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Solutions pour le climat : la ville-éponge

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Solutions pour le climat : la ville-éponge

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>> " Solutions pour le climat ", également disponible en podcast et en livre électronique
Par Leonor Berriochoa Alberola et Giulia Macagno.
Le risque de crue et d'autres phénomènes météorologiques de plus en plus extrêmes constitue un véritable casse-tête pour les urbanistes dans les villes historiques, où ils ne disposent que de très peu de latitude pour modifier l'enchevêtrement dense et étroit des rues des centres anciens.

C'est pourquoi Florence - exemple absolu de ce qu'est un centre historique - met en œuvre un plan visant à créer, aux abords de l'Ema, un affluent de l'Arno, le principal cours d'eau de la ville, des espaces qui absorberont les futures inondations comme une éponge. Hors période de crue, ces espaces feront office de parcs dont les habitants de la ville pourront profiter.

C'est un plan astucieux et une démarche que de plus en plus de villes du monde entier vont adopter. Les villes s'adaptent aux conséquences des changements climatiques en recourant à des solutions fondées sur la nature qui les rendent également plus attrayantes et plus agréables à vivre pour leurs habitants.

La Banque européenne d'investissement entretient une relation de longue date avec Florence, ayant octroyé de nombreux prêts à cette ville toscane depuis des décennies. Récemment, la Banque a réagi à la crise climatique en encourageant tous les types d'emprunteurs à réfléchir à ce que cela signifie pour eux. Dans le cas des villes, bien sûr, certaines des mesures pouvant être prises sont évidentes. Les bâtiments peuvent être rendus plus économes en énergie, par exemple grâce à une isolation, des systèmes de chauffage et des fenêtres de meilleure qualité. Dans le même temps, l'énergie, au lieu d'être produite à partir de combustibles polluants, peut l'être au moyen de panneaux solaires.

Un rôle pour l'adaptation de l'aménagement urbain aux changements climatiques

Les dispositifs liés à l'efficacité énergétique et aux énergies renouvelables relèvent des efforts d' atténuation des changements climatiques. Ils réduisent les émissions nettes de gaz à effet de serre et, dès lors, combattent directement le réchauffement climatique. Ce n'est pas négligeable car la plupart des émissions réchauffant le climat mondial proviennent des villes.

Cependant, les villes doivent aussi faire face aux conséquences souvent désastreuses des changements climatiques. Elles commencent déjà à se faire sentir et il est probable qu'elles continuent à les frapper au cours des prochaines décennies, et ce même dans le cadre des scénarios les plus favorables. Cette adaptation aux changements climatiques est importante dans les villes en raison des répercussions économiques et sociales des inondations ou des vagues de chaleur extrêmes sur des populations qui n'y sont pas préparées.

Cela n'a rien de facile. Tous les maires savent que leur ville doit s'adapter et s'emploient à concevoir des stratégies climatiques. Pourtant, la mise en œuvre et le financement de projets à l'épreuve des changements climatiques restent un défi. Les équipes techniques et financières des administrations publiques doivent travailler main dans la main afin :

de comprendre les risques et les vulnérabilités climatiques ;

d'intégrer dans les projets les améliorations et les dispositifs de protection appropriés en vue de protéger la ville contre les changements climatiques ;

de comprendre comment ces nouveaux projets résilients peuvent être financés.

Le centre névralgique de l'adaptation de l'aménagement urbain aux changements climatiques

Voici comment la Banque européenne d'investissement a collaboré avec Florence pour élaborer la stratégie climatique de la ville et des projets à l'épreuve des bouleversements climatiques qu'elle pourrait financer.

Par l'intermédiaire de la Plateforme européenne de conseil en investissement, partenariat entre la BEI et la Commission européenne, la Banque a recruté un consultant chargé de travailler avec la commune de Florence. Objectif : perfectionner un projet de protection contre les crues, de sorte qu'il s'attaque également à d'autres risques liés aux changements climatiques. L'étude réalisée dans ce cadre visait à créer de nouvelles infrastructures vertes et bleues sur le cours de l'Ema afin :

de réduire les effets des îlots de chaleur ;

d'améliorer la qualité de l'eau de la rivière ;

de favoriser la mobilité durable grâce à des pistes cyclables desservant les villes alentour et les sites culturels proches ;

de réduire le ruissellement urbain et la possible pollution des eaux ;

de fournir d'autres ressources en eau en cas de pénurie ;

d'accroître la biodiversité.

Ainsi, cette étude a permis de concevoir un plan visant à faire en sorte que les zones aux abords de l'Ema en dehors du centre-ville puissent absorber davantage d'eau en cas de crue. Ce système permettrait de réduire les dommages occasionnés par les inondations dans le centre-ville.

