Cette thèse sur travaux vise à rassembler et unifier les travaux réalisés sur le sujet des évènements météo-océaniques extrêmes depuis 2009, dans le cadre de mon travail à SOGREAH, devenu depuis ARTELIA. À mesure que progressaient ces travaux, un thème central a progressivement apparu : la notion d'évènement, tel qu'une tempête. Ce concept fournit un cadre robuste et pertinent, en particulier dans le cas des extrêmes multivariés (par exemple, la probabilité d'occurrence conjointe des vagues et des niveaux marins), ainsi qu'une meilleure compréhension de la notion de période de retour, très utilisée dans le domaine de l'ingénierie.Les principaux résultats des travaux réalisés au cours de la décennie écoulée sont les suivants :- mise à jour de la méthodologie de détermination des houles ou vents extrêmes :- développement et justification d'un cadre en deux étapes pour la modélisation sup-seuil des extrêmes univariés (méthode du renouvellement), introduisant la notion d'évènement et la séparation des seuils physique et statistique,- proposition d'outils pratiques pour le choix du seuil statistique,- introduction de la méthode du bootstrap paramétrique pour le calcul des intervalles de confiance,- identification d'un comportement problématique de l'Estimateur du Maximum de Vraisemblance et proposition d'une solution : utilisation de distributions à trois paramètres avec l'estimateur des L-moments,- application du cadre POT (Peaks-Over-Threshold) à la Méthode des Probabilités Jointes (JPM) pour la détermination des niveaux marins extrêmes :- distinction entre les valeurs séquentielles et les pics des évènements à l'aide d'indices extrémaux pour les surcotes et les niveaux marins,- construction d'un modèle mixte pour la distribution des surcotes,- raffinements pour le traitement de la dépendance marée-surcote,- application du cadre POT-JPM pour l'analyse conjointe des hauteurs de vagues et des niveaux marins :- proposition d'une procédure alternative d'échantillonnage,- analyse séparée de la marée et de la surcote dans le but de modéliser la dépendance entre la hauteur de vagues et la surcote ; avec incorporation dans la distribution conjointe de la hauteur de vagues et du niveau marin à l'aide d'une opération de convolution 2D1D,- utilisation de copules des valeurs extrêmes,- présentation améliorée du chi-plot,- introduction d'une nouvelle classification pour les analyses multivariées :- Type A : un phénomène unique décrit par différentes grandeurs physiques qui ne sont pas du même type,- Type B : un phénomène fait de différentes composantes, décrits par des grandeurs physiques du même type d'un composant à l'autre,- Type C : plusieurs phénomènes décrits par des grandeurs physiques qui ne sont pas du même type,- interprétation de la signification des évènements multivariés :- lien avec l'échantillonnage,- lien avec les différentes définitions de la période de retour,- dans le cas bivarié : transformation d'une distribution conjointe de variables descriptives de l'évènement vers la distribution des couples de variables séquentielles,- génération de graphes de srotie alternatifs tels que les contours d'iso-densité pour les couples de variables séquentielles,- un package R dédié, artextreme, pour l'implémentation des méthodes ci-dessus / This PhD on published works aims at unifying the works carried out on the topic of extreme metocean events since 2009, while working for SOGREAH then ARTELIA.As these works went along, a leading theme progressively appeared: the notion of event, such as a storm. This concept provides a sound and relevant framework in particular in the case of multivariate extremes (such as joint probabilities of waves and sea levels), as well as a better understanding of the notion of return period, much used for design in the field of engineering.The main results of the works carried out in the last decade are as follows:- updating of the methodology for determining extreme wave heights or wind speeds:- development and justification of a two-step framework for extreme univariate over-threshold modelling introducing the concept of event and the separation of the physical and statistical thresholds,- proposal of practical tools for choosing the statistical threshold,- introduction of the parametric bootstrap approach for computing confidence intervals,- identification of a problematic issue in the behaviour of the Maximum Likelihood Estimator and proposal of a solution: use of 3-parameter distributions along with the L-moments estimator,- application of the POT framework to the Joint Probability Method for determining extreme sea levels:- distinction between sequential values and event peaks through extremal indexes for surge and sea level,- construction of a mixture model for the surge distribution,- refinements for handling tide-surge dependence,- application of the POT-JPM framework for the joint analysis of wave height and sea level:- proposal of an alternative sampling procedure,- separate analysis of tide and surge in order to model the