Les implications des changements de conditions météorologiques et climatiques pour le transport de surface aux États-Unis d’Amérique
par Marjorie McGuirk1, Scott Shuford2, Thomas C. Peterson1 et Paul Pisano3
Introduction
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Les conditions météorologiques affectent le fonctionnement des systèmes de transport dont nous dépendons tous — depuis les voitures particulières, ralenties par les routes humides, jusqu’aux camions de livraison, retardés par les vents violents, ou les trains de passagers, arrêtés par la neige et la glace. Les décisions d’exploitation prises chaque jour dans le secteur des transports, comme la quantité de cargaison qu’un avion ou une barge peuvent emporter en toute sécurité, doivent prendre en compte les conditions météorologiques.
Pour sa part, le climat affecte les infrastructures de transport. Voies ferrées, ports, quais, ponceaux d’autoroute, ponts et autres infrastructures de transport ont été optimisés en fonction de la gamme des conditions météorologiques attendues, que nous appelons «climat». Lorsque les conditions météorologiques deviennent plus extrêmes — s’écartent davantage des limites de ce qui est considéré comme le climat «normal» — les infrastructures de transport deviennent moins fiables et moins sûres. L’élévation du niveau de la mer et les inondations plus fortes affectent la sécurité et les fonctionnalités des ponts et des chevalets. Les températures plus élevées font gondoler et bomber les rails de chemin de fer et les routes.
Les cyclones tropicaux plus intenses inondent les infrastructures de transport et les endommagent, retardant ainsi les livraisons de biens et de services.
L’impact négatif exercé sur le temps de transit et sur la fiabilité et l’efficacité des livraisons affecte à son tour le prix des marchandises transportées sur ces réseaux. Il faut également prendre un autre coût économique, celui induit par la nécessité d’adapter les infrastructures au nouveau climat à posteriori, notamment en mettant en place des installations plus résilientes, en déplaçant les infrastructures situées dans les zones sujettes aux cyclones tropicaux, en prévoyant des ponts et des ponceaux dotés d’une plus grande hauteur de franchissement pour prendre en compte les inondations et l’élévation du niveau de la mer et en construisant des autoroutes et rails conçus pour résister à la chaleur.
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Aéroport du centre ville de Kansas City, autoroute Interstate 70 et port de la ville de Kansas City: une offre étendue de possibilités de transport |
Le changement des conditions météorologiques nécessite d’apporter des ajustements dans l’exploitation des systèmes de transport au quotidien alors que les changements climatiques pour leur part requièrent des ajustements dans les infrastructures de transport. La société est habituée aux retards provoqués par la neige, la pluie ou le brouillard lors des voyages en avion mais elle est moins préparée pour les importants investissements qui devront être faits pour adapter l’infrastructure des transports aux changements climatiques. Cet article étudie l’ampleur prévue de l’incidence des changements climatiques sur l’infrastructure des transports, en s’intéressant au cas des États-Unis d’Amérique.
Méthodologie
Le présent article s’appuie largement sur des études précédentes et notamment Potential Impacts of Climate Change on US Transportation (Impact potentiel du changement climatique sur les transports aux États-Unis d’Amérique) et Climate Variability and Change with Implications for Transportation (Variabilité du climat et changement climatique — implications pour les transports), toutes deux commandées par le National Research Council et publiées en 2008 (NRC, 2008; Peterson, 2008). Ces références incluent des évaluations approfondies des principales zones métropolitaines des États-Unis ayant des systèmes de transport extrêmement développés. Notre article tente de combiner ces éléments avec des analyses plus récentes et de prévoir l’incidence possible au plan humain des impacts du changement climatique les plus lourds de conséquence pour les transports.
Cet article contient des informations permettant de se faire une idée de base sur les conditions météorologiques qui affectent le fonctionnement quotidien des transports de surface-transports routiers, transports ferroviaires et transports par voie navigable. La méthodologie employée a consisté à identifier les paramètres météorologiques qui comptent le plus pour les transports et à utiliser les valeurs des modèles pour comprendre comment ces paramètres pourraient changer dans l’avenir.
