariculture. En effet, en raison des changements climatiques, tout phénomène qui entre en jeu dans l’érosion côtière entraîne un réajustement morphologique de ce corridor et va perturber l’utilisation naturelle et anthropique de ce corridor. Aussi, son évolution doit être connue avec précision pour que les décideurs puissent prendre des actions éclairées. Il devient donc un enjeu important où les résultats des différentes techniques de mesure terrestres et marines doivent converger pour aboutir à une cartographie intégrée et précise du littoral. à ce stade seulement, une évaluation et une quantification de l’érosion côtière pourra être entreprise avec exactitude.
L’outil de contrôle : ce projet vise la conception d’un outil clef dans le but de développer et contrôler la zone émergée; il doit révolutionner l’approche décisionnelle pour les communautés concernées. L’outil utilise deux approches: l’une aéroportée, le système SHOALS et l’autre marine, le système de sondage multifaisceaux. L’ensemble de ces deux techniques est validé au sol par des mesures in situ et va aboutir à une cartographie intégrée du système littoral entre la haute plage et la limite d’action des houles en mer, soit à des profondeurs pouvant atteindre 15 mètres. Pour valider cette approche, des tests combinés sont effectués dans des zones sensibles tant en ce qui concerne l’érosion côtière que les pêches ou le développement économique. Sur les sites retenus dans la baie des Chaleurs, des relevés ont déjà été faits avec un LiDAR. Cette approche doit permettre de déterminer sur un profil sensible aux houles l’impact des tempêtes et l’évolution due aux changements climatiques. De plus, dans la partie marine, une détermination du coefficient d’atténuation par la colonne d’eau est entreprise en fonction des différents paramètres physiques qui la régissent.
Développement annuel : La phase majeure d’acquisition des données de terrain s’est déroulée durant l’été 2006. Les relevés aériens, effectués à l’aide du système SHOALS 3000T de l’US Navy, ont été entrepris, tant sous la responsabilité que sous le couvert financier d’Optech, avec la participation de la compagnie Dynamic Aviation et la participation logistique de l’US Navy. Les relevés des paramètres océanographiques de terrain ont été conjointement effectués à partir de la vedette Héron de UNB (Sonar multifaisceaux, sonar à balayage latéral et CSTD) et d’un bateau de pêche affrété par l’INRS (photos sous-marines avec le matériel et le personnel de l’IML (POC), mesures hydrologiques et sédimentologiques). Les mesures terrestres assurées par l’INRS-ETE avaient pour but : 1) d’étalonner les données GPS à partir de stations terrestres provenant du Service hydrographique du Canada (2) et de l’INRS-ETE (1); 2)d’effectuer des relevés de RTK en collaboration avec la CGC-Atlantique (D. Forbes) et par l’INRS; et 3) d’effectuer des mesures ponctuelles au sol de réflectance, de sédimentologie, de géotechnique et de biologie. Deux étudiants de York ont participé à cette partie des relevés de terrain.
Depuis les relevés, une phase de validation des données SHOALS s’est déroulée durant l’été et l’automne 2007. Optech a assuré le dépouillement et la correction des données. Depuis décembre, les chercheurs du projet FUDOTERAM ont entrepris des recherches dans le but d’étalonner le signal de retour laser provenant d’un système aéroporté SHOALS. Ce projet soutient directement trois doctorats et une maîtrise à l’INRS-ETE et un doctorat en codirection avec l’Université de York, une maîtrise à UNB et un chercheur postdoctoral à York. À partir de ce projet, de nouvelles collaborations se développent avec le SHOM (France) et l’USACE-JALBTCX (Joint Airborne LiDAR Bathymetry Technical Center of Expertise) et devraient donner lieu à de nouveaux sous-projets de recherche pour exporter les méthodes d’étalonnage mises au point sur les sites canadiens à d’autres sites américains (Grands Lacs, Floride, Louisiane) et français (Bretagne et Méditerranée).
Afin de coordonner l’ensemble de ces travaux, une série d’ateliers espacés de 12 mois a été mise en place en alternance de 6 mois par rapport au
Coastal Mapping & Charting Technical Worshop
organisé par JALBTCX. Le premier atelier s’est tenu à York en mars 2007 et outre les chercheurs de FUDOTERAM, l’atelier a regroupé des chercheurs externes au projet (Optech, d’Optech International, de l’USACE-JALBTCX, de l’université du New- Hampshire et du SHOM (France)) et des décideurs et des chercheurs de NRCan, de POC, de Parcs Canada, de la Commission mixte internationale sur les Grands Lacs et d’OURANOS.
