Sea Level Rise: Rising to the Challenge
Élévation du niveau de la mer : Relever le défi
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Origin Story: What Is a Flood Risk Assessment?
A flood is when there is an overflowing of water onto dry land. Floods can happen when rivers overflow, when dams break, or during heavy rain. Flooding near coastal areas is caused by a combination of extreme weather and high tides. During these events, ocean water and waves come up farther on shore than normal, impacting local environments and infrastructure.
A flood risk assessment is a tool used by scientists to determine the potential for damage from a flood. Flood hazard assessments are used by scientists to look at where water will go during both frequent and rare flood events. To measure potential flood damages, scientists look at what is in the flood's way and see what impacts flooding will have on people, buildings and infrastructure, natural environments, the economy, and anything else we care about that might be damaged.
Flood risk assessments are completed by coastal engineers, civil engineers, or flood scientists usually with the help of others, like economists. While making one, scientists make models to visualize the patterns and frequency of floods, determine the area where flooding is likely to occur, and talk to people, businesses, and community leaders to understand the vulnerability of the areas. These assessments provide vital information for the local governments, stakeholders, city planners, and engineers to protect cities and critical local environments, making them safer from floods.
Planning for Future Coastlines Due to Sea Level Rise
The coastline is where the sea or ocean meets the land. Along Canada’s coastline, we can find beaches, cliffs, bays, and even cities, like Vancouver! Canada is home to the longest coastline in the world, about 243,797 kilometres1 – it would wrap around Earth a little over 6 times!
What Is Changing along Our Coastlines with Climate Change?
Climate change is warming the oceans, and warmer water takes up more space or volume. With rising temperatures, glaciers and ice sheets on land are melting, adding more water to the ocean. The global sea level is rising, and local water levels are also becoming higher. One consequence of rising sea levels is an increase in coastal flooding.
As sea levels rise close to shore, it is easier for ocean waves to come onto shore. Add a storm, and the coastal winds will push the waves further inland. Make that storm happen when water levels are high during a high tide, and the waves come further inshore. Every centimetre of sea level rise can change how often, how severe, and how far coastlines will flood.
Can you imagine walking through a city full of water? The City of Vancouver is listed as one of the most vulnerable cities in the world to coastal flooding and sea level rise. Scientists anticipate that Vancouver will see about a metre of sea level rise by 2100. The City of Vancouver tasked a group of scientists, including lead scientist Tamsin Lyle, to conduct a coastal flood risk assessment to better understand how coastal flooding might change in the future and its impacts.
Identifying hazards
First, the team modeled how increases in sea level rise will cause changes in where the flooding will go across Vancouver. Using five different scenarios, with different frequencies of flooding conditions and amounts of sea level rise, scientists were able to map the present and future coastal floodplains for the Metro Vancouver area. They found major differences with wider spread flooding in the future.
Identifying what is exposed
Given these maps, scientists reached out to people in the community and asked a simple question: what is in the way of future floods that we care about? Specifically,
1. What are the infrastructure services? (i.e., electrical lines)
2. What is the critical infrastructure? (i.e., a hospital)
3. What areas are important to the economy? (i.e., a shopping centre)
4. What services or community locations are there? (i.e., a school)
5. What areas for recreation and culture are present? (i.e., a museum)
6. What key environmental areas or habitats would be affected? (i.e., a park)
Understanding the consequences
Using a computer model and a risk assessment tool, the team calculated the direct tangible damages and losses using the identified hazards and exposure inventory for each scenario. Scientists discovered that one metre of sea level rise caused a large increase in the amount of damage the flood would cause. The same storm event with sea level rise would result in 2300 more displaced households and 300 more damaged buildings. City workers would need to clean up more than 4500 trucks full of debris, a huge job!
Planning Protections with Imperfect Information
Throughout this process, scientists created a series of visual tools for planning, engagement, and education with community members. While there were many potential damages and vulnerabilities that they could not estimate the direct damage costs, they still learned enough information for future planning. Good decisions can still be made, even without all the information. To build resilient cities and protect coastal wildlife from the impacts of sea level rise, city planners need to choose adaptable solutions which can adjust to different future scenarios.
