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Les variations du niveau de la mer représentent un risque majeur pour les régions côtières et leurs populations.

A la côte, les variations du niveau de la mer résultent de la superposition de variations opérant à différentes échelles de temps et d’espace. A l’échelle côtière, les marées, surcotes atmosphériques et vagues contribuent aux variations du niveau de la mer (Figure 1). Pour ces dernières contributions, cette étude s'appuie sur des données issues d'observations in-situ et des modèles : le modèle de marées FES2014, le modèle océanique barotrope MOG2D-G pour estimer l'élévation de la surface de la mer due à la pression atmosphérique et au vent, des formulations empiriques et la réanalyse ERA-interim pour les données de vagues (hauteur et longueur d'onde, et séparation entre mer de vent et houle) nécessaires pour calculer la surcote et le jet de rive. La somme des contributions a été comparée aux mesures in-situ du réseau de marégraphes UHSLC/GLOSS.

Aux échelles globale à régionales, le niveau de la mer varie en réponse aux transferts d’eau depuis les terres émergées vers les océans (pertes de masse des glaciers et calottes polaires, variations des stocks d’eaux continentales), à l’expansion thermique des océans, et aux redistributions de masse, sel et chaleur opérées par les circulations océaniques (pictogrammes sur la Figure 1). C'est précisément ce que mesure l'altimétrie satellitaire, avec toutefois une restriction près des côtes car les mesures ne sont précises qu'au-delà d'une bande de 10 à 20 km au large de la côte, lorsque l'empreinte radar au sol ne vise qu'une surface homogène d'eau et n'est pas contaminée par d'autres types de surfaces, sur le continent.

Jusqu’à présent, les études à grande échelle portant sur les impacts du niveau de la mer se sont principalement intéressées aux événements extrêmes et ont mis en avant la contribution dominante des processus côtiers, en particulier liés aux vagues, à ces extrêmes. Les processus côtiers ne sont par contre pas pris en compte dans les études globales des variations du niveau de la mer aux plus longues échelles de temps et de leurs impacts (y compris pour les projections de la hausse du niveau de la mer en réponse au changement climatique, telle que délivrées par le GIEC à l’échelle globale).

Cette étude estime pour la première fois à l’échelle globale et sur la période 1993-2015 la contribution relative des vagues, de la marée, des surcotes atmosphériques, et des variations globale à régionales observées par altimétrie aux tendances et variations interannuelles à multidécennales du niveau de la mer à la côte (Figure 2a). Elle montre que les vagues contribuent considérablement aux variations du niveau de la mer à la côte à ces échelles de temps. En effet, les modifications interannuelles à multi-décennales des vents de surface modulent les caractéristiques des vagues dans l’océan du large (à la fois localement via la mer de vent et à distance via la propagation de la houle) ce qui se traduit à la côte par une modulation basse-fréquence des contributions de la surcote des vagues et du jet de rive aux variations du niveau de la mer. Dans certaines régions, les contributions des vagues peuvent ainsi atténuer (ou amplifier) les variations du niveau de la mer dues à l’expansion thermique de l’océan et aux pertes de masse des glaces continentales sur des périodes de temps inattendues, pouvant couvrir plusieurs décennies (Figure 3a)