Les levés hydrographiques sont devenus des outils indispensables pour le développement de projets d'énergie marine renouvelable (EAR), des parcs éoliens en mer aux installations d'énergie marémotrice et d'énergie à vague. À mesure que les pays accélèrent leur transition vers l'énergie propre, la nécessité d'équilibrer le déploiement rapide avec une gestion environnementale rigoureuse devient de plus en plus pressante. Les levés hydrographiques fournissent les données sous-marines détaillées - bathymétrie, composition du fond marin, propriétés des colonnes d'eau et habitats benthiques - sur lesquelles les régulateurs et les promoteurs comptent pour satisfaire aux exigences en matière de conformité environnementale.

Principes fondamentaux de l'arpentage hydrographique des énergies marines renouvelables

Les levés hydrographiques modernes utilisent une gamme de capteurs acoustiques et optiques pour cartographier l'environnement sous-marin avec une précision toujours croissante. Pour les projets de MRE, les principaux objectifs sont de caractériser le fond marin, d'identifier les risques géosanitaires et d'établir des conditions de base qui éclairent la conception et l'évaluation environnementale.

  • Sondes d'écho multifaisceaux (MBES)[ qui émettent un ventilateur de faisceaux acoustiques pour mesurer la profondeur d'eau sur une large largeur, produisant des images bathymétriques et rétro-bascantes à haute résolution.
  • Sonar side-scan (SSS) qui génère des images acoustiques du fond marin, mettant en évidence des objets, des textures de sédiments et des structures biologiques comme les herbiers ou les récifs coralliens. Le SSS est souvent utilisé en parallèle avec le MBES pour produire une image complète des habitats benthiques.
  • Profileurs de sous-fond (SBP)[ qui utilisent des sons à basse fréquence pour pénétrer le fond de mer et cartographier les couches de sédiments, les canaux enfouis et les paléovalles. Ces renseignements aident les ingénieurs à évaluer la stabilité du sol et la profondeur du substrat rocheux, essentielle à la conception des fondations des monopilles d'éoliennes ou des structures gravitationnelles.
  • La bathymétrie lidar aéroportée (ALB) qui utilise des impulsions laser vertes provenant d'aéronefs ou de drones pour mesurer la profondeur de l'eau dans des eaux côtières peu profondes et claires.
  • Véhicules sous-marins autonomes (AUV) et navires de surface sans équipage (USV)[ qui transportent des charges utiles de capteurs et fonctionnent pendant de longues périodes, en recueillant des données avec un minimum de perturbations environnementales.

Pour assurer la conformité environnementale, la résolution et l'exactitude de ces produits sont primordiales : les organismes de réglementation exigent souvent des ensembles de données conformes aux normes de l'Organisation hydrographique internationale (OHI) S‐44 pour l'ordre des relevés, assurant la fiabilité de la prise de décision. La publication IHO S‐44 définit cinq ordres d'arpentage (Exclusifs, spéciaux, 1a, 1b, 2) avec des critères spécifiques pour l'exactitude des profondeurs, la couverture et la détection des caractéristiques. La plupart des relevés environnementaux liés aux ERM visent l'ordre spécial ou l'ordre spécial 1a, qui sont conçus pour détecter des caractéristiques aussi petites qu'un mètre et atteindre des incertitudes verticales de quelques centimètres en eau peu profonde.

Le rôle des levés hydrographiques dans les évaluations des incidences environnementales

Les évaluations de l'impact sur l'environnement (EIE) sont obligatoires pour la plupart des projets d'ERM à grande échelle en vertu des lois nationales et des conventions internationales, comme la Convention des Nations Unies sur le droit de la mer (CNUED) et les cadres régionaux comme la Directive-cadre sur la stratégie marine de l'Union européenne.

Cartographie de l'habitat benthique et données de référence écologiques

Les données bathymétriques et rétro-discatter combinées permettent aux scientifiques de classer les types de substrats du fond marin (par exemple, roches, sable, boue, gravier) et d'identifier les biotopes associés. Par exemple, l'intensité de la rétro-discatter multifaisceaux est en corrélation avec la rugosité et la dureté de la surface, ce qui permet une classification automatisée des substrats. Lorsqu'elles sont validées par des échantillons physiques (échantillons de grab, transects vidéo) ou par des images sous-marines, ces cartes acoustiques deviennent des outils puissants pour délimiter les habitats sensibles comme les récifs coralliens d'eau froide, les lits de maerl ou les prairies de prairies de mer.