dependence between wave height and surge to be incorporated in the joint distribution of wave height and sea level thanks to a 2D1D convolution operation,- use of extreme-value copulas,- improved presentation of the chi-plot,- introduction of a new classification for multivariate analyses:- Type A: a single phenomenon described by different physical quantities that are not of the same kind,- Type B: a phenomenon made of different components, described by physical quantities of the same kind between one component and another,- Type C: several phenomena described by physical quantities that are not of the same kind,- interpretation of the meaning of multivariate events:- link with the sampling procedure,- link with the different definitions of the return period,- in the bivariate case: transformation of the joint distribution of event-describing variables into the joint distribution of sequential pairs,- generation of alternative output plots such as contours of density for sequential pairs;- a dedicated R package, artextreme, for implementing the methodologies presented above

À partir d'une approche basée sur l'étude d'évènements de submersion passés et d'épisodes observés durant ce travail, l'objectif de cette thèse était de mieux comprendre les processus atmosphériques, météo-marins et hydro-sédimentaires qui interviennent lors des submersions marines sur les côtes bretonnes. Dans un premier temps, tous les épisodes de submersions marines qui ont eu lieu depuis 1960 en Bretagne sont recensés puis analysés à une échelle régionale afin de cibler les situations atmosphériques considérées comme " à risque ". L'analyse des conditions synoptiques durant ces épisodes passés montre que la position du centre dépressionnaire et le gradient de pression au moment des pleines mers, jouent un rôle essentiel dans la localisation des secteurs submergés. Le gradient de pression s'avère être l'élément fondamental car il détermine l'ensemble des paramètres qui rentrent en compte dans l'élévation exceptionnelle du niveau d'eau à la côte. L'analyse de l'évolution de ces situations atmosphériques depuis les cinquante dernières années indique une augmentation des situations à fort gradient de pression de sud-ouest et une baisse des épisodes de nord-ouest et de nord-est. Dans un deuxième temps, l'étude des processus météo-marins à l'échelle locale indique que depuis 1960, 95 % des submersions ont été générées par la combinaison d'une marée à fort coefficient, d'une surcote (générée par une faible pression atmosphérique et l'action de vents d'afflux) et d'une forte agitation marine. En Bretagne, le passage de fronts froids actifs n'intervient que dans 30 % des cas de submersion mais peut jouer un rôle sur certains sites. L'étude du phénomène de runup à partir de mesures in situ sur deux plages du Finistère apporte un certain nombre de réponses aux questions relatives à ce phénomène jusqu'alors peu étudié. En milieu macrotidal et mégatidal, l'emploi de la pente de la zone intertidale avec les formules issues de la littérature sous-estime vraisemblablement les valeurs de runup. L'utilisation de la pente de la portion mobile prévaut. Dans un troisième temps, la question du risque de submersion marine a été abordé à travers une démarche de recherche appliquée. Une méthode de prévision multi-scalaire des situations à risque en Bretagne et une méthode de cartographie du risque de submersion sont élaborées.

La question de la remontée des niveaux marins et du recul du trait de côte est aujourd'hui une préoccupation de premier ordre face à laquelle les sociétés sont en attente de connaissances et de propositions. Or, les littoraux les plus menacés, les côtes basses, sont d'une part le siège de pratiques séculaires, de "défense contre la mer" et ont, d’autre part, été investis dans une période récente par des activités touristiques tournées vers l'exploitation des plages. Cette vulnérabilité physique et sociale explique notre choix pour les littoraux correspondants aux trois communes de Vias, Agde et Marseillan (golfe du Lion). Ces terrains réunissent un ensemble de caractéristiques qui en font un terrain laboratoire propice à l’observation et au traitement de cette problématique. L’érosion et la submersion marine ont marqué l’espace et les paysages de ces territoires. Face à cette situation de vulnérabilité se pose la question de l'adaptation des systèmes socio-économiques qui se sont développés dans ces espaces et de la résilience des territoires. La résilience désigne la capacité à anticiper, à réagir et à rebondir après un événement perturbateur. Cette approche nous permet de comprendre comment la société locale réagit face à des situations de vulnérabilité et comment se construisent les capacités d’adaptation et de résilience dans sa dimension territoriale. L’approche monographique est mobilisée dans notre travail à partir des entretiens semi-directifs, l’objectif est de confronter la notion théorique de la résilience des territoires à sa réalité pratique. À travers, ces