Reconstruction et analyse des hauteurs d'eau historiques mesurées à Saint-Malo - Saint-Servan depuis 1835

Ce projet de reconstruction de la série marégraphique de Saint-Malo a pour objectif de sauvegarder le patrimoine historique et scientifique que sont les observations passées du niveau de la mer à Saint-Malo. Un important travail de numérisation des données analogiques, conservées en différents endroits, est mis en œuvre. Ce travail, financée principalement par Saint-Malo Agglomération (SMA), s’inscrit dans le cadre d’un Plan d’Action de Prévention des Inondations (PAPI) mis en place par la Communauté de communes de Saint Malo. Le travail a débuté en décembre 2018 pour une durée de trois ans. L’un des axes de ce PAPI d’intention s’intéresse à l’amélioration de la connaissance et de la conscience du risque de submersion avec notamment la reconstruction et le contrôle de la série marégraphique des mesures de hauteur d'eau observées portée par le Shom. La reconstruction marégraphique de Saint-Malo est en réalité une reconstruction de séries composites à partir d’observations faites à Saint-Malo et à Saint-Servan, sites distants d’un kilomètre à peine. Les premières observations ont été faites à Saint-Servan (quartier de Saint-Malo en 1967) en 1835. Des mesures existent aussi pour Saint-Malo, mais de manière beaucoup plus diffuses jusqu’au déploiement en 2003 d’un observatoire marégraphique permanent appartenant au réseau RONIM géré par le Shom.

Financeurs du PAPI Saint-Malo

Financeurs du PAPI Saint-Malo

 

Contexte

Saint-Malo est située au fond du golfe normand-breton, à l’Ouest de l’angle formé par les côtes de la presqu’île du Cotentin et celles de la Bretagne septentrionale. La cité malouine est particulièrement sujette au phénomène de Vagues-submersion. A la différence d'autres phénomènes météorologiques dangereux, ce phénomène est très localisé et affecte des portions vulnérables de ce littoral dans un contexte particulier (fort coefficient de marée, passage d’une tempête, déferlement des vagues). Le risque lié à cet aléa est d’autant plus important à étudier qu'il tend à s’amplifier dans un contexte de changement climatique affectant le niveau moyen de la mer.

Observatoire marégraphique de Saint-Servan  (Romain Kermoal , crédits : Shom, février 2019)

Observatoire marégraphique de Saint-Servan (Crédits Shom, R. Kermoal, février 2019)

 

Objectifs de l'étude

  • Combler les lacunes en matière de connaissance historique du niveau marin local à Saint-Malo, et caractériser son évolution
  • Pérenniser l'ensemble des mesures du niveau marin réalisées à Saint-Malo et Saint-Servan depuis 1835 et constituer une série cohérente de qualité
  • Améliorer la connaissance de l'évolution du niveau marin sur le littoral de la Manche, puis intercomparer les résultats avec d'autres séries pluriséculaires du niveau de la mer à l'échelle du littoral européen, voire mondial
  • Apporter des éléments primordiaux pour l'étude séculaire des niveaux extrêmes grâce à l’étude des surcotes (différence entre les observations du niveau de la mer et les prédictions de marée)
  • Alimenter l’ensemble des études de processus et de modélisation hydrodynamique des états de mer (vagues et surcotes). Cette donnée constitue une donnée d’entrée déterminante pour caler les modèles de vagues dans les études au profit de la Vigilance – Vagues – Submersion (VVS). Les événements extrêmes vont pouvoir être rejoués avec les modèles, ce qui permet de mesurer la pertinence de l’outil, c’est-à-dire sa capacité à bien décrire et prédire les événements que l’on cherche à anticiper.

Chaussée du Sillon à St Malo (crédits : Shom, fin 2018)

Chaussée du Sillon à St Malo (crédits Shom, fin 2018)

 

Etapes successives nécessaires à la construction de la série marégraphique historique de Saint-Malo

Les étapes nécessaires à la construction d'une série marégraphique sont :

  • Inventorier et rechercher des documents existants relatifs à l’observation du niveau marin (marégrammes, registres de marées, métadonnées contextuelles…)
  • Dématérialiser les documents (scannage)
  • Extraire les données de hauteur d’eau et les métadonnées associées afin de produire une série brute de valeurs numériques (digitalisation)
  • Qualifier et valider les données nouvellement digitalisées

Les différentes étapes de la reconstruction marégraphique de Saint-Malo – Saint-Servan (source : Shom)

Différentes étapes de la reconstruction marégraphique de Saint-Malo – Saint-Servan (Source : Shom)

 

La recherche et l'inventaire des archives marégraphiques

Localisation des archives en lien avec les observations marégraphiques de St Malo (R. Kermoal, 2019)

Localisation des archives en lien avec les observations marégraphiques de St Malo (R. Kermoal, 2019)

 

Une grande partie des archives papiers relatives à l’observatoire de Saint-Malo est conservée au Shom (1835 à 1938) et au barrage de la Rance -EDF (années 1950 / 1960 puis à partir des années 1990). Néanmoins une recherche minutieuse a dû être faite dans d’autres centres d’archives dans le but d’inventorier et d’analyser tous les documents en lien avec la mesure marégraphique à Saint-Malo / Saint-Servan : les archives municipales de Saint-Malo, les archives départementales d’Ille-et-Vilaine à Rennes, les archives du Service Historique de la Défense (SHD) de Brest.

