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УДК 504.4.054
CARTOGRAPHIE DES RISQUES DE POLLUTION ACCIDENTELLE PAR LES HYDROCARBURES : APPROCHES DIFFERENCIEES DES INDICATEURS DU RISQUE
(КАРТОГРАФИРОВАНИЕ РИСКОВ АВАРИЙНОГО НЕФТЯНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ: РАЗЛИЧНЫЕ ПОДХОДЫ К ВЫБОРУ ИНДИКАТОРОВ РИСКА)
© 2014 P. Fattal, N. Rollo, A.N. Kuznetsov, Yu.A. Fedorov
Фатталь Поль - доктор географических наук, профессор, Институт географии и регионального обустройства, Университет Нанта, Объединенное научное подразделение 6590 Национального центра научных исследований Франции «Литораль, окружающая среда, дистанционное зондирование, геоинформационные технологии», г. Нант, Франция, e-mail: [email protected].
Ролло Николя - кандидат географических наук, преподаватель, научный сотрудник, Институт географии и регионального обустройства, Университет Нанта, Объединенное научное подразделение 6590 Национального центра научных исследований Франции «Литораль, окружающая среда, дистанционное зондирование, геоинформационные технологии», г. Нант, Франция, e-mail: nicolas. [email protected].
Fattal Paul - Doctor of Geographical Science, Professor, Institute of Geography and Regional Management, University of Nantes, UMR 6590 CNRS LETG, Chemin de la Censive du Tertre, BP 81227, 44312, Nantes, Cedex, France, e-mail:[email protected].
Rollo Nicolas - Candidate of Geographical Science, Lecturer, Researcher, Institute of Geography and Regional Management, University of Nantes, UMR 6590 CNRS LETG, Chemin de la Censive du Tertre, BP 81227, 44312, Nantes, Cedex, France, e-mail: [email protected].
Кузнецов Андрей Николаевич - кандидат географических наук, доцент, кафедра физической географии, экологии и охраны природы, геолого-географический факультет, Южный федеральный университет, ул. Зорге, 40, г. Ростов н/Д, 344090, е-mail: [email protected].
Kuznetsov Andrey Nikolaevitch - Candidate of Geographical Science, Associate Professor, Department of Physical Geography, Ecology and Environment Protection, Faculty of Geology and Geography, Southern Federal University, Zorge St., 40, Rostov-on-Don, 344090, Russia, e-mail: an-dreikuz@mail. ru.
Федоров Юрий Александрович - доктор географических наук, профессор, заведующий кафедрой физической географии, экологии и охраны природы, геолого-географический факультет, Южный федеральный университет, ул. Зорге, 40, г. Ростов н/Д, 344090, е-mail: fedorov@sfedu. т.
Fedorov Yury Aleksandrovich - Doctor of Geographical Science, Professor, Head of Department of Physical Geography, Ecology and Environment Protection, Faculty of Geology and Geography, Southern Federal University, Zorge St., 40, Rostov-on-Don, 344090, Russia, e-mail: fe-dorov@sfedu. ru.
При картографировании рисков аварийного загрязнения возникают вопросы о масштабе выполняемой работы и смысловой нагрузке подбираемых для этого индикаторов. В настоящей статье географы Университета Нанта (Франция) и Южного федерального университета, на протяжении 15 лет совместно изучающие различные аспекты проблемы нефтяного загрязнения, рассматривают существующие подходы к картографированию таких рисков на глобальном, региональном и локальном уровнях. На ряде примеров авторы показывают, что способы картографического представления рисков загрязнения сильно зависят от выбора индикаторов или их сочетаний.
Ключевые слова: аварийное нефтяное загрязнение, риск загрязнения, индикаторы риска, береговая зона, уязвимость.
The cartography of the accidental pollution risks raises questions of its scale, limits and semantics of indicators chosen to carry out the exercise. In the present paper the geographers from the University of Nantes and Southern Federal University jointly studying different aspects of oil pollution problem over a period of 15 years consider various cartographies of these risks, on various scales, by showing that the different representations are closely related to the choice of the indicators or their combinations.
Keywords: accidental oil pollution, pollution risks, risk indicators, coastal zone, vulnerability.