trois territoires, il s’agit d’apporter des connaissances empiriques afin de décrypter les enjeux et révéler un modèle de développement axé sur la littoralisation des activités. Nous proposons à la fin de ce travail une nouvelle démarche, la Résilience Intégrée de Zones Côtières (RIZC), pour dépasser la complexité du réel et entretenir les solidarités entre tous les acteurs concernés. La RIZC permet de maintenir un niveau d’activité à l’aide des capacités de la souplesse du système afin de limiter les conflits d’intérêts entre public et privé et renforcer leur confiance mutuelle. / Rising sea levels and coastline recession have become a major issue about which society requires knowledges and solutions. The shorelines most threatened are low seacoasts which are both places of century-old traditions of coastal protection and localities exploited for tourism attracted by their beaches. This material and social vulnerability explains our choice of three municipalities: Vias, Agde and Marseillan (France, Gulf of Lion). These cases highlight features that permit pertinent observations on the subject. Erosion and coastal flood have shaped their landscape and planning. Can socioeconomics systems adapt to this new vulnerability? Resilience is the capacity to anticipate, react and bounce back after a disturbance. This approach allows us to understand how local communities react to vulnerability and plan new forms of resilience and adaptation. We use semi-structured interviews to build monographs and contrast theoretical resilience against real life experiences. These three territories are used to gather empirical knowledge in order to clarify the issues at stake and the need to abandon the concentration of activities on shorelines. Finally, we discuss how a new approach known as integrated coastal zone management; can overcome the complexity of the real situations encountered and underpin solidarity between all the stakeholders. Using a more versatile system, integrated coastal zone management, can help to maintain activities, limit conflicts of interest between public and private stakeholders and strengthen their mutual trust.

Cette thèse de doctorat porte sur l'analyse des dommages et sur l'évaluation des coûts induits sur les habitations par les submersions marines. L'étude se base sur les données d'assurance de deux évènements récents ayant touché la France et causé des submersions sur les côtes bretonnes et atlantiques : les tempêtes Johanna (mars 2008) et Xynthia (février 2010).Dans un premier temps, l'analyse des données d'expertise et d'indemnisation d'assurance, en lien avec celle des paramètres de l'aléa et des enjeux exposés, a eu pour but la meilleure compréhension des différents types de dommages, et l'explication des coûts observés. En parallèle, un travail de modélisation de l'aléa a été réalisé à une échelle régionale, afin de déterminer des indicateurs des forçages météo-marins, et à une échelle locale, afin de préciser les processus d'endommagement sur les sites étudiés pour les deux tempêtes. La caractérisation de la vulnérabilité et de la valeur des enjeux (coûts de construction) a été menée à l'aide de différents paramètres issus de bases de données nationales (INSEE et IGN) et de campagnes de terrain.Dans un second temps, les informations recueillies ont permis la construction de modèles empiriques de prédiction du coût des dommages aux habitations spécifiques à l'aléa submersion marine, outils aujourd'hui inexistants en France. Les différents types de modèles testés sont basés sur des approches statistiques univariées (fonctions d'endommagement) et multivariées. L'apport des données d'assurance à la réalisation de tels modèles est discuté, et des recommandations ainsi que des perspectives de recherche sont évoquées, afin de rendre ces modèles opérationnels et d'augmenter leur capacité de prédiction des coûts d'évènements catastrophiques futurs.

Cette thèse porte sur la quantification de deux aléas que sont le recul des falaises crayeuses en Haute-Normandie et les inondations par la mer en Manche centrale et orientale. Ces phénomènes générateurs de dommages, interdépendants, ont un fonctionnement méconnu qui se manifeste par des événements d'intensité et de fréquence variées. La démarche quantitative adoptée s'appuie sur une approche systémique et par emboîtement d'échelles spatiales et temporelles. Ce travail intègre le rapport fréquence/intensité des événements, et par conséquent, l'efficacité des facteurs et des processus responsables de leur déclenchement. Ce travail vise à : 1) calculer les vitesses et les rythmes de recul des falaises ; 2) déterminer les facteurs responsables du déclenchement des mouvements gravitaires ; 3) quantifier la production de débris et les taux d'ablation du front de falaise ; 4) évaluer les évolutions en fréquence et en intensité des submersions marines ; 5) déterminer l'origine de ces évolutions ; 6) réfléchir sur les méthodes de cartographie de l'aléa " inondation par la mer " et " recul des falaises ".