Les paramètres météorologiques: classement des messages-avis météorologiques en fonction de ces paramètres et impacts sur les transports
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Paramètres météorologiques
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Catégorie
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Impacts
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Éléments de précipitations |
Précipitations verglaçantes, accumulation de neige, précipitations liquides, vapeur d’eau précipitable, humidité du sol, inondations, profondeur des masses d’eau, conditions météorologiques propices aux incendies |
Perte de traction et de contrôle, retards, vitesses réduites, contraintes exercées sur les pièces et les pneus des véhicules, règles concernant le montage des chaînes, chaussées mouillées, routes éclaboussées, inondations entraînant des fermetures de routes, déviations, freinage difficile et inégal, affouillement des routes; sécheresses entraînant un risque de poussière et de fumée réduisant la visibilité, fermetures d’autoroutes, impacts de l’interruption du trafic des barges sur les transports multimodaux |
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Liés aux orages |
Trajectoires de cellules orageuses violentes, éclairs, grêle, vents rectilignes (derechos) |
Conditions aigues et changeant rapidement avec risques multiples de collisions et de dégâts dus à des pertes de contrôle, visibilité réduite; chutes de pierres entraînant des risques de collision et des retards, dégâts aux infrastructures, voies ferrées bloquées |
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Liés à la température |
Température de l’air et température en surface, y compris les maximales et les minimales, première apparition de la saison, indice de chaleur, degré-jour |
Tension exercée sur les éléments des véhicules, les infrastructures et à haute température, sur les cargaisons périssables, bombement des rails (flambage); vitesses réduites sur les rails |
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Vents |
Vitesse du vent |
Instabilité des véhicules; pertes de contrôle, tonneaux |
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Visibilité |
Restrictions dues au brouillard, à la brume, à la poussière, au smog et à l’éblouissement solaire et restrictions dans la haute atmosphère du fait de poussières volcaniques ou de poussières du désert |
Vitesse réduite, risque de collisions et de dégâts dus aux changements rapides |
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État de la mer |
Cyclones tropicaux, y compris leurs trajectoires et les éléments susceptibles d’affecter les routes d’évacuation, glaces de mer en haute mer, fort ressac, ondes de tempête, marées anormalement hautes ou basses, embruns verglaçants, vents d’ouragan, état de la mer, crues, hauteur de la mer du vent, hauteur des vagues de la mer |
Interruptions de la chaîne d’approvisionnement, fermeture de routes, dégâts majeurs aux infrastructures et aux véhicules, obstructions, voies ferrées bloquées; élévation du niveau de la mer entraînant une montée de l’eau, risques et dommages aux infrastructures, changements dans la production agricole et manufacturière et dans les expéditions |
L’identification des impacts du changement climatique sur les transports s’est faite en utilisant plusieurs évaluations du Climate Change Science Plan (Plan scientifique sur les changements climatiques). Pour réduire le nombre de paramètres météorologiques, nous avons analysé ceux qui sont pertinents dans le cadre de la variabilité du climat et du changement climatique. Par exemple, bien qu’une tornade ait un impact considérable sur les transports, la confiance attribuée au lien entre la fréquence ou l’intensité des tornades et le changement climatique est faible, aussi n’avons-nous pas inclus ici les impacts des tornades. Nous avons retenu des variables dont les impacts sur les transports peuvent être soit positifs soit négatifs.
Bien que cet article soit consacré aux impacts sur les transports aux États-Unis d’Amérique, les techniques utilisées sont également applicables ailleurs.
Impacts des conditions météorologiques sur les transports de surface
De toute évidence, les messages-avis émis par le National Weather Service à l’intention des voyageurs lorsque des conditions susceptibles d’affecter les transports se produisent varient selon la zone géographique. Au sud des États-Unis d’Amérique, une trace de neige va déclencher un message-avis à l’intention des voyageurs, alors que le seuil de déclenchement d’un tel avis sera de plusieurs centimètres dans les régions du nord, où les conducteurs sont habitués à la neige.
Étant donné qu’aux États-Unis d’Amérique environ un quart des retards ou des accidents de transport sont causés par le mauvais temps, les besoins en types d’informations météorologiques de surface propres à chaque région sont réévalués régulièrement. L’identification des paramètres météorologiques sensibles pour le secteur des transports s’est appuyée sur le rapport intitulé Weather Information for Surface Transportation — National Needs Assessment Report (Informations météorologiques pour les transports de surface — Rapport d’évaluation sur les besoins nationaux), ci-après mentionné sous le nom de WIST (Office of the Federal Coordinator for Meteorological Services and Supporting Research (OFCM), 2002).
Le tableau figurant en page précédente présente les paramètres météorologiques, classés par catégorie de message-avis, ainsi que leurs impacts (Rossetti, 2002 et 2008).
Le rapport WIST a permis de déterminer les informations météorologiques dont le pays à besoin dans le cadre du processus de prise de décision relatif aux transports de surface, dans six secteurs différents: transports routiers; transports ferroviaires à longue distance; transports maritimes; transit rural et urbain; réseaux de pipelines; et exploitation aéroportuaire au sol. Nous allons donc ici examiner le transport ferroviaire, routier et maritime et les impacts des températures extrêmes et des extrêmes de précipitation.