La cartographie des risques de pollution accidentelle pose des questions de son échelle et de sémantique quant aux indicateurs choisis pour les réaliser. Dans le présent article les géographes de l'université de Nantes et de l'université fédérale du sud de la Russie, depuis 15 ans, étudiant conjointement des aspects diverses du problème de la pollution pétrolière proposent différentes cartographies de ces risques à différentes échelles, du global au local, en montrant que les représentations sont intimement liées au choix des indicateurs et/ou de leurs combinaisons.
Mots-clés : pollution accidentelle par les hydrocarbures , risques de pollution , indicateurs du risque , zone côtière , vulnérabilité.
Cartographier les risques de pollutions accidentelles par les hydrocarbures dans les mers ou océans du monde pose d'emblée le problème de l'échelle de cette représentation et des indicateurs choisis. Ces derniers peuvent être factuels, basés sur le simple inventaire statistique des accidents survenus dans le monde [1] ou bien plus élaborés dès lors que l'on tente d'intégrer la complexité des enjeux sociopolitiques [2]. Représenter le risque de pollution à l'échelle globale, c'est aussi tenir compte du caractère fluctuant de ce risque qui peut glisser, au fil du temps, d'un espace géographique à l'autre, comme c'est le cas observé actuellement avec le Sud-Est asiatique où les risques sont aujourd'hui plus élevés que dans le passé [3].
On peut aussi cartographier le risque à une autre échelle que celle globale et choisir une représentation focalisée à une échelle régionale ou locale. Dans ce cas, la vocation de la carte n'est pas la même et le choix des indicateurs n'est pas anodin. Que choisir alors, et à qui ces documents s'adressent-ils ? Est-ce les conditions de mer, l'âge du navire, l'intensité du trafic ou encore les conditions géographiques particulières tels que les détroits ou la bathymétrie des fonds [1, 3, 4-7] ?
Le présent article propose de visiter quelques unes de ces représentations en-à-plats, complexes ou synthétiques, à différentes échelles, en montrant d'une part l'importance du choix des indicateurs et d'autre part l'applicabilité (c'est-à-dire le caractère opérationnel) différenciée de ces échelles.
Analyse du risque pétrolier à l'échelle mondiale
Depuis plus d'un siècle, des échanges planétaires connectent les zones de production pétrolières aux foyers de consommation. Toutes les catastrophes à la visibilité internationale rappellent le poids de l'emprise humaine sur les océans et le rôle de première importance des transports maritimes dans la mondialisation.
L'analyse des lieux d'accidents, suivis de déversements supérieurs à 500 tonnes, entre la période 1955 et 2013, montre clairement que les pays récepteurs sont les plus susceptibles d'être touchés par des marées noires.
En effet, les échanges pétroliers forment à l'échelle planétaire et régionale une trame internationale qui met en mouvement une flotte de 450 millions de TPL en 2010 [8]. L'essentiel des flux se dirige des pays producteurs vers le Sud-Est asiatique, l'Europe du Nord et sur la façade orientale de l'Amérique du Nord [1, 3, 9]. Ainsi, l'Asie, devenue le plus grand consommateur mondial d'hydrocarbures du fait des demandes indiennes et chinoises, a vu son risque de pollutions par les hydrocarbures considérablement augmenter.
Parmi les indicateurs que l'on peut retenir pour expliquer que les catastrophes surviennent davantage dans les pays récepteurs que ceux qui exportent, il y a le fait qu'après avoir navigué pendant plusieurs jours, dans des conditions de mer difficile, et sur des navires parfois âgés, le risque d'erreur humaine dû à la fatigue soit plus
important [1, 3]. L'analyse est par contre toute autre pour les petites pollutions, inférieures à 7 tonnes, car c'est, au contraire, les chargements et de déchargements (45 %) qui sont de loin les causes les plus importantes de pollutions.
L'extraction pétrolière offshore reflète aussi la tendance croissante de l'occupation quasi-permanente des océans. Destinés à s'affranchir d'une certaine dépendance vis-à-vis des pays producteurs et pour répondre à des besoins croissants et aux nécessités de diversification des approvisionnements, des plateformes de plusieurs dizaines de milliers de tonnes ont été installés dans différentes parties du monde, comme dans le golfe du Mexique, la mer du Nord ou encore l'Afrique de l'Ouest. A l'image du transport, leur existence paraît invisible pour la majorité des populations, tandis qu'elle se matérialise lors de grandes catastrophes. Ainsi, l'explosion de Deepwater Horizon dans le golfe du Mexique, en avril 2010, a rappelé les dangers de l'extraction maritime avec une marée noire évaluée entre 750 000 à 800 000 tonnes déversées dans le milieu. Dans ce cas spécifique de l'offshore ce sont d'autres paramètres qu'il faut intégrer dont la sécurité à bord.