Le point de départ de cette thèse a été l'expression de «culture du risque» telle qu'elle a été employée par l'État suite aux événements liés à la tempête Xynthia en 2010. À travers celle-ci, ce dernier rend compte d'un manque de connaissances et de comportements inadaptés, caractérisant les populations vis-à-vis des aléas côtiers. Parallèlement, il affiche sa volonté de favoriser leur sensibilisation vis-à-vis de ces problématiques. Cependant, nous avons constaté qu'un dispositif législatif de communication et de sensibilisation existe depuis les années 1980, mais que son bilan paraît toujours mitigé. De plus, deux visions principales paraissent s'affronter : d'un côté, l'État qui cherche à limiter l'implantation des enjeux dans des zones dites « à risque », de l'autre les populations locales qui demandent à protéger leurs enjeux. Ainsi, la confrontation aux mêmes aléas ne donne pas lieu à des interprétations identiques : différentes cultures du risque existent. Afin de comprendre ces différences, nous tenterons de démontrer l'hypothèse stipulant que les différents discours observés auprès des individus en matière de risques côtiers sont déterminés par leurs rapports au milieu. Il sera donc question de caractériser ces rapports et d'illustrer en quoi ceux-ci sont susceptibles d'affecter leurs discours et leurs comportements à propos des aléas côtiers. Parallèlement, nous tenterons de définir les composantes d'une culture du risque et d'en évaluer le niveau auprès des résidents oléronais. Pour cela, nous nous appuierons sur l'analyse statistique de résultats issus d'une enquête par questionnaire, mais aussi sur l'analyse de cartes mentales. / The starting point of this thesis was the expression "risk culture" as used by the French government following the events related to the storm Xynthia in 2010. Through this, it reports a lack of knowledge and inappropriate behaviours among the populations when faced with coastal hazards. At the same time, it demonstrates its desire to raise public awareness of these issues. However, we have noted that a legislative communication and awareness-­raising framework has been in place since the 1980s, but its results are still limited. In addition, two main visions seem to be confronting each other: on the one hand, the State, which seeks to limit the establishment of stakes in so-called "at-risk" areas, and on the other hand, the local inhabitants, who as to protect their stakes. Thus, confronting the same hazards does not lead to identical interpretations: different cultures of risk exist. In order to understand these differences, we will attempt to demonstrate the hypothesis that the different discourses observed among populations regarding coastal risks are determined by their relationship to the environment. The aim is to characterise these relationships and illustrate how they are likely to affect their discourses and behaviours about coastal hazards. At the same time, we will attempt to define the components of a risk culture and assess its level among Oleronian residents. To do this, we will rely on the statistical analysis of results from a questionnaire survey, but also on mental maps.

Les plages sableuses et les dunes côtuères occupent encore de nos jours une place importante dans la zone côtière du Nord-Pas-de-Calais. Ces accumulations sableuses, qui sont parfois le seul rempart protégeant les zones basses de la plaine côtière des submersions marines, sont des milieux particulièrement vulnérables dans le contexte actuel de l'élévation du niveau de la mer associée au changement climatique. Les objectifs principaux de la thèse étaient d'analyser les variations du trait de côte et du bilan sédimentaire à l'échelle régionale, d'apprécier le rôle des variations du volume sédimentaire sur la stabilité de la ligne de rivage, et d'évaluer les zones les plus menacées par les risques littoraux dans un avenir proche, de travail reposant en grande partie sur l'utilisation de données topographiques acquises par LiDAR aéroporté entre 2008 et 2014 ainsi que de photographies aériennes de 1963 à 2009. L'analyse de l'évolution du trait de côte a montré des évolutions contrastées, que ce soit spatialement ou temporellement. En effet, plusieurs portions de littoral ont connu une propagation du trait de côte à long terme, comme à court terme, tandis que d'autres sites ont subi un très fort recul à l'échelle de plusieurs décennies, mais aussi ces dernières années. La comparaison entre l'évolution du trait de côte et le volume initial du haut de plage en 2008, a montré que les reculs les plus importants se sont essentiellement produits dans les secteurs où l'on pouvait observer une absence de haut de plage à marée haute. Sur plusieurs sites, nos résultats suggèrent également qu'à partir d'un volume seuil de sédiments sur le haut de plage, le trait de côte est stable ou montre une tendance à la propagation vers le large. La cartographie de l'aléa de submersion marine à l'horizon 2050, prenant en compte la hausse du niveau marin liée au changement climatique, a montré clairement des franchissements du cordon dunaire sur plusieurs sites. Cette cartographie étant établie sur les données topographiques les plus récentes, à savoir décembre 2013 et janvier 2014, ces submersions potentiells ont une forte probabilité de se produire bien plus tôt que l'année 2050 en raison des forts taux d'érosion constatés sur certains massifs dunaires. Le calcul des bilans sédimentaires de l'ensemble du littoral régional, a montré, dans l'ensemble, une tendance à l'accrétion. Cette accrétion est d'autant plus significative pour le haut de plage et les dunes côtières, hormis pour quelques sites qui connaissent un grave déficit sédimentaire (particulièrement dans la baie de Wissant et sur la rive nord de la baie de l'Authie). Ces résultats suggèrent que la