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Recherche en météorologie et transports de surface Les outils d’aide à la décision utilisés pour la gestion des routes reposent largement sur des observations et des prévisions précises de phénomènes météorologiques très divers tels que le brouillard, les fortes pluies, la neige, le grésil, les pluies verglaçantes, les feux de forêts et les fumées, les tempêtes de sable et la chasse-neige élevée et basse. Notre capacité à observer et prévoir ces phénomènes à des échelles de temps très diverses a augmenté considérablement au cours des dernières décennies. à titre d’exemple, les conditions susceptibles de générer une accumulation de glace et de neige peuvent désormais être détectées par des capteurs intégrés dans les routes et l’apparition, la force et la durée de certaines grandes tempêtes de neige ont pu être prévues plusieurs jours à l’avance (Pisano, 2004). De gros problèmes subsistent en matière de sécurité, même si l’on s’appuie sur une utilisation précise des meilleurs modèles mondiaux de prévision. Le Programme mondial de recherche sur la prévision du temps de l’OMM cherche à accélérer les progrès de la prévision des phénomènes météorologiques à fort impact à des échelles comprises entre quelques heures et deux semaines. Plusieurs projets ont des applications directes dans le domaine des transports de surface, par exemple les activités entreprises dans le cadre du programme THORPEX (Expérience concernant la recherche sur les systèmes d’observation et la prévisibilité) pour étendre l’échéance des prévisions des principaux épisodes de précipitation au-delà d’une semaine, ainsi qu’au titre du Système d’annonce et d’évaluation des tempêtes de sable et de poussière et de la prévision pour l’immédiat concernant les fortes précipitations (voir: http://www.wmo.int/pages/prog/arep/ wwrp/new/thorpex_new.html. |
Extrêmes de température
Les chemins de fer sont particulièrement affectés par les températures élevées. Il y a 150 ans, lorsque le chemin de fer s’est implanté dans l’Ouest américain, il fallait réapprovisionner les trains à vapeur de l’époque tous les 160 km. C’est ainsi que des forts, puis des villes se sont développés autour de ces stations d’approvisionnement. à présent, ces villes se sont étendues et jalonnent le pays selon des lignes qui courent d’Est en Ouest.
À l’heure actuelle, les voies sont conçues pour résister au stress interne provoqué par d’importants changements de température. Néanmoins, lorsque la température des rails dépasse les critères définis lors du projet, cela peut entraîner des défauts d’alignement thermiques ou un gauchissement des voies, susceptibles de provoquer des déraillements. La température neutre, généralement fixée au moment de la pose des rails, est le point où il n’y a ni expansion ni contraction du rail. En général, cette température neutre de projet est inférieure d’environ 22 °C à la température maximale du rail attendue.
D’après certaines recherches mentionnées dans le rapport WIST, il semblerait que des défaillances des rails soient susceptibles de se produire à des températures ambiantes supérieures à 43 °C, en fonction de la différence par rapport à la température neutre d’installation. Les problèmes d’alignement des rails ont constitué une importante cause d’accidents liés à des facteurs d’origine météorologique, puisque l’on compte environ sept épisodes majeurs de flambage par an (Rossetti, 2002).
Les mesures opérationnelles permettant de s’adapter aux extrêmes de températures d’origine météorologique consistent notamment à réduire la vitesse et à avoir des trains plus courts afin de réduire les distances de freinage et à alléger les charges pour réduire la contrainte exercée sur les rails. Ces adaptations affectent l’efficacité des opérations ferroviaires en augmentant le coût unitaire des transports.
Lorsqu’elles durent, les températures élevées peuvent également affecter les autoroutes et les ponts. Les matériaux utilisés pour la construction des routes ont une gamme de tolérance à la chaleur limitée avant que n’apparaissent des fissures thermiques. Même si la température à la surface de la route peut largement dépasser la température ambiante, une température de l’air de plus de 32 °C représente un seuil important pour les routes. En juillet 2000, la vague de chaleur prolongée qui a frappé la région de la Baie de San Francisco a entraîné la fermeture de l’Interstate 80, trois voies s’étant déformées sous l’effet de l’expansion thermique.