Identification des aires et des espèces protégées

Les données hydrographiques appuient la délimitation des aires marines protégées (ZPM), des habitats critiques pour les espèces en voie de disparition (p. ex. baleines noires de l'Atlantique Nord, marsouins communs, tortues marines) et des aires de frai ou de pépinière. La bathymétrie à haute résolution peut révéler des caractéristiques topographiques qui attirent certaines espèces, comme les pinacles, les pentes abruptes ou les canaux profonds, qui peuvent influencer l'emplacement de l'infrastructure MRE. De plus, les données sur les colonnes d'eau provenant des profileurs CTD (conductivité, température, profondeur) montés sur les plates-formes de levés aident à modéliser les modes de circulation, les thermoclines et les fronts nutritifs qui influent sur la répartition des espèces.

Évaluations du patrimoine archéologique et culturel

Les levés hydrographiques permettent de détecter les anomalies qui pourraient être des caractéristiques archéologiques. Les données sonar et multifaisceaux, lorsqu'elles sont examinées par des archéologues marins, peuvent identifier les sites ou les structures d'épaves potentielles. Si un bien patrimonial important est trouvé, la conception du projet peut être modifiée pour éviter des perturbations physiques. Par exemple, l'Organisation de gestion marine (OMM) du Royaume-Uni recommande explicitement aux promoteurs d'utiliser les données hydrographiques pour les évaluations sur dossier et, au besoin, de procéder à des inspections par plongeur ou par VAR.

Assurer la conformité pendant la construction et l'exploitation

La conformité environnementale ne se termine pas par l'EIE. Pendant toute la phase de construction et d'exploitation, la surveillance hydrographique continue vérifie que les projets demeurent dans les conditions de permis.

Surveillance des perturbations du Plume des sédiments et des fonds marins

Les activités de construction, comme la conduite de pieux, la tranchée par câble et le placement de roches, peuvent générer des panaches de sédiments qui affectent la qualité de l'eau et étouffent les habitats avoisinants. Les relevés hydrographiques répétés (souvent à l'aide de VUS équipés d'un seul faisceau ou d'un sonar multifaisceau) permettent de suivre l'étendue et la durée des panaches, en comparant les résultats avec les modèles de turbidité de base et d'accumulation de sédiments.

Vérification de l'enterrement et de la protection des câbles

Les câbles d'exportation et les câbles interarrais doivent être enfouis à une profondeur spécifiée (communément de 1 à 3 mètres) pour les protéger des dommages causés aux engins de pêche et aux ancres et pour minimiser les effets électromagnétiques sur le terrain sur les espèces sensibles. Les relevés effectués après la mise en champ à l'aide de sondes d'écho multifaisceaux et de profileurs sous-fond confirment que les câbles sont bien encastrés et que le matériau de remblayage s'est stabilisé.

Surveillance des effets du bruit et des vibrations

Bien que les relevés hydrographiques eux-mêmes se concentrent sur les données physiques, ils sont souvent intégrés à des systèmes de surveillance acoustique passive (PMA) pour cartographier la propagation du bruit. Toutefois, les apports bathymétriques des relevés hydrographiques sont essentiels pour modéliser les déplacements du bruit dans différentes profondeurs d'eau et différents types de sédiments. La conformité aux seuils de bruit (p. ex., les seuils de niveau A et de niveau B du National Marine Fisheries Service des États-Unis) repose sur des modèles de propagation du son précis qui dépendent de données hydrographiques de haute qualité.

Études de cas : levés hydrographiques en action

Vents en mer : le projet danois Kriegers Flak

Les données ont révélé des structures coralliennes fragiles qui étaient initialement inconnues; l'empreinte du projet a ensuite été ajustée pour éviter ces caractéristiques, et un programme de surveillance spécial a été mis en place pour suivre les dépôts de sédiments sur les coraux pendant la construction. Les autorités environnementales ont approuvé le projet avec des conditions fondées directement sur les données hydrographiques, démontrant comment des travaux de surveillance proactive peuvent concilier la production d'énergie et la protection de l'habitat (Vatinfall=s étude de cas sur les vents en mer.

Tidal Energy: Le projet MeyGen en Écosse

Les études hydrographiques nécessaires pour caractériser les flux de marée extrêmement énergétiques, qui posent des défis uniques pour l'installation de turbines et la surveillance de l'environnement. Le site connaît des courants dépassant 5 mètres par seconde, ce qui rend les relevés effectués par les navires risqués et peu pratiques. Les promoteurs ont plutôt déployé une combinaison de PCA montés sur les AUV et les fonds marins (Acoustic Doppler Current Profilers) pour cartographier la bathymétrie et les vitesses actuelles. Les données à haute résolution ont permis aux ingénieurs de concevoir des fondations de turbines qui minimisaient l'affouillement et pour localiser les câbles dans des zones stables du fond marin. D'un point de vue environnemental, des relevés répétés ont surveillé les changements dans le fond marin après l'installation de turbines, confirmant qu'aucune modification importante de l'affouillement ou de l'habitat n'a eu lieu au-delà des limites prévues.