La cartographie régionale du risque : des emboîtements d'aléas et des choix de paramètres différenciés qui donnent des résultats cartographiques protéiformes
A l'échelle régionale, il est possible d'intégrer les indicateurs globaux du risque proposés ci-dessus, mais aussi de prendre en compte d'autres paramètres qui permettent d'affiner l'analyse. En effet, l'étude du risque à l'échelle d'un territoire qui s'étend de la mer Baltique jusqu'à la péninsule ibérique montre la relation entre
routes maritimes et risques de marées noires [1, 6, 7]. Les pétroliers en provenance des pays émetteurs arrivent en Manche et basse mer du Nord où la circulation est intense puisque c'est plus de 200 navires qui passent quotidiennement par cette partie occidentale de la Manche et plus de 390 navires par jour qui traversent le détroit du Pas-de-Calais [7]. Ce qui ressort des documents cartographiques élaborés sur le secteur c'est d'abord une localisation presque similaire entre le nombre d'événements au km2 et le nombre de rejets accidentels, qui se concentrent du détroit du Pas-de-Calais jusqu'aux ports du Northern Range. Par contre, différente est la situation lorsqu'on étudie les déversements les plus volumineux car ces derniers se concentrent dans le proche atlantique à proximité du Finistère et autour de la l'extrémité ouest de la Galice (fig. 1). Dans le premier cas, avec les composantes caps et rétrécissements, la corrélation entre trafic et nombre d'accidents au km2 est forte, alors que dans le second cas, rien n'est véritablement évident hormis le fait que ce sont des points de passage charnières au niveau européen.
A cette échelle, pour cartographier et comprendre les risques de pollution, on peut aussi intégrer les observations faites précédemment à plusieurs autres aléas, comme la visibilité, la force des vents ou encore les conditions de mer. Il en découle que les occurrences de visibilité réduite ou de coups de vent par année fréquentes en Manche et dans la zone la plus méridionale de la mer du Nord sont les lieux mêmes où les rejets accidentels sont les plus fréquents [6, 7]. A l'échelle régionale, ce ne sont donc pas seulement les flux qui rentrent en ligne de compte mais aussi d'autres paramètres que sont la configuration générale des côtes ou les conditions météorologiques spécifiques des lieux étudiés.
Fig. 1. Répartition des rejets (A) et des volumes (B) [7]
A l'échelle d'un littoral les cartographies du risque aux pollutions foisonnent. Elles portent souvent sur la vulnérabilité des milieux [4, 5, 10-12] et tentent depuis quelques années d'intégrer aussi une vulnérabilité socioéconomique, car les conséquences d'une marée noire sur le tissu socioéconomique sont parfois désastreuses [6, 11-14]. Se pose alors la double question de l'échelle d'analyse des risques et des paramètres à prendre en compte, lorsqu'ils existent, pour cartographier ce risque. Est-ce donc l'échelle communale, départementale ; et quand est-il pour ces cartographies dans d'autres régions du monde et enfin les indicateurs choisis doivent-ils être qualitatifs ou quantitatifs ou croisant les deux ?
La vulnérabilité des côtes françaises à l'aléa pollution maritime accidentelle peut par exemple être étudiée à l'échelle des départements ou sur un linéaire indépendant du cadre administratif, avec des méthodes de calculs différenciées. Ainsi, et à titre d'exemple, pour Bahé [6], la vulnérabilité démographique, résulte de l'association de différents indicateurs choisis que sont la superficie cumulée des zones littorales protégées par département et la part du linéaire départemental appartenant au Conservatoire du littoral. Pour les collègues espagnols qui ont travaillé sur le risque pollution après la marée noire du Prestige [12], la vulnérabilité démographique découle du rapport de la population départementale sur le linéaire côtier.