Une chaleur prolongée dépassant les critères de projet peut également entraîner une détérioration précoce et raccourcir la durée de vie utile des routes. En Alaska, les températures élevées ont entraîné la fonte du pergélisol, affaiblissant ainsi ou détruisant même la plate-forme des routes construites sur des terrains précédemment gelés. Les ponts notamment peuvent être sujet à des contraintes accrues sous l’effet de périodes prolongées de températures élevées. En outre, selon le rapport WIST une température élevée de la chaussée augmente les risques d’éclatement de pneus des véhicules lourdement chargés.
Compte tenu de ces effets induits par la chaleur sur les transports, il sera nécessaire d’adopter des mesures d’adaptation opérationnelles sur le court terme et des changements d’infrastructure à long terme, afin d’éviter des problèmes de sécurité et d’efficacité dans le secteur des transports. Le transport des marchandises par voie autoroutière a considérablement augmenté depuis 30ans en réponse à la nécessité de livrer les marchandises en «juste à temps», ce qui a transformé le réseau des autoroutes inter-états en entrepôt de l’Amérique (Shuford, 2009).
Les retards de livraison dus aux conditions météorologiques se chargent d’un sens supplémentaire lorsque l’entreposage traditionnel, non motorisé, est limité. Par exemple, les pénuries alimentaires entraînées localement par des retards de livraison dus au mauvais temps sont un problème. Comme indiqué lors du Kentucky mesonet workshop (Foster, 2008), la livraison en juste à temps et la création d’un nouveau port intérieur ont été les éléments déclencheurs pour la mise en place de nouveaux réseaux des Roadway Weather Information Systems (RWIS) (Systèmes d’information météorologique routiers). Comme leur nom l’indique, ces stations météorologiques mesurent les conditions météorologiques le long des routes ainsi que d’autres couloirs de transport.
Toutefois, dans un cas au moins, les températures accrues peuvent avoir un impact positif important sur les transports. Si les conditions des glaces de l’océan Arctique continuent à s’adoucir, il est probable que le commerce international qui traverse les eaux de l’Alaska par la Route septentrionale soit appelé à augmenter (NRC, 2008). Une tendance négative nette de l’étendue des glaces a été observée en été dans les mers arctiques au cours des trois dernières décennies, élément encore confirmé par les observations effectuées en septembre 2008. D’après un rapport de la NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration), il apparaît de plus en plus probable que l’Arctique soit appelé à passer d’une zone constamment couverte de glace à un océan libre de glaces en été (Richter, 2008). Ceci aura un impact majeur sur les routes choisies de préférence pour les grands transports océaniques.
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Figure 2 — Transport par barge sur le Mississippi et infrastructures situées sur la berge et exposée à d’importants changements à long terme dans le niveau du fleuve |
La plupart des retards et des accidents de véhicules à moteur dont la cause est météorologique sont dus aux précipitations. Des pluies d’une intensité et d’une durée suffisantes peuvent submerger des routes et inonder des passages souterrains. Les inondations provoquent l’affouillement et le ravinement des routes. Elles endommagent ou sapent les soubassements des voies ferrées et provoquent des débordements sur les rails et des coulées de boue qui abîment les voies, et quelque sept épisodes majeurs de ce type sont observés chaque année (Rossetti, 2002).
Les épisodes de fortes précipitations peuvent perturber l’ensemble du système de transport de surface, y compris le transport des marchandises par train, camion, bateau et barge. En janvier 2009, par exemple, d’intenses précipitations — représentant une accumulation de 15 cm, jointe à une vague de chaleur qui a entraîné une fonte des neiges — ont immobilisé les trains de marchandises et laissé des centaines de camions au bord des routes principales près de Seattle, Washington. Un tronçon de 30 km a dû être fermé sur l’Interstate 5, la principale autoroute nord-sud de l’état. Cet épisode a été si important que les itinéraires de remplacement, tant routiers que ferroviaires, furent également fermés du fait d’importantes avalanches, coulées de boue et inondations, isolant ainsi une grande ville portuaire de ses marchés du reste du pays (selon plusieurs comptes rendus dans les medias).
En juillet 1996, un orage historique d’une durée de 24 heures a entraîné une crue éclair à Chicago. Les routes et voies ferrées métropolitaines connurent des retards importants, les habitants des banlieues ou navetteurs ne purent pas atteindre Chicago pendant trois jours pour certains et plus de 300 trains de marchandises furent retardés ou durent être déroutés. Or, Chicago est le nœud ferroviaire du pays, traversé par près de 90 % du trafic de marchandises (Changnon, 1999). Le fait que des épisodes de ce type sapent des voies ferrées et des routes pourrait entraîner la fermeture définitive de certaines infrastructures (NRC 2008).