Try This at Home: Investigate and Design a Solution
Grab some sand, water, a spoon, and a shallow bin or paint pan liner to explore how sea level rise causes flooding! Pile the sand to one side of your tin, form a shoreline, and then add a paper structure on the sand to represent your house – or even Science World! Add some water to the other side and move a spoon up and down to create waves. What happens to your shoreline? Now, pour some more water into the pan – this added water represents rising sea levels. What happens when you created waves now? How much farther in do the waves go?
Time to protect your structure from sea level rise! You could resist flooding by building structures like walls or building up the shoreline with stabilizing vegetation to shelter buildings. If you want to allow flooding to happen, you could accommodate it by raising the building higher. Relocating structures away from the shoreline would avoid areas where flooding happens. Try to advance the shoreline forward and build it up – do not forget to add places for wildlife to live! Grab some more materials and try to build a solution!
See full details for this activity and others at scienceworld.ca/resource/save-science-world-from-sea-level-rise/ and scienceworld.ca/resources.
Climate Action: Working Together
Coastal cities need your help. As climate change and sea level rise are caused by activities that release greenhouse gases, everyone can work together to help. Reducing the amount of greenhouse gases you or your community contributes is as easy as riding a bike instead of taking a car somewhere. Organize a group of your friends or classmates and form an environmental club. As a group, see if you can identify areas in your home, school or neighbourhood where less energy or a greener source of energy could be used.
Be an advocate! If you live along the coast, research if your community has a plan to adapt to sea level rise. Write a letter to your local government and share why planning for increased coastal flooding is important and which places you want to protect. Tamsin Lyle reminded us to not forget to look out for our scaly, furry, and feathered neighbours, to make sure that they are not squeezed out of their homes as the sea level rises too! No matter where you live, make sure your friends, class, neighbours, and elected officials know that sea level rise and climate change are happening.
Meet Our Local Science Hero:
How did your interest in flooding and climate change come about?
“In one word: rivers.”
What is your favourite part of being a scientist?
“You can never be bored. There is always something to explore. And, as an engineer, especially one working in an interdisciplinary field, it means that I get to learn from a vast number of totally different people on any given day.”
If you could share one call to action with Canadian youth, what would you say?
“Engage. Lots of decisions being made today, by governments and others, will impact your lives for years to come. Your voice matters. Make sure you use it.”
What has happened since this research?
“So much! Immediately following this original research, we helped the city set some timelines for action based on the anticipated risk associated with future flooding, as well as an exploration of what the city and future residents might tolerate in terms of damages and disruption (to businesses, to roads, to water supply, etc.). The city then did detailed studies for the Fraser River floodplain, and then ran the Sea2City design challenge, which focused on long-term visions for False Creek, including Science World.”
Credit
This Science Spotlight was written based on Lyle, T. S., and T. Mills. “Assessing coastal flood risk in a changing climate for the City of Vancouver.” Canadian Water Resources Journal/Revue canadienne des ressources hydriques 41, no. 1-2 (2016): 343-352. https://doi.org/10.1080/07011784.2015.1126695.
1. McCann, S.B. , and R.B. Taylor. “Coast.” The Canadian Encyclopedia. Historical Canada. Article published March 29, 2009; Last Edited March 04, 2015.
https://www.thecanadianencyclopedia.ca/en/article/coast
Histoire de la genèse : Qu’est-ce qu’une évaluation des risques d’inondation ?
Une inondation est un phénomène qui se produit quand l’eau déborde sur la terre ferme. Des inondations peuvent survenir quand les fleuves ou les rivières débordent, quand des barrages cèdent, ou durant de fortes pluies. Près des zones côtières, les inondations sont causées par une combinaison de conditions météorologiques extrêmes et de grosses marées. Durant ces épisodes, l’eau de l’océan et les vagues se déploient sur la côte bien plus loin que la normale, ce qui a des répercussions sur les infrastructures et les environnements locaux.
