Observational uncertainties on past and future sea level rise for Marseille and Brest tide gauges

Brest and Marseille tide gauges time series between 1885 and 2022 data gaps are filled with data from neighboring tide gauges thanks to a combination model that does not alter original trends. Continuous relative sea level time series obtained from this step are then corrected from the inverse barometer effect and/or periodic components. Time series are systematically explored to form all possible sub-time series, from 20 years length to the full time span, and adjusted with linear and quadratic fits. It is shown that corrections have various effect on parameters best estimates, depending on the chosen period, and that they reduce uncertainties on estimated parameters; corrections schemes comparison and correlation with climate indices suggest the influence of the Northern Atlantic Oscillation on sea level trends and accelerations in both locations. It is shown that linear fit model have less capabilities to represent sea level variability than quadratic fit model. Quadratic fit model shows that Marseille sea level strongly dropped after WWII, with trend of almost 4 mm/yr before this large sea level decrease event, −2 mm/yr during the event, then 3 mm/yr during the recovery following this one, and than Brest sea level did not see such variability. It is shown that sea level extrapolation is consistent with IPCC projections only for interpolation period lengths around 60 years. On this basis, 20 cm additional sea level rise is expected until 2050, and level 50 cm will be reached before the end of 21st century in both Brest and Marseille.

Jonathan Chenal - Comptes Rendus. Géoscience, Volume 357 (2025), pp. 349-368

Date de sortie 16/07/2025

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Contexte et objectifs

L'auteur cherche à quantifier les incertitudes observationnelles sur l’élévation passée et future du niveau de la mer à partir des niveaux moyens mensuelles calculés à partir des observations marégraphiques de Marseille et Brest, couvrant la période 1885–2022. L'article vise à comprendre comment les choix de corrections et de périodes d’analyse influencent l’estimation des tendances et accélérations locales du niveau marin, ainsi qu’à proposer des projections jusqu’à la fin du XXIᵉ siècle.

Méthodologie

L'auteur a réalisé trois étapes :

  • Remplissage des lacunes de données : recours à des niveaux moyens de la mer calculés à partir des observations issues des marégraphes voisins via un modèle combiné sans altérer les tendances originales ;
  • Corrections appliquées : effet inverse baromètre et composantes périodiques pour isoler la variabilité réelle du niveau relatif de la mer ;
  • Exploration systématique : génération de toutes les sous-séries temporelles (de 20 ans à la période totale), ajustements linéaires et quadratiques de chaque série.

Ces étapes permettent d’évaluer l’impact des choix de traitement sur l’estimation des paramètres de tendance et d’incertitude, et de tester la pertinence des modèles de régression retenus.

Chenal - 2025.jpg Séries temporelles du niveau de la mer en Atlantique et méditerranée
Figure 1. Top, left: Atlantic pool tide gauges sea level time series; top, right: combined Brest gap-filled sea level time series. Bottom, left: Mediterranean pool tide gauges sea level time series; bottom, right: combined Marseille gap-filled sea level time series.

Principaux résultats

Les principaux résultats de cet article sont :

  1. Les schémas de correction réduisent significativement les incertitudes sur les paramètres estimés, et leur comparaison indique une corrélation entre les tendances marines et l’oscillation nord-atlantique (NAO) dans les deux ports ;
  2. Le modèle quadratique capture mieux la variabilité que le modèle linéaire ;
  3. À Marseille, le niveau de la mer a connu :
    • une augmentation quasi linéaire ~ +4 mm/an avant la baisse d’après la seconde guerre mondiale ;
    • une décroissance ~ –2 mm/an pendant l’événement ;
    • une reprise à ~ +3 mm/an après la WW2.
  4. À Brest, aucun événement de cette ampleur n’a été observé sur la même période.

Projections futures

L'auteur explique pour les projections futures que :

  • La cohérence avec les projections du GIEC n’est obtenue que pour des longueurs d’interpolation d’environ 60 ans ;
  • Sur cette base, une élévation additionnelle de l'ordre d'environ 20 cm est attendue d’ici 2050 ;
  • Le seuil de +50 cm sera probablement atteint avant la fin du XXIᵉ siècle, à la fois à Brest et à Marseille.

Conclusions et perspectives

L’article souligne l’importance du choix des corrections et de la longueur des séries temporelles pour réduire les incertitudes dans l’estimation et la projection du niveau de la mer. Il propose un protocole systématique d’analyse qui peut être étendu à d’autres marégraphes ou régions côtières.

Dans les perspectives l'auteur propose :

  • comparer ces résultats avec les projections multi-modèles océan–glace du GIEC AR6 ;
  • intégrer des scénarios locaux de subsidence ou de soulèvement côtier ;
  • étendre l’analyse à des cycles océaniques plus longs comme l'Oscillation Multidécennale de l’Atlantique (AMO), l'Oscillation Décennale du Pacifique (PDO).

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