Étant donné que des épisodes de précipitation intenses peuvent entraîner des inondations qui endommagent ou détruisent les infrastructures liées aux transports, les ingénieurs civils utilisent pour les précipitations des valeurs intensité-fréquence-durée lorsqu’ils conçoivent des ponceaux routiers, des systèmes col lecte des eaux pluviales, des lignes ferroviaires et des plates-formes de routes. L’un des critères types utilisés pour la conception des projets est l’estimation probabiliste des intensités de précipitations pour une gamme de durées (de cinq minutes à 24 heures), avec des périodes de retour ou des intervalles de récurrence de 20, 50 et 100 ans.
Pour une grande partie du pays, ces estimations probabilistes des précipitations datent des années 1960/1970. Les structures sont souvent prévues pour supporter une crue centenaire (crue dont le risque de récurrence est de 1 % sur une année quelconque). Les cartes des zones d’inondation publiées par la Federal Emergency Management Agency (FEMA) sont en grande partie fondées sur des estimations anciennes d’intensité-fréquence-durée des précipitations. Dans de nombreuses régions, la zone affectée par une crue centenaire effective sera nettement plus importante que ce qui est prévisible en utilisant les cartes de la FEMA, qui sont établies d’après ces informations dépassées. En conséquence, les structures construites d’après ces normes pourraient être exposées. Les analyses plus récentes (http://www. nws.noaa.gov/oh/hdsc/) donnent de meilleures estimations sur lesquelles fonder les décisions en matière de conception (Bonnin, 2003).
À l'extrême inverse, les déficits de précipitation font baisser le niveau des eaux, ce qui peut avoir un impact négatif sur l’utilisation des voies d’eau intérieures, notamment pour le trafic des barges. La sécheresse a nettement influencé la navigation commerciale sur la partie inférieure du Mississippi, de St-Louis jusqu’au Golfe du Mexique, où il n’y a ni écluses ni barrages pour maintenir l’eau à la profondeur nécessaire à la navigation. La sécheresse de 1988 a échoué plus de 4 000 barges. C’est ainsi que les chemins de fer ont vu augmenter leur volume d’affaires pour transporter des céréales et d’autres marchandises en vrac
Impacts des changements climatiques sur les transports de surface
Les changements climatiques vont affecter l’efficacité, la sécurité et la fiabilité des infrastructures de transport existantes ainsi que la conception des nouvelles infrastructures. Les réhabilitations de rattrapage et les nouvelles conceptions seront onéreuses à réaliser de sorte qu’il est essentiel de disposer de bonnes données climatologiques pour prendre les décisions adéquates. Les projections climatiques utilisées dans l’étude du NRC ont été fondées à la fois sur des données d’observation et des sorties de modèles, en recourant à plusieurs techniques différentes. S’il est possible d’obtenir une description complète en se reportant aux références, les sorties de modèles du climat mondial utilisées sont celles qui ont contribué au quatrième rapport d’évaluation du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC). Dans le cadre de cette étude, trois scénarios d’émission de gaz à effet de serre ont été analysés et comparés aux simulations de modèles portant sur le passé récent.
Cet article ne contient pas la liste complète des paramètres ni des impacts sur les transports de surface terrestres et aquatiques. L’ensemble de ces données se trouve dans l’annexe au rapport du NRC (pages 117 à 134). En revanche, l’encadré ci-contre contient une liste simplifiée des principaux phénomènes affectant les transports susceptibles de changer avec le réchauffement de la planète.
Le premier mode d’impact des changements climatiques sur le transport vient des changements dans les conditions météorologiques extrêmes. Ainsi que nous l’avons dit, certains de ces impacts peuvent être positifs. Toutefois, dans l’ensemble, étant donné que les systèmes sont adaptés à des gammes anciennes de valeurs extrêmes, on s’attend à ce que la majorité des impacts d’épisodes s’écartant de ces gammes de valeurs soient négatifs (CCSP SAP 3.3).
Dans tous les secteurs des transports, les conditions météorologiques extrêmes affectent l’efficacité des opérations ainsi que la sécurité et l’intégrité des infrastructures. Les paragraphes précédents ont décrit les impacts d’origine météorologique sur les transports et générés par des températures extrêmement élevées et des épisodes de précipitations extrêmes. Comme l’indique la discussion qui suit, il semble que l’on puisse, avec un degré de confiance élevé, prévoir une occurrence plus fréquente de ces phénomènes à l’avenir en raison du changement climatique. Par ailleurs, en ce qui concerne la vulnérabilité des infrastructures régionales de transport aux changements de climat, certaines des plus vulnérables seront situées dans les zones côtières.