Une évaluation des risques d’inondation est un outil utilisé par les scientifiques pour déterminer les dommages qu’une inondation pourrait potentiellement causer. Les évaluations d’aléa d’inondation sont utilisées par les scientifiques pour voir où l’eau ira pendant des épisodes d’inondations, qu’ils soient fréquents ou rares. Pour mesurer les dommages que causeraient potentiellement des inondations, les scientifiques regardent ce qui se trouve sur le passage d’une inondation, et voient les effets qu’une inondation aura sur les personnes, les bâtiments et les infrastructures, les environnement naturels, l’économie, et toute autre chose jugée importante et qui pourrait être endommagée.
Les évaluations de risques d’inondation sont effectuées par des ingénieur.e.s côtièr.e.s, des ingénieur.e.s civil.e.s, ou des scientifiques spécialisé.e.s dans les inondations, habituellement avec l’aide d’autres spécialistes comme des économistes. Lors de l’élaboration d’une évaluation, les scientifiques établissent des modèles pour visualiser les caractéristiques et la fréquence des inondations, déterminent la zone où il est probable qu’une inondation se produise, et parlent avec les personnes, les entreprises et les leadeur.euse.s de la communauté pour comprendre la vulnérabilité des zones. Ces évaluations procurent des informations essentielles pour les gouvernements locaux, les parties prenantes, les urbanistes et les ingénieur.e.s afin de protéger les villes et les environnements locaux essentiels, et de les mettre davantage à l’abri des inondations.
Planifier pour les littoraux futurs dans un contexte d’élévation du niveau de la mer
Le littoral est la zone où la mer ou l’océan rencontrent la terre. Le long du littoral du Canada, il y a des plages, des falaises, des baies et même des villes, comme la ville de Vancouver ! Le Canada a le plus long littoral du monde, soit environ 243 797 kilomètres1 – On pourrait l’enrouler un peu plus de 6 fois autour de la Terre !
Qu’est-ce qui change le long de nos littoraux avec le changement climatique ?
Le changement climatique réchauffe les océans, et une eau plus chaude prend plus d’espace ou de volume. La hausse des températures entraîne la fonte des glaciers et des calottes glaciaires sur la terre, ajoutant ainsi davantage d’eau à l’océan. Le niveau mondial de la mer augmente, et le niveau des eaux à l’échelle locale monte pareillement. L’augmentation du nombre d’épisodes d’inondation côtière est une des conséquences de l’élévation du niveau de la mer.
Comme le niveau de la mer augmente près des côtes, il est plus facile pour les vagues de l’océan d’atteindre le rivage. Ajoutez à cela une tempête, et les vents côtiers pousseront les vagues encore plus loin à l’intérieur des terres. Faites en sorte que cette tempête survienne lorsque le niveau de l’eau est élevé durant une marée haute, et les vagues pénétreront encore plus loin à l’intérieur des terres. Chaque centimètre d’élévation du niveau de la mer peut changer la fréquence et la sévérité d’une inondation du littoral, et jusqu’où les côtes seront inondées.
Pouvez-vous imaginer marcher dans une ville pleine d’eau ? La ville de Vancouver figure sur la liste des villes les plus vulnérables du monde en ce qui a trait aux inondations côtières et à l’élévation du niveau de la mer. Les scientifiques prévoient que Vancouver connaîtra une élévation du niveau de la mer d’environ un mètre d’ici 2100. La ville de Vancouver a confié à un groupe de scientifiques, dont la scientifique en chef Tamsin Lyle, la tâche de mener une évaluation du risque d’inondation côtière pour mieux comprendre comment la submersion côtière pourrait changer dans le futur, ainsi que ses répercussions.
Identifier les dangers
Tout d’abord, l’équipe a modélisé la manière dont l’élévation du niveau de la mer entraînera des changements en ce qui a trait aux endroits où Vancouver sera inondée. En ayant recours à cinq scénarios différents, avec des fréquences de conditions d’inondation et des niveaux d’élévation du niveau de la mer différents, les scientifiques ont été en mesure de cartographier les terres côtières inondables dans le futur pour le Vancouver. Ils/elles ont trouvé des différences majeures, avec des inondations plus étendues dans le futur.