Progrès technologiques favorisant une meilleure conformité

L'efficacité des levés hydrographiques pour la conformité environnementale est en train d'être transformée par des améliorations technologiques dans les capacités des capteurs, les plates-formes autonomes et l'analyse des données.

Plateformes autonomes et à distance

Les VA, les VUS et les planeurs réduisent le besoin de grands navires d'étude, réduisent l'empreinte carbone des relevés et minimisent les perturbations de la vie marine. Ils peuvent fonctionner pendant des semaines, recueillant des données à des densités spatiales et temporelles plus élevées que les navires à équipage traditionnel.

Intelligence artificielle et apprentissage automatique

Au lieu d'interpréter manuellement des milliers d'heures de rétrodiffusion sonar, on peut former des modèles pour identifier avec une grande précision des caractéristiques spécifiques, telles que le graminée, les pockmarks ou les épaves, ce qui accélère le retour des résultats des relevés de mois à jours, aidant les promoteurs à respecter les délais réglementaires de déclaration. L'IA permet également de contrôler la qualité en temps réel, de faire connaître les zones où la couverture des relevés est insuffisante ou où les conditions environnementales (p. ex., une turbidité élevée) ont dégradé la qualité des données.

Intégration avec d'autres activités de surveillance de l'environnement

Les levés hydrographiques modernes combinent de plus en plus les données acoustiques avec des capteurs de qualité de l'eau, des PCAD et des systèmes de caméras. Cette approche multicapteurs offre une image holistique du milieu marin. Par exemple, un VUV équipé d'un soneur d'écho multifaisceaux, d'un fluorimètre et d'un capteur de turbidité peut simultanément cartographier le fond marin, mesurer les concentrations de chlorophylle-a (indicateur de biomasse phytoplancton) et suivre les panaches de sédiments.

Cadres et normes réglementaires

Le respect de l'environnement dans le cadre des projets d'ERM est régi par une combinaison de conventions internationales, de lois nationales et de normes industrielles qui font explicitement référence aux relevés hydrographiques.

  • UNCLOS exige que les États côtiers préservent et protègent le milieu marin, et les relevés hydrographiques sont reconnus comme essentiels pour la surveillance et l'évaluation au titre de la partie XII.
  • La Directive-cadre sur la stratégie pour le milieu marin (FSD) de l'Union européenne définit des descripteurs pour un bon état environnemental (p. ex., intégrité du fond marin, biodiversité).
  • La loi britannique sur l'accès marin et côtier de 2009 exige une licence maritime pour les projets d'ERM, avec des conditions qui comprennent souvent des relevés hydrographiques avant et après la construction.
  • BOEM=S Lignes directrices pour les plans d'évaluation des sites et les plans de construction et d'exploitation exigent des relevés géophysiques et géotechniques détaillés pour éclairer l'analyse des impacts environnementaux.
  • Le Conseil international pour l'exploration de la mer (CIEM) a publié des lignes directrices sur l'utilisation de l'hydroacoustique pour la cartographie de l'habitat dans les contextes des MRE.

Le respect de normes telles que l'OHI S‐44 et le US Army Corps of Engineers (Manuels techniques) garantit que les données d'enquête sont défendables devant les tribunaux et acceptables par les organismes de réglementation.

Défis et perspectives d'avenir

Malgré les progrès réalisés, plusieurs défis subsistent en ce qui concerne l'exploitation des levés hydrographiques pour assurer la conformité environnementale. La couverture des données est encore incomplète dans de nombreuses régions extracôtières, en particulier aux profondeurs et aux distances typiques des parcs éoliens flottants. Le changement climatique modifie les conditions du fond marin – hausse des températures de la mer, augmentation de la fréquence des tempêtes et érosion côtière – ce qui peut invalider les relevés de base et exiger des mises à jour plus fréquentes.

L'intégration des données des relevés hydrographiques aux modèles océanographiques et biologiques permettra de prévoir la conformité environnementale — les impacts prévus avant qu'ils ne se produisent et les opérations d'ajustement dynamique. L'utilisation de jumeaux numériques — répliques virtuelles de réseaux MRE qui intègrent des intrants hydrographiques en temps réel — permet de transformer la façon dont la conformité est gérée.

Conclusion

Les levés hydrographiques ne sont pas seulement des conditions techniques préalables à la mise en valeur des énergies marines renouvelables; ils sont essentiels pour garantir que ces projets se déroulent de manière respectueuse de l'environnement et conforme à la loi.De la cartographie initiale de l'habitat et des évaluations archéologiques à la surveillance continue des impacts de la construction et des changements opérationnels, les données fournies par les techniques modernes d'arpentage donnent aux organismes de réglementation la confiance nécessaire pour approuver les projets et permettre aux promoteurs de concevoir avec soin.