côte du Nord-Pas-de-Calais ne se trouve pas dans une situation de pénurie sédimentaire mais connaitrait plutôt une accumulation sur la majeure partie de son linéaire côtier. / Sandy beaches and coastal dunes still represent a significant portion of the coastal of Nord-Pas-de-Calais, northern France. These sandy accumulation landforms, which sometimes constitute the only defense protecting low-lying coastal areas from coastal flooding, are particularly vulnerable to sea level rise associated with climate change. The main objectives of the thesis were to analyze shoreline change and coastal sediment budget at the regional scale, to assess the role of changes in sediment volume on shoreline stability,and to evaluate areas at risk from coastal hazards in the near future, using airborne topographic LiDAR data collected between 2008 and 2014 and aerial photographs from 1963 to 2009. Analyses of shoreline change revealed spatially as well as temporally variables evolutions.Seaward shoreline progradation occured along several stretches of coastline at multidecadal and short times-scales, while significant coastal retreat took place at other sites during the same time periods. The comparison between coastline evolution and the initial volume of the upper beach in 2008 showed that the higher retreat rates were mainly observed in areas where the upper beach was lacking at high tide. Our results also suggest that there is a sediment volume threshold on the upper beach at each site above which the coastline is stable or progrades seaward. Mapping of areas at risk of marine flooding in 2050, taking into account a projection of sea level rise due to climate change, clearly shows that the submersion of coastal dunes would take place at several sites during storm-induced high water level events. The mapping of these areas at risk being based on topographic data collected in December 2013 and January 2014, coastal flooding is very likely to occur much earlier than 2050 at several sites, however, where very high rates of coastal retreat result in severe erosion of the coastal dunes. The calculation of sediment budget based on the repetitive LiDAR surveys shows that, overall, sediment accretion predominates over the entire regional coastal zone. This accretion is particularly significant for the upper beach and coastal dunes, except for a few sites that are characterized by a strong sediment deficit (particularly Wissant bay and the Northern shore of the Authie estuary). These results suggest that the coastal zone of Northern France does not experience sediment shortage, but is rather dominated by sediment storage in the backshore of the sand beaches

L’élaboration des Plans de Prévention des Risques Littoraux (PPRL) « prioritaires », définis suite à la tempête Xynthia de 2010, a provoqué des débats, souvent conflictuels, entre l’Etat et les collectivités territoriales au sujet des cartes d’aléas submersion marine ou recul du trait de côte. Cette recherche doctorale s’attache à la compréhension du processus de construction de ces cartes. Elle analyse les facteurs influençant cette cartographie à partir de ce que représentent les cartes d’aléas pour chaque acteur. Les résultats de cette recherche mettent en évidence que les études d’aléas sont peu issues des connaissances territoriales et abordées sous un angle expert complexe. Les acteurs locaux s’approprient ainsi difficilement les nouvelles connaissances sur les aléas littoraux. La forte présence des aspects techniques et la mécanique d’élaboration du zonage réglementaire conduisent à une cristallisation des débats des PPRL sur la cartographie des aléas. Ces débats cachent aussi souvent des conceptions distinctes de la politique de prévention et des intérêts divergents entre acteurs agissant à échelles spatiales et temporelles différentes. L’ouverture restreinte des discussions par l’Etat lors de la cartographie des aléas de référence et de l’élaboration du zonage conduit à une faible territorialisation des PPRL et rend difficile leur intégration au sein des politiques locales de prévention des risques littoraux et d’aménagement du territoire. Cette thèse révèle ainsi l’importance cruciale de la concertation et d’une entrée par le territoire, pour mettre en place une appropriation active des connaissances sur les aléas et favoriser l’intégration du PPRL au sein de l’action publique territoriale. / The development of Coastal risks prevention plans, identified as priorities after Xynthia storm in 2010, has revealed divisive debates, between the state services and territorial authorities, about coastal flooding or coastline recession mapping. This PhD research deals with the understanding of coastal hazards mapping. It analyses the factors which influence this process based on what do the maps represent for each stakeholder.The research results highlight that hazards studies sparsely come from territorial knowledge and are often approached from a complex expert angle. Thus, new knowledge is hardly managed by local stakeholders. Significant debates about technical aspects and the process of regulatory zoning conception lead to the fact that hazards mapping crystallizes the PPRL debates. Actually, these debates often hide different conceptions of prevention policy and opposing interests of stakeholders acting at different spatial and temporal scales. The few opened discussions purposed by state services during reference hazards mapping and zoning conception lead to a low territorialization of the PPRL and make their integration in local policies of coastal risks prevention and of land use planning difficult.Thus, this PhD highlights the crucial role of dialogue and of an input by the territory, in order to start an active appropriation of hazards knowledge and to enable the PPRL integration within the territorial public policy.