Pour cartographier le risque à l'échelle des départements français (fig. 2), trois grandes familles d'aléas et/ou de vulnérabilités ont été croisées. En effet, la première famille agrège l'aléa pollution marine (nombre) et une vulnérabilité physique qui prend en compte la longueur du linéaire côtier et la part du littoral en érosion. La seconde famille prend en compte une vulnérabilité écologique qui résulte de la superficie cumulée des zones littorales protégées et de la part du linéaire côtier appartenant au conservatoire. Enfin, la vulnérabilité économique associe activités industrielles et portuaires, pêche et cultures marines, activité touristique. La vulnérabilité est aussi étroitement liée à une vulnérabilité démographique qui dépend du nombre de communes littorales par département, de la population des communes littorales, de la part de cette population dans la population totale et de la densité de population des communes littorales. Les résultats obtenus viennent corroborer ceux présentés en figure 1 et montrent que les départements situés entre la pointe de la Bretagne et du Cotentin et ceux à proximité de la frontière belge sont ceux où le risque est très élevé.
Si cette échelle de cartographie, intéressante pour de multiples acteurs car elle permet d'embrasser d'un seul coup d'œil les départements les plus sujets aux risques de pollution ; elle ne répond par contre que partiellement au souci des acteurs de la dépollution de disposer d'outils opérationnels lorsqu'une marée noire survient.
Fig. 2. Evaluation du risque de pollution par département [6]
L'échelle locale ou le souci d'une nécessaire opérationnalité ?
A l'échelle locale, communale ou infra-communale, l'approche est souvent différenciée. Elle a une vocation opérationnelle dans le cadre de la lutte contre les pollutions marines. Ainsi, des cartographies d'inventaire accompagnent en France les plans Polmar ou infra-Polmar1 [15-17] et les plans d'interventions à l'échelle internationale [18, 19]. Le niveau de détail y est tel qu'il
permet aux décideurs d'avoir une vue synoptique du type de côtes, des enjeux anthropiques et environnementaux et des infrastructures techniques nécessaires aux opérations (accès à l'estran, points d'eau, site de stockage du matériel et des polluants...). Ces cartes regroupent à la fois la spatialisation de la nature de l'estran, des milieux sensibles, des usages et la localisation des éléments techniques utiles aux interventions de dépollution.
Ces cartographies se présentent donc par des successions de couches thématiques et le lecteur peut y puiser l'information qu'il souhaite.
1 Définition plans Polmar et lien vers CEDRE.
En effet, un autre objectif régulièrement poursuivi à l'échelle locale est la cartographie des enjeux susceptibles d'être touchés par une marée noire et l'évaluation de leur vulnérabilité. Ces évaluations sont la plupart du temps thématiques ou sectorielles, c'est-à-dire représentant un type d'enjeux. De nombreux travaux ont par exemple été développés sur la thématique de la vulnérabilité des biocénoses et des habitats [11, 20-24].
De la même manière, il existe différents travaux sur la vulnérabilité des activités littorales et maritimes [14, 15, 25]. Ainsi, dans l'atlas POLMAR du Finistère [15], la carte dite de sensibilité économique s'appuie sur les interruptions potentielles d'activités pour discriminer la vulnérabilité de ces dernières. Les valeurs d'indice représentent des interruptions allant de quelques jours (indice 1) à un an ou plus (indice 5) en cas de pollution des côtes par les hydrocarbures.
Si les cartographies thématiques décrites dans les paragraphes précédents constituent des outils pertinents pour l'aide à la priorisation des actions de dépollution, elles demeurent trop fragmentaires pour offrir une vision globale des enjeux [26].
En réponse à cette lacune, différentes démarches ont été développées afin de formaliser des modes de représentation de la vulnérabilité globale des côtes face aux pollutions pétrolières. Ces cartographies agrègent à la fois des couches d'informations propres aux enjeux environnementaux et socioéconomiques [12, 26-30].
Par exemple, Castanedo et al. [29] ont construit un système d'indice synthétique pour la cartographie. Celui-ci, basé sur l'agrégation de données à l'échelle de segments côtiers de même longueur (200 m), est structuré
autour de trois axes : enjeux morpho-sédimentaires, biologiques et socio-économiques. La carte synthétique présente ainsi le résultat de la combinaison de l'évaluation de ces enjeux dans un indice synthétique, au niveau de l'estuaire de Santona, sur la côte cantabrique.