Projections de températuresLes sorties des modèles climatologiques fournissent des projections des changements de la température moyenne. Mais comment ces changements dans les températures moyennes peuvent-ils prédire les températures extrêmes susceptibles de découler du changement climatique? Le programme du National Climatic Data Center (NCDC) de la NOAA intitulé Probabilities of Temperature Extremes in the USA (NOAA, 1999 (CD ROM)) a été utilisé pour estimer la probabilité qu’une température seuil se produise durant une journée ou sur plusieurs journées de suite et/ou la probabilité qu’un seuil de température soit dépassé pendant un certain nombre de jours pour une station et sur un mois ou une saison donné, en fonction de statistiques tirées d’une combinaison d’observations du climat et de projections de modèles.
Au Texas, la ville de Dallas est un exemple de la manière dont des températures élevées plus fréquentes peuvent affecter les transports ferroviaires. Comme indiqué précédemment, la température de 43 °C représente le seuil à partir duquel il peut y avoir flambage des rails de chemin de fer et impact négatif sur les transports ferroviaires. En septembre 2000, Dallas a enregistré une température de 43 °C et ce phénomène s’est également produit à trois reprises durant l’été 1980 (pic sur la figure 3). La figure 4 montre que Dallas, comme la plus grande partie des États-Unis, dispose de projections indiquant que la probabilité de journées d’été chaudes va augmenter, c’est-à-dire que la température à laquelle il y a flambage des rails deviendra un phénomène de plus en plus courant.
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Figure 3— Série chronologique ancienne provenant de stations situées dans un rayon de 500km autour de Dallas, Texas, et montrant des anomalies dans le nombre de jours où la température a dépassé les 37,7 °C |
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Figure 4 — Probabilité actuelle et future d’occurrence d’un à 20 jours d’été avec une température atteignant ou dépassant les 43,3 °C à Dallas, Texas |
En conséquence, on peut raisonnablement s’attendre à devoir procéder à d’importants rattrapages d’infrastructures pour assurer le maintien de l’efficacité, de la sécurité et de la fiabilité du système des transports américain face à des chaleurs extrêmes dues au changement climatique.
Projections de précipitationsCompte tenu de l’incertitude considérable dont sont entachées les projections concernant les changements dans les précipitations annuelles totales aux États-Unis, il semblerait que ces précipitations, lorsqu’elles se produiront, se feront sous la forme d’épisodes moins nombreux mais plus intenses (CCSP SAP 3.3). La figure 5 est un simple graphique d’intensité journalière, à savoir le total des précipitations d’une année divisé par le nombre de jours de précipitations. Elle suit une nette tendance à la hausse, que confirment les exemples ci-après d’épisodes de précipitations ayant affecté les transports.
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Figure 5 — La tendance à la hausse de l’indice d’intensité journalière simple (précipitations annuelles totales divisées par le nombre de jours de précipitations) indique que, sur la base d’une moyenne pour la zone des États-Unis, lorsque les précipitations se produisent elles ont tendance à être plus fortes. Les changements médians donnés par les projections des modèles pour l’indice d’intensité journalière simple devraient conserver une tendance soutenue à la hausse pour la partie continentale des États-Unis d’Amérique à l’avenir. |
Une analyse des épisodes de précipitations dans la région du Delta du Mississippi (Burkett, 2002) fait ressortir une augmentation des phénomènes plus intenses (plus de 5 cm de pluie par jour). Ces dernières années, les précipitations ont été plus intenses sur une grande partie des États-Unis d’Amérique (NRC, 2008). Une partie accrue des précipitations totales est accumulée sur les jours dits très humides (définis comme un incident situé dans les 95 % supérieurs de probabilité d’occurrence). Dans la partie centrale du pays, on a observé des augmentations des précipitations intenses à la saison chaude, avec des chutes de grandes quantités de pluie sur un laps de temps plus court.
L’existence de quelque 65000km de voies navigables le long des côtes, ainsi que sur les fleuves et lacs du pays facilite les transports par bateau et par barge. Une étude approfondie portant sur les états du Mississippi, du Missouri et de l’Ohio, états qui sont dotés de systèmes de transports fluviaux complexes, révèle un glissement climatique vers davantage de périodes de plusieurs jours de fortes pluies depuis les années 20 ainsi qu’une augmentation systématique à long terme tant dans l’incidence que dans l’ampleur des crues (Changnon, 2001). étant donné que la moitié des céréales exportées par les États-Unis d’Amérique est transportée par barges sur ce réseau fluvial, de tels glissements climatiques ont un impact considérable.