Les submersions marines d’origine météorologique sont des catastrophes naturelles majeures, responsables chaque année de milliers de morts et de milliards d’euros de dégâts. La partie centrale du Golfe de Gascogne est un territoire particulièrement vulnérable à cet aléa, comme nous l’a rappelé la forte submersion engendrée par la tempête Xynthia en 2010. L’objectif de ce travail est d’améliorer la compréhension des surcotes et des submersions marines dans cette zone de France dans une approche pluridisciplinaire mêlant la géomorphologie, l’océanographie et l’analyse d’archives historiques. Afin de juger du caractère exceptionnel de Xynthia, une recherche de l’ensemble des submersions marines qui ont affecté la région d’étude depuis 500 ans a été menée. La modélisation numérique des surcotes des 5 tempêtes engendrant des submersions au 20ème siècle, révélées par ces recherches, montre que des conditions météo-marines variées ont induit des niveaux d’eau et des submersions comparables à ceux provoqués par Xynthia. Ce constat est en désaccord avec les estimations de périodes de retour de niveau marin extrêmes basées sur l’analyse statistique de mesures marégraphiques et met en avant l’apport de l’approche historique dans de telles problématiques. Devant la forte vulnérabilité des Pertuis Charentais aux submersions marines, la modélisation statique de la submersion marine, méthode simple mais néanmoins fréquemment utilisée pour estimer l’extension des zones inondées, a été évaluée. Cette méthode fournit de bonnes estimations de l’extension de l’inondation dans les zones de faibles altitudes caractérisées par une faible distance entre le trait de côte et la limite continentale de la zone inondable, mais mauvaises lorsque cette distance est grande. En effet, lorsque l’inondation se propage loin du trait de côte, la dynamique de l’écoulement ne peut plus être négligée sur ces grandes distances. Afin d’anticiper de futures submersions, deux configurations des digues ont été testées par modélisation numérique au travers de l’exemple de l’estuaire de la Charente. Les hauteurs d’eau et l’inondation de Xynthia sont simulées en augmentant la hauteur des digues de l’estuaire, empêchant toute inondation des zones basses adjacentes ; puis en abaissant les digues bordant l’estuaire au niveau des plus hautes marées astronomiques et en créant une seconde rangée de digues protégeant les zones habitées. Cette seconde configuration permet l’inondation des zones non habitées mais empêche l’inondation des zones à enjeux importants, comme la ville de Rochefort. Il est montré que la rehausse de l’ensemble des digues entraîne des niveaux d’eau supérieurs de 1.2 m à Rochefort par rapport à la simulation sans modification de digues, alors que l’abaissement de celles-ci et la protection des zones à forts enjeux ne modifient pas la hauteur d’eau dans l’estuaire. Ainsi, la rehausse des digues côtières n’est pas une solution systématique car la protection contre l’inondation de toutes les zones côtières peut augmenter la vulnérabilité des zones à forts enjeux. / Storm-induced coastal flooding are major natural disasters, responsible for thousands of deaths and billions of euros of damages each year. The central part of the Bay of Biscay is vulnerable to this hazard, as recently shown by the strong flooding induced by Xynthia in 2010. This study aims to improve the understanding of storm surges and coastal floods in this area of France, using several methods such as numerical or static modeling. To assess the uniqueness of Xynthia, historical researches of coastal floods affecting the study area for 500 years was conducted. Numerical modeling of the storm surges related to 5 storms of the 20th century revealed by these researches shows that various meteo-oceanic settings induced water levels and coastal floods comparable to those caused by Xynthia. This finding challenges return periods estimations of extreme sea levels based on statistical analysis of tide gauges measurements and highlights the contribution of the historical approach to such issues. Given the high vulnerability on coastal floods of Pertuis Charentais, static modeling, a simple but frequently used method to estimate the extension of flooded areas is evaluated. This analysis shows that this method provides good estimations of flood extents in low-lying areas