Identifier ce qui est exposé
À la lumière de ces cartes, les scientifiques ont consulté des gens dans la communauté, et leur ont posé une question simple : Qu’est-ce qui se trouve sur le chemin des inondations futures et qui est important pour nous ? Plus précisément :
1. Quels sont les services d’infrastructure ? (c-à-d, des lignes électriques)
2. Quelle est l’infrastructure essentielle ? (i c-à-d, un hôpital)
3. Quelles sont les zones qui sont importantes pour l’économie ? (c-à-d, un centre commercial)
4. Quelles structures de services ou structures communautaires y a-t-il ? (c-à-d, une école)
5. Quelles aires de loisir ou structures culturelles y a-t-il ? (c-à-d, un musée)
6. Quelles zones ou quels habitats environnementaux clés seraient affectés ? (c-à-d, un parc)
Comprendre les conséquences
À l’aide d’un modèle informatique et d’un outil d’évaluation des risques, l’équipe a calculé les pertes et les dommages directs tangibles en utilisant les risques identifiés et l’exposition pour chaque scénario. Les scientifiques ont découvert qu’une élévation d’un mètre du niveau de la mer entraînait une grosse augmentation des dommages qu’une inondation causerait. La même tempête avec une élévation du niveau de la mer entraînerait le déplacement de 2300 foyers de plus, et l’endommagement de 300 bâtiments de plus. Les employé.e.s de la ville auraient besoin de vider plus de 4500 camions remplis de débris, un travail colossal !
Planifier la protection avec des informations imparfaites
Tout au long de ce processus, les scientifiques ont créé une série d’outils visuels pour la planification, la sensibilisation et l’éducation avec les membres de la communauté. Malgré le fait qu’il y avait de nombreux dommages potentiels et vulnérabilités pour lesquels ils/elles n’ont pas pu estimer les coûts directs qu’entraîneraient les dommages, ils/elles ont tout de même réuni suffisamment d’informations pour planifier l’avenir. Il est encore temps de prendre de bonnes décisions, même sans disposer de toutes les informations. Pour bâtir des villes résilientes et protéger la faune côtière des effets de l’élévation du niveau de la mer, les urbanistes ont besoin de choisir des solutions adaptables aux différents futurs scénarios.
Essayez ça chez vous : Rechercher et concevoir une solution
Prenez du sable, de l’eau, une cuillère et une boîte peu profonde ou un revêtement (une doublure) de bac à peinture pour explorer comment l’élévation du niveau de la mer entraîne des inondations ! Tassez le sable sur un côté de votre boîte, formez un littoral, et ajoutez ensuite une structure en papier sur le sable pour représenter votre maison, voire Science World ! Ajoutez de l’eau de l’autre côté, et bougez la cuillère de bas en haut pour créer des vagues. Qu’arrive-t-il à votre littoral ? Maintenant, versez davantage d’eau dans la boîte. Cette eau en plus représente l’élévation du niveau de la mer. Que se passe-t-il quand vous faites des vagues maintenant ? Jusqu’où les vagues vont-elles maintenant ?
Il est temps de protéger votre structure de l’élévation du niveau de la mer ! Vous pourriez résister aux inondations en construisant des structures comme des murs ou en renforçant le littoral avec de la végétation pour le stabiliser et protéger les bâtiments. Si vous voulez laisser libre cours aux inondations, vous pourriez y faire face en surélevant le bâtiment. La relocalisation des structures loin du littoral permettrait d’éviter les zones où les inondations se produisent. Essayez de faire avancer le littoral et de le développer. N’oubliez pas d’ajouter des endroits où la faune pourra vivre. Prenez davantage de matériel et essayez d’élaborer une solution !
Voyez tous les détails de cette activité, et d’autres, à cette adresse scienceworld.ca/resource/save-science-world-from-sea-level-rise/ et aussi : scienceworld.ca/resources.