Des documents relatifs aux mesures d’eau ont été trouvés :

  • Des observations à l’échelle de marée (marée basse et marée haute) dans les années 1820 / 1830
  • Des observations des basses mers et pleines mers dans les années 1950 / 1960 (mesures effectuées par EDF avant la construction du barrage de la Rance en 1966)
  • Des marégrammes journaliers provenant du barrage de la Rance (années 1990 principalement)
  • Des marégrammes hebdomadaires ou bi hebdomadaires (années 1960 provenant des archives de l’IGN à Saint-Mandé – source EDF)

Au final, la totalité de ces documents permet de couvrir une période longue d’environ 180 ans (de 1835 à aujourd’hui) et de reconstruire pas moins 125 ans de mesures continues du niveau marin à Saint-Malo.

Par ailleurs, l’objectif final du projet étant de reconstituer une série homogène et cohérente de hauteurs d’eau, il est nécessaire de connaître de nombreux éléments avec certitude pour pouvoir mettre en relation des observations faites à des époques différentes par des personnes diverses. Il s’agit entre autre d'identifier avec précision, le plan utilisé comme plan de référence (par ex., le zéro du marégraphe, le zéro hydrographique) lors de l’acquisition des mesures, les caractéristiques de l’observatoire de marée et des marégraphes utilisés alors, le système de temps de l’époque…

Pour obtenir ces informations (les métadonnées), des documents d’origines diverses doivent être dépouillés et analysés : feuilles de contrôle des marégrammes lorsqu’elles existent, notes prises par les observateurs de marées, rapports de nivellements effectués par différentes institutions (Shom, Ponts et Chaussées, IGN), correspondances, gravures, plans et cadastres, …

Plan du marégraphe de Saint-Servan (source : SHD Vincennes - DD_2_2576 Chemise Marégraphe Saint-Servan)

Plan du marégraphe de Saint-Servan (source : SHD Vincennes - DD_2_2576 Chemise Marégraphe Saint-Servan)

 

La numérisation des données analogiques (données papiers)

Les premières observations ponctuelles des marées dans la région de St Malo débutent dans les années 1830. Elles sont alors réalisées à l’aide d'échelles de marée installées à proximité de l’anse de Solidor. Ces observations plus ou moins complètes vont perdurer jusqu'au début des années 1850.

Informations et synthèse des données relatives aux mesures d'eau à Saint-Malo recensées jusqu'à maintenant (Crédits SHOM, R. Kermoal, 2019)

Informations et synthèse des données relatives aux mesures d’eau à Saint-Malo recensées jusqu’à maintenant. Numérisation en cours... (Crédits Shom, R. Kermoal, 2019)

 

Puis un marégraphe à flotteur de type Chazallon (grand modèle) va être installé en 1850 dans une tour octogonale spécialement contruite pour l'occasion par les services hydrauliques de la Marine française dans l’anse de Solidor. Plusieurs observateurs des marées, supervisées par le Shom, se succéderont jusqu'en 1917. Entre 1918 et 1984, les données disponibles deviennent plus rares (17 années seulement avec des données ponctuelles). Durant les années 1950 et 1960 des registres de pleines mers et basses mers ont été retrouvées dans les locaux d'EDF au barrage de la Rance. Les lacunes se poursuivent durant les années 1970-1980. Un premier marégraphe numérique est mis en place en 2003 par le Shom au terminal de Naye à St Malo. Les observations s'y poursuivent encore de nos jours.

Plan du marégraphe de Saint-Servan  (Crédits Shom, R. Kermoal, 2019)

Plan du marégraphe de Saint-Servan (Crédits Shom, R. Kermoal, 2019)

 

La numérisation des données analogiques (données papiers)

La numérisation des données est un travail long et fastidieux mais essentiel à ce type d'étude car ce n'est qu'une fois converties en format numérique que les données historiques peuvent être analysées et utilisées pour répondre au questionnement scientifique.

Les registres de marées sont des manuscrits avec une écriture permettant une lecture plus ou moins aisée suivant les observateurs, les hauteurs  horaires de la mer doivent être saisies manuellement. Lors de cette étape, il est possible d’identifier les valeurs aberrantes et/ou potentiellement erronées (erreur de lecture de l’observateur, mauvaise utilisation du matériel de mesure, …) et de les corriger lorsque les métadonnées le permettent.

Les marégrammes nécessitent quant à eux d’être scannés avant l’extraction du signal. La difficulté de cette tâche réside surtout dans l’état de conservation parfois mauvais des marégrammes à traiter et dans leurs dimensions. A l’exception de ceux correspondant à des rouleaux de plusieurs mètres de longs, l’ensemble des marégrammes papiers à disposition a aujourd’hui été scanné. Après avoir été scannés, les marégrammes sont digitalisés, afin d’extraire les données de hauteurs d’eau en fonction du temps grâce au logiciel NUNIEAU (NUmérisation des NIveaux d’EAU) développé par le CETE Méditerranée (CEREMA, depuis 2014)

Registre de marées, marégramme et tableur de saisies (Crédits Shom, R. Kermoal, 2019)

Registre de marées, marégramme et tableur de saisies (Crédits Shom, R. Kermoal, 2019)

 

Validation des données

Dans le but d’obtenir une série cohérente dans le temps et validée, il sera nécessaire de prendre en considération l’ensemble des informations relatives aux mesures de hauteurs d’eau disponibles afin d’uniformiser les mesures en temps et en hauteur sur l’ensemble de la période concernée. Ce travail se fera durant les prochains moins.

 

 

Pour en savoir plus

 

Références

  •  à venir

 

Dernière mise à jour de la page : 03/09/2019

Further reading about the reconstruction of tide gauge records:

List of programs, projects and reconstructions of tide gauge data