Si ce type de représentation permet d'obtenir rapidement une vision synthétique de la vulnérabilité des côtes face aux pollutions pétrolières, il demeure relativement déroutant pour les opérationnels de la gestion de crise dans le sens où le poids des enjeux les uns par rapport aux autres n'y est pas précisé. Ainsi, ce niveau d'agrégation est peu applicable dans une optique de soutien à la décision où un gestionnaire souhaiterait effectuer une priorisation de protection ou d'intervention en fonction d'un ou plusieurs enjeux bien spécifiques.
Afin de pallier cette difficulté, de garder une forme de lisibilité et donc d'opérationnalité, des travaux menés sur des indices de vulnérabilité globaux qui s'orientent sur une représentation à la fois synthétique et décomposée de l'information [1, 26]. Dans cette démarche, l'espace côtier étudié est préalablement décomposé en secteurs considérés comme homogènes, vis-à-vis de leur caractéristiques morpho-sédimentaires et d'exposition aux agents hydrodynamiques. Des secteurs « morpho-cardinaux » sont donc représentés et ce de manière surfacique afin de ne pas négliger l'arrière côte et l'étage infralittoral. De nombreuses variables entrant dans la définition des indices synthétiques de la vulnérabilité des côtes face aux pollutions par les hydrocarbures sont ensuite agrégés à l'échelle du maillage géomorphologique prédéfini et pondérés les unes par rapport aux autres (tableau).
Dictionnaire des variables utilisées
Variables utilisées
Variables bio-morpho-sédimentaires Topographie Variables socio-économiques Délimitations communales
Bathymétrie Délimitations sections
Cartographie IGN (scan 25) Parcellaire
Orthophoto littorale IGN Bâti
Trait de côte Bâti secondaire
Cartographie des habitats terrestres Pistes cyclables
Cartographie des habitats marins Voies publiques
Cours d'eau Voies privées
Surfaces en eau Cabines de plage
Courantologie marine Mouillages
Météorologie terrestre et marine Ports
Lithologie Digues
Sédimentologie infratidale Ouvrages de défense contre la mer
Estran Pêcheries
Platiers rocheux Patrimoine(s) -sites archéologiques, inscrits ...
Zones morphocardinales Zonages de protection (ZNIEFF, ZICO .)
Sédimentologie intertidale Parcelles agricoles
Cadastre conchylicole
Zones de pêches (par types)
Etablissements hôteliers
Campings
Chambres d'hôtes et villages vacances
La représentation de cette approche, discrétise chacune des variables et chacun des indices en trois classes et intègre les résultats de l'ensemble des « étages » sous la forme de blocs à l'échelle des secteurs morphocardinaux (fig. 3). Cette approche qui offre un double niveau de lecture permet de se reporter à une information
agrégée ; comme c'est le cas pour les indices de sensibilité environnementale, de vulnérabilité socio-économique ou de vulnérabilité globale ; ou au contraire de décomposer l'information qui a servie à la constitution des indices synthétiques.
Fig. 3. Décomposition des indices de vulnérabilité synthétiques pour l'île de Noirmoutier, France (source : [1, 26])
Ainsi et à titre d'exemple, la case « vulnérabilité des activités socioéconomiques » résulte de l'agrégation de trois activités : pêche, tourisme et industrie pondérées par le poids que représente chacune en chiffres d'affaires réalisé.
Discussion et perspectives
A l'échelle locale, la cartographie des enjeux associés aux pollutions par les hydrocarbures soulève différents questionnements en termes de modes de représentation. Cet aspect devient d'autant plus crucial lorsqu'il s'agit de synthétiser plusieurs thèmes dissemblables mêlant des implantations spatiales variables. Ainsi, au-delà des cartes d'inventaire qui se cantonnent à une représentation ponctuelle, linéaire ou zonale des enjeux, la priorisation des actions nécessite de se reporter à une unité spatiale de référence et donc de manipuler et d'agréger des informations hétérogènes. Ces unités peuvent être thématiques (fonctionnelles), selon un paramètre jugé primitif, ou au contraire s'apparenter à un découpage régulier de l'espace cartographié. Dans le cas d'une représentation linéaire, cette représentation peut, par exemple, se faire sur la base de segments côtiers de même longueur. Castanedo et al. [29] se réfèrent ainsi à des portions du trait de côte de 200 mètres de long. La représentation surfacique demeure toutefois la plus
courante, qu'elle soit basée sur un maillage régulier de l'espace [23] ou à l'échelle d'entités fonctionnelles telles que les secteurs « morpho-cardinaux » des travaux de Fattal et al [26], correspondant à un maillage géomorphologique. Une même information représentée selon ces différentes représentations pourra donc donner lieu à des perceptions variables.