Action pour le climat : Travailler ensemble
Les villes côtières ont besoin de votre aide. Alors que le changement climatique et l’élévation du niveau de la mer sont causés par des activités générant des gaz à effet de serre, nous devons tous et toutes travailler ensemble pour contrer ces phénomènes. Réduire la quantité de gaz à effet de serre à laquelle vous et votre communauté contribuez est aussi facile que d’utiliser le vélo plutôt que la voiture pour se rendre quelque part. Montez un groupe avec vos ami.e.s ou vos camarades de classe, et formez un club dédié à l’environnement. En groupe, voyez si vous pouvez identifier des zones chez vous, à l’école ou dans votre quartier, où il serait possible d’utiliser moins d’énergie ou une source d’énergie plus écologique.
Prêchez la bonne parole ! Si vous vivez le long de la côte, effectuez des recherches pour voir si votre communauté a un plan pour s’adapter à l’élévation du niveau de la mer. Écrivez une lettre à votre gouvernement local, expliquez pourquoi il est important de se préparer à une augmentation du nombre d’épisodes d’inondation côtière, et parlez des endroits que vous voulez protéger. Tamsin Lyle nous a rappelé de ne pas oublier de veiller aussi sur nos « voisin.e.s » couvert.e.s d’écailles, de poils ou de plumes, et de nous assurer qu’ils/elles ne seront pas expulsé.e.s de chez eux/elles non plus quand le niveau de la mer augmentera ! Peu importe où vous vivez, assurez-vous que vos ami.e.s, vos camarades de classe, vos voisin.e.s et vos élu.e.s sachent que le niveau de la mer est en train d’augmenter et que le changement climatique est en train de se produire.
Rencontrez notre héroïne scientifique locale :
D’où vous vient cet intérêt pour les inondations et le changement climatique ?
« En un mot : des rivières et des fleuves »
Que préférez-vous dans le fait d’être scientifique ?
« On ne peut jamais s’ennuyer. Il y a toujours quelque chose à explorer. Et, en tant qu’ingénieure, et particulièrement en tant qu’ingénieure travaillant dans un domaine interdisciplinaire, cela signifie que j’apprends des choses auprès d’un très grand nombre de personnes totalement différentes, sur une base quotidienne. »
Si vous pouviez lancer un appel à l’action auprès des jeunes du Canada, que leur diriez-vous ?
« Engagez-vous. Beaucoup de décisions prises aujourd’hui, par des gouvernements et autres, auront des répercussions dans votre vie pendant des années. Votre voie compte. Utilisez-la ! »
Que s’est-il passé depuis que vous avez effectué ces travaux de recherche ?
« Tellement de choses ! Juste après ces travaux de recherche originaux, nous avons aidé la ville à établir des échéances pour passer à l’action en fonction des risques anticipés associés aux inondations futures, et pour explorer ce que la ville et les futur.e.s résident.e.s pourraient tolérer en termes de dommages et de perturbations (pour les entreprises, les routes, l’approvisionnement en eau, etc.). La ville a ensuite réalisé des études détaillées pour les terres inondables du fleuve Fraser, puis elle a lancé le Défi de conception Sea2City, axé sur des visions à long terme pour False Creek, incluant Science World. »
Contribution
Ce guide « Pleins feux sur la science » a été écrit sur la base de l’article Lyle, T. S., et T. Mills. « Assessing coastal flood risk in a changing climate for the City of Vancouver. » (Traduction libre : Évaluer le risque d’inondation côtière dans un contexte de changement climatique pour la ville de Vancouver) Canadian Water Resources Journal/
Revue canadienne des ressources hydriques 41, no. 1-2 (2016): 343-352. https://doi.org/10.1080/07011784.2015.1126695.
1. McCann, S.B. , et R.B. Taylor. « Coast » (Côte). L’Encyclopédie canadienne. Historica Canada. Article publié le 29 mars 2009 ; Dernière modification le 4 mars 2015.
https://www.thecanadianencyclopedia.ca/en/article/coast