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Phénomènes clefs affectant les transports et susceptibles de changer du fait du réchauffement global Moins de temps très froid
Davantage de temps très chaud
Un réchauffement général contribuerait à:
Augmentation des épisodes de fortes pluies
Augmentation prévue des étés secs et probabilité de sécheresses
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Figure 6 — Le trafic routier est de plus en plus intense. Avec l’augmentation des conditions météorologiques à fort impact, les responsables de la planification de la circulation devront trouver des moyens pour faire face au changement climatique. |
Impacts côtiers
Les tempêtes tropicales et extratropicales ont une forte incidence sur l’infrastructure des transports dans les régions côtières. Les systèmes de transport des régions métropolitaines de New York-New Jersey-Connecticut se sont révélées vulnérables aux forts cyclones extratropicaux ou nor’easters (Peterson, 2008). Par exemple, le nor’easter (tempête de nordet) de décembre 1992 a gravement paralysé les systèmes de transport de l’ensemble de la région. Les routes furent inondées, les trains retardés ou annulés et les transports par bus également annulés; les aéroports durent être fermés en raison des vents violents; les quais, ports de plaisance et les routes côtières furent détruits par les inondations côtières et par le sable soufflé par des vents de la force d’ouragans exacerbés par les grandes marées astronomiques; des milliers de bateaux furent détruits ou extrêmement endommagés (NOAA, 1992).
L’étude Metro New York Hurricane Transportation Study (MNYHTS, 1995), menée à la suite de cette tempête extratropicale de décembre 1992, donne une excellente évaluation des impacts sur les infrastructures de transport en calculant les hauteurs des ondes de tempêtes associées aux scénarios de pires cas de trajectoires pour les ouragans. Seize infrastructures de transport importantes, dont des tunnels, des ponts, des installations de terminaux maritimes et l’Aéroport international John F. Kennedy ont été étudiées au regard de leur altitude critique la plus basse. Toutes les altitudes critiques de ces structures étaient situées sous le niveau des ondes des ouragans de catégorie 3 et 4 modélisés d’après les conditions climatiques actuelles. Dans le modèle, les champs d’aviation, l’entrée des tunnels, les abords des ponts et les puits de ventilation des métros et souterrains étaient tous inondés par l’onde de tempête. Des événements de ce type ou plus intenses encore, amplifiés par l’incidence de l’élévation du niveau de la mer due au changement climatique sur les altitudes critiques, ne font qu’aggraver le risque de dégâts étendus pour l’avenir.
Avec l’élévation du niveau de la mer, on peut s’attendre à ce que les autoroutes et les voies ferrées situées près des estuaires soient plus fréquemment inondées lors des grandes marées et des tempêtes. Les opérations portuaires, et notamment le transbordement des marchandises d’un mode de transport à un autre (des navires vers les trains ou les camions), seront entravées (WIST 4-27). La hauteur de dégagement au-dessus des hautes eaux sera progressivement diminuée pour les ponts ferroviaires et routiers dans la zone des marées (NRC, 2008). De nombreuses voies ferrées de la côte Est ont été implantées il y a 150 ans, or, dans ce laps de temps, le niveau de la mer s’est élevé tant au niveau mondial qu’au niveau local, aussi beaucoup de voies, signaux et gares se retrouvent déjà suffisamment bas pour être inondés lors de fortes tempêtes (Titus, 2002).
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Figure 7 — Les autoroutes et les fleuves des États-Unis sont surveillés par des systèmes de pointe pour gérer le trafic plus efficacement lors des épisodes météorologiques à fort impact. |
Plusieurs études réalisées pour les zones côtières le long du Golfe du Mexique et des côtes atlantiques dotées d’importantes infrastructures de transport procèdent à des estimations des zones qui se trouveront probablement en dessous du niveau de la mer dans un délai de 25, 50 et 100 ans (NRC, 2008). Ces estimations montrent que d’importantes infrastructures de transport seront inondées de manière permanente si l’on n’a pas recours à des techniques d’atténuation telles que la construction de barrières de défense de type digues.
L’impact de l’élévation locale du niveau de la mer est fonction de conditions locales telles que la subsidence, des changements dans la forme des côtes, l’intrusion d’eau salée et les inondations provoquées par les précipitations à l’intérieur des terres. Les calculs concernant les ondes de tempêtes devraient être effectués à partir de l’élévation prévue du niveau de la mer au plan local et intégrer les élévations critiques les plus basses des infrastructures proches de la côte. En combinant ces informations à la possibilité de cyclones tropicaux plus intenses (CCSP SAP 3.3) on disposerait ainsi d’une meilleure vision des impacts locaux. Comme le montre l’exemple ci-après, les dégâts subis par les infrastructures situées à l’intérieur des terres, y compris les infrastructures de transport, dépendent largement de la hauteur de l’onde de tempête, exacerbée par la magnitude de l’élévation locale du niveau de la mer.