La fig. 4 illustre cet aspect au travers de cinq représentations du paramètre « parcs ostréicoles » sur l'île de Noimoutier, étape préalable à son intégration dans un indice synthétique de la vulnérabilité socio-économique du secteur. La représentation A s'apparente à une carte d'inventaire répertoriant la localisation de l'ensemble des concessions ostréicoles sur le pourtour de l'île. Parallèlement, la carte B reporte et agrège l'implantation des parcs à l'échelle de secteurs « morpho-cardinaux », homogènes vis-à-vis de leur caractéristiques morpho-sédi-mentaires et d'exposition aux agents hydrodynamiques. Cette deuxième représentation présente l'avantage de procéder à une discrétisation en termes d'intensité, indispensable à une perception réelle des disparités spatiales. Toutefois, les secteurs « morpho-cardinaux » étant d'extension variable, il demeure peu aisé d'effectuer des comparaisons objectives entre les dits secteurs, et ce même lorsqu'ils se basent sur une homogénéité fonctionnelle. Dans ce cas, le recours à un maillage régulier peut s'avérer plus pertinent (cartes C, D et E).
Fig. 4. Modes de représentation de l'implantation des parcs ostréicoles autour de l'île de Noirmoutier
Néanmoins, cette alternative se heurte souvent aux difficultés liées à la définition d'une taille de maille adaptée à l'information représentée afin de ne pas reproduire une carte de type inventaire (carte A) ou d'aboutir à un lissage et une dégradation trop importante de l'information et de sa spatialisation (carte C). Le choix du pas du maillage de référence devient d'ailleurs d'autant plus délicat dans le cas d'indices synthétiques issus de l'agrégation d'informations de nature et d'implantation variables.
Les approches globales de la vulnérabilité des côtes face aux pollutions pétrolières se heurtent ainsi à la complexité des jeux d'échelles et des interactions dans les systèmes littoraux [28]. L'inclusion du volet socio -économique amène à se détacher des approches classiques, de type indice de sensibilité environnementale (ESI). Il n'est en effet plus possible dans ce cadre de raisonner sur la zone côtière comme un objet linéaire (trait de côte). Il faut dépasser cette conception pour travailler sur des objets surfaciques, à l'échelle desquels les enjeux peuvent être agrégés pour représenter la vulnérabilité. Différents exemples ont été implémentés en ce sens [20, 23, 24, 26, 27]. Les capacités croissantes de géotraitement fournies par la géomatique permettent pourtant de construire des outils performants pour le calcul automatisé. Le développement d'outils pour l'agrégation de données et le calcul d'indices n'a été réalisé que dans de rares projets. Le logiciel OILECO est un exemple d'outil de représentation cartographique dédié à la vulnérabilité des côtes face aux pollutions par les hydrocarbures [23]. Il permet de générer, à partir d'un maillage variable, des cartographies synthétiques de la vulnérabilité à différentes échelles. La possibilité de fournir un outil de cartographie en ligne via des outils de Web-Mapping est également un aspect en cours de développement dans différents projets de recherche à l'échelle mondiale (OILRISK2 en mer Baltique, CAMCAT en Espagne). Il faudra toutefois au préalable explorer et enrichir le modèle conceptuel de vulnérabilité par évaluation et ajout de paramètres à prendre en compte dont la perception des sociétés face au risque et ensuite il faudra affiner la restitution cartographique des indices de vulnérabilité à des échelles d'agrégation variables. Sur le principe d'un Système d'Information Géographique (SIG) reposant sur une base de données relationnelle, la création d'une application webmapping permettant la mise à disposition à distance des documents constituera la pierre angulaire des capacités d'aide à la décision de l'outil créé.
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Поступила в редакцию 9 января 2014 г.