characterized by a small distance between the shoreline and the continental limits of the lower area, but bad estimations when this distance is large. These poor performances when floods spread away from the coastline are explained by the dynamics of the flow, which can no longer be ignored. Two coastal defenses strategies are investigated in the Charente-river Estuary by numerical modeling. Water levels and coastal floods induced by Xynthia are simulated with increased dikes height, preventing flooding of adjacent low-lying areas, and then with dikes lowered to highest high spring tide height and with a second rank of dikes preventing flooding of important issues areas, such as the town of Rochefort. It is shown that raising dikes leads to higher levels of 1.2 m in Rochefort compared to the simulation without changing dikes, while protecting issues do not affect the water level in the estuary. Thus, it is demonstrated that the systematic raising of dikes is not a solution because it can increase the vulnerability of important issues areas.

Cette thèse de doctorat porte sur l’analyse des dommages et sur l’évaluation des coûts induits sur les habitations par les submersions marines. L’étude se base sur les données d’assurance de deux évènements récents ayant touché la France et causé des submersions sur les côtes bretonnes et atlantiques : les tempêtes Johanna (mars 2008) et Xynthia (février 2010).Dans un premier temps, l’analyse des données d’expertise et d’indemnisation d’assurance, en lien avec celle des paramètres de l’aléa et des enjeux exposés, a eu pour but la meilleure compréhension des différents types de dommages, et l’explication des coûts observés. En parallèle, un travail de modélisation de l’aléa a été réalisé à une échelle régionale, afin de déterminer des indicateurs des forçages météo-marins, et à une échelle locale, afin de préciser les processus d’endommagement sur les sites étudiés pour les deux tempêtes. La caractérisation de la vulnérabilité et de la valeur des enjeux (coûts de construction) a été menée à l’aide de différents paramètres issus de bases de données nationales (INSEE et IGN) et de campagnes de terrain.Dans un second temps, les informations recueillies ont permis la construction de modèles empiriques de prédiction du coût des dommages aux habitations spécifiques à l’aléa submersion marine, outils aujourd’hui inexistants en France. Les différents types de modèles testés sont basés sur des approches statistiques univariées (fonctions d’endommagement) et multivariées. L’apport des données d’assurance à la réalisation de tels modèles est discuté, et des recommandations ainsi que des perspectives de recherche sont évoquées, afin de rendre ces modèles opérationnels et d’augmenter leur capacité de prédiction des coûts d’évènements catastrophiques futurs. / This PhD work aims at analysing damage and evaluating costs related to coastal flooding on residential buildings. The study is based on insurance data from two recent storm events, which caused coastal flooding in the Brittany and Atlantic regions in France: the storms Johanna (March 2008) and Xynthia (February 2010).At first, the analysis of insurance indemnities and loss adjustment data, in connection with hazard parameters, and exposed assets characteristics, allowed a better understanding of the different types of damage and costs observed. At the same time, hazard models were carried out at a regional level, in order to identify meteorological forcing indicators, and at a local level, in order to link damages to the associated physical flooding processes on the studied sites. The characterization of the asset’s vulnerability and values (construction costs) was conducted using different parameters from national databases (INSEE and IGN) and field survey.In a second step, empirical cost-assessment models were built on the basis of the data analysed, using univariate (damage functions) and multivariate statistical approaches. This study is the first attempt in France to elaborate models for the prediction of damage costs linked to coastal flooding on housing. The contribution of insurance data to the implementation of such models is discussed, and recommendations and research perspectives are expressed, in order to make the models operational and to increase their capacity to predict future catastrophic events costs.