La zone concernée par une crue centenaire sur la carte actuelle de Hampton Roads, en Virginie, qui vient au 39ème rang des zones statistiques concernant les régions métropolitaines les plus peuplées, accuse maintenant une période de retour de 50 ans en raison d’une augmentation de l’intensité des précipitations et des ondes de tempêtes provoquées par les événements orageux (Shen, 2005). Les marégraphes implantés dans la proche Baie de Chesapeake indiquent que l’élévation du niveau de la mer dans cette zone est deux fois plus importante que la moyenne mondiale du fait des conditions locales. Cette zone accueille la plus grande base navale du monde, deux aéroports civils, un centre militaire de contrôle des transports et plusieurs bases militaires qui emploient plus de 100 000 personnes. Reliée par un réseau étendu de ponts et de tunnels au deuxième port de marchandises de la côte Est, cette infrastructure de transport critique est entièrement située dans les zones susceptibles d’être inondées par l’élévation du niveau de la mer selon le scénario moyen de forte probabilité.
Le long de la côte océanique, de nombreuses structures ont été conçues pour une durée de vie économique de 50ans ou moins. La liste de ces structures comprend des aéroports, des digues et canaux, ports de mer, structures portuaires, canaux de navigation, bassins d’évitement, zones d’appontage et portes pour la navigation, appontements et quais, bassins de radoub et bassins à flot, autoroutes, voies ferrées, tunnels et ponts routiers, collecteurs d’eaux pluviales, pipelines et systèmes de régulation des crues par l’amont. Pour ces infrastructures les opérations de réparation, de remplacement et de révision de la conception relativement fréquentes peuvent prendre en compte l’élévation locale du niveau de la mer (Peterson, 2008; Titus 2002).
Les infrastructures de transport peuvent toutefois influencer les schémas de développement des régions côtières bien au-delà du cycle de vie de la route, de la voie ferrée ou du pont, de sorte que la capacité des régions côtières à s’adapter au changement climatique peut être soit aidée soit freinée par les décisions prises actuellement par les responsables des transports (Titus 2002). Les responsables de la planification des infrastructures seraient servis par la prise en compte des projections du climat lorsqu’ils prennent des décisions concernant les nouvelles infrastructures, notamment pour leur permettre de positionner ces infrastructures dans des lieux moins vulnérables (Shuford, 2008). à titre d’exemple, le port intérieur de Virginie (Virginia Inland Port), situé à quelque 350 km à l’intérieur des terres, sert de centre de redistribution pour le transbordement des marchandises d’un mode de transport à un autre, ce qui diminue la dépendance par rapport à des terminaux maritimes côtiers à risque.
Conclusion
L’impact des phénomènes météorologiques sur l’exploitation des transports et l’impact du changement climatique sur les infrastructures de transport vont s’accentuer à mesure que les conditions météorologiques extrêmes changent en fréquence comme en intensité. Les informations opérationnelles liées aux conditions météorologiques seront essentielles pour pouvoir minimiser les retards de livraison et améliorer la sécurité, la fiabilité et l’efficacité des transports.
À mesure que nous acquérons davantage de certitudes, l’identification des impacts des changements climatiques sur les conditions locales apporte aux responsables de la planification des infrastructures les meilleures informations possibles dont ils peuvent avoir besoin pour réduire les risques et améliorer l’efficacité et la fiabilité des nouveaux systèmes de transport et des systèmes réhabilités.
Les impacts risquent d’être les plus forts sur les infrastructures côtières en raison de deux facteurs spécifiques. Tout d’abord, les zones côtières sont soumises aux effets de l’élévation du niveau de la mer et de tempêtes tropicales et extratropicales plus intenses. En second lieu, c’est sur la côte que se rejoignent trois modes de transport critiques, les navires, les trains et les camions qui tous transportent des marchandises vers les ports ou au départ des ports.
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1 National Oceanic and Atmospheric Administration, National Climatic Data Center, Asheville, North Carolina, États-Unis d’Amérique. Courriel: Marjorie [dot] McGuirk
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2 University of North Carolina, Asheville, North Carolina, États-Unis d’Amérique
3 Federal Highway Administration, Washington D.C. Courriel: Paul [dot] Pisanodot [dot] gov (Paul[dot]Pisano[at]dot[dot]gov)