Laboratoire multidisciplinaire de scanographie de Québec (LMSQ)
L’implantation du nouveau laboratoire de scanographie permet un développement exceptionnel soit ceux en d’hydraulique, en sédimentologie et en géotechnique. Au niveau de celui d’hydraulique nous avons mis en évidence les différentes phases du transport par charriage et leurs associations avec le transport en suspension. Ce travail doit permettre de réanalyser les équations de transport des sédiments. Il sera effectué en collaboration avec l’université Queen’s et il doit se prolonger en collaboration avec l’USA CE et le MIT. En sédimentologie, le travail porte sur l’analyse de la bioturbation des milieux intertidaux en collaboration avec l’ISMER-UQAR et POC et avec la collaboration internationale de Marseille et Göteborg. Enfin, le développement de la recherche en géotechnique se fait en collaboration avec le MTQ sur l’analyse de la sensibilité des sols et des chaussées.
Parallèlement à ces travaux un nouveau laboratoire est en élaboration grâce à une nouvelle subvention FCI de remise à niveau des installations.
Construction des infrastructures du Nord
Ce projet, effectué avec CIMA+ pour le compte de la Société Makivik, a pour but d’étudier les conditions physiques qui prévalent sur le site portuaire du village d’Umiujaq, situé aux abords de la Baie d’Hudson, entre les villages d’Inukjuak et de Kuujjuarapik. Le site portuaire est abrité des houles provenant de la baie d’Hudson par un cordon d’îles : l’archipel de Nastapoka et communique avec la baie d’Hudson par un détroit situé au SW du village, entre les îles Gillies et Curran. Ce passage est protégé des houles provenant de la baie par deux archipels qui forment deux très vastes haut-fonds (l’archipel de Saliknit et l’archipel des îles Belcher).
Les marées sont de type semi-diurne et le marnage atteint 1,1 m en marée moyenne et 1,6 m en marée de vive eau . De nombreuses surcotes et décotes viennent interférer avec les ondes de marée. Aussi, afin d’estimer l’importance des surcotes et des décotes, nous avons dans un premier temps utilisé le travail de Long et Labrie (2005) effectué à partir des 17 années de relevés de marée au site d’Inukjuak. Les résultats peuvent être extrapolés à Umiujaq. Sur ce site, les surcotes peuvent atteindre 100 cm au-dessus des marées hautes de vive eau et les décotes 60 cm en-dessous des plus basses mers de vive eau. Afin de pouvoir extrapoler les données d’Inukjuak à Umiujaq, une campagne de mesure a porté sur l’analyse des variations des pressions atmosphériques et de la présence des surcotes et des décotes. Pour effectuer l’analyse des surcotes et décotes, plusieurs facteurs ont été pris en considération soit, le rebond glacio-isostatique qui continue de s’opérer avec une intensité mal
0
connue (1,0 à 1,5 cm/a). Ce phénomène a pour conséquence de relever les repères géodésiques auxquels les mesures sont rattachées (provincial et fédéral).
L’effet du passage des péniches sur l’érosion des berges et la remobilisation des sédiments du fond
Ce projet a été développé en collaboration avec l’Université Technologique de Compiègne (UTC) et le laboratoire du Centre d’études techniques maritimes et fluviales (CETMEF) des Voix navigables de France (VNF), qui font partie du Ministère de l’Équipement. Le développement de la navigation fluviale nécessite l’introduction de trains, de chalands ou de péniches plus gros et possédant un tirant d’eau plus important. Cette évolution crée des problèmes techniques et environnementaux sur le milieu fluvial ou sur les canaux en entraînant une érosion des rives sous l’influence des vagues de batillage et la remobilisation des sédiments de fond. Or, ces sédiments peuvent, dans de nombreux cas, être pollués et les coûts liés à l’érosion sur les berges des rivières et des canaux deviennent importants. De nouveaux designs de berges sont même à prévoir dans un proche avenir. Ce problème existe dans tous les pays développés. Déjà d’importantes études de l’USA-CE ont été réalisées le long du Mississipi. Ces études sont devenues indispensables pour les VNF en France et des campagnes de terrain ont eu lieu l’an passé sur un canal dans le Nord de la France et sur la Seine, en amont de la première écluse, à l’est de Rouen. L’INRS-ETE a été chargée de la campagne de mesure durant une période de 15 jours. L’analyse des données est en cours et une nouvelle campagne de mesure devrait avoir lieu l’an prochain. Un étudiant de doctorat effectue sa recherche en collaboration avec l’UTC et l’INRS-ETE.