Avec l'aide du consultant, Florence s'est coordonnée avec deux communes plus petites qui la jouxtent et a mis au point une solution fondée sur la nature pour régler le problème : un parc longeant les rives de l'Ema. Au lieu de construire des réservoirs en béton pour collecter les eaux de crue, des collines et des vallées ont été dessinées dans un parc qui peut absorber les inondations et qui, hors période de crue, fait office de lieu de loisirs, notamment grâce à des pistes cyclables.

Ce projet d'adaptation pourra être financé par un prêt de 225 millions d'euros que la Banque européenne d'investissement a déjà approuvé en vue de soutenir l'aménagement d'autres infrastructures urbaines.

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Solutions pour le climat : les urbanistes doivent transformer les villes en éponges

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L'adaptation de l'aménagement urbain aux changements climatiques est la prochaine étape pour les villes qui ont besoin de se protéger - et de protéger leurs administrés - contre les effets inévitables de ces changements. Voici quelques idées pour y parvenir.

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Annuaire du ministère de l'environnement 

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Annuaire du ministère de l'environnement 

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La Tunisie en première ligne du changement climatique

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La Tunisie en première ligne du changement climatique

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Attention danger ! La Tunisie est en première ligne du réchauffement climatique. Les ressources naturelles locales déjà limitées - l'eau et les sols - sont soumises à une intense pression de la part des activités humaines (agriculture, mines, industries, tourisme) concentrées dans les zones côtières. Autant de secteurs qui génèrent des pollutions diverses et variées dans l'eau et les sols. L'industrie textile, comme par exemple les ateliers de fabrication de pantalons de jeans, et l'exploitation des phosphates dans la région de Gafsa sont extrêmement polluantes. Et très consommatrices en eau : la fabrication d'un jean nécessite entre 3 000 et 10 000 litres d'eau selon le niveau de traitement. L'agriculture, qui est principalement tournée vers l'exportation, est aussi vorace en eau. Dans ce pays souvent désertique, la pression sur la ressource pour satisfaire la demande est considérable, notamment dans les périmètres irrigués qui utilisent près de 80% des ressources mobilisées. Le sur-pompage des eaux souterraines aggrave la pression sur le milieu naturel.

Reverdir la Tunisie

Depuis plusieurs années, l'agriculture souffre de sécheresses récurrentes qui favorisent l'exode rural. " Pour compenser la raréfaction des pluies", explique Samia Mouheli, enseignante à l'Institut supérieur des sciences biologiques appliquées de Tunis (ISSBAT), "_ les agriculteurs utilisent toujours plus d'engrais et de pesticides_. L'Etat tunisien commence à proposer des solutions en termes d'irrigation, mais cela aurait dû être fait depuis longtemps." Selon la FAO, on est passé de 5 kilos d'engrais chimiques utilisés à l'hectare au début des années 60 à près de 25 kilos au milieu des années 90.

Lancé en 2013, le projet " Reverdir la Tunisie" veut promouvoir un modèle d'agriculture adapté au changement climatique, notamment en créant des " oasis-forêts" et en utilisant des techniques traditionnelles d'irrigation. Il est le fruit d'une collaboration entre ISSBAT, Eco-Conscience, une ONG qui sensibilise aux questions environnementales, et l'Association tunisienne de permaculture.

Nous avons commencé par le sud tunisien très impacté par le réchauffement climatique, notamment dans la région de Gabès, précise Samia Mouheli, à l'origine de cette initiative citoyenne. Nous avons planté des arbres forestiers entre les arbres fruitiers pour enrichir le sol naturellement en nitrates et en phosphore. Nous avons mis aussi en place des systèmes d'irrigation avec des jarres en terre cuite. Six oasis-forêts ont été développées avec des établissements scolaires qui assurent le suivi de ces projets.

Tout l'intérêt de cette initiative est d'associer la nouvelle génération, plus sensible à l'écologie que ses parents. Les initiateurs du projet ont également formé des associations locales en leur donnant des plans de ce qu'il fallait planter et où, et en leur expliquant le système d'hydroponie et de paillage pour donner aux arbres les meilleures chances de s'épanouir.

Des villes assoiffées l'été

La concentration de la population dans les grands centres urbains (Tunis, Sfax, Sousse, Nabeul-Hammanet, etc.) génère d'inextricables défis d'infrastructures environnementales.

Déjà, selon l'ONU, le pays est même entré dans la zone de "stress hydrique", soit une disponibilité annuelle de moins de 500 m3 d'eau par habitant.

" Nous n'avons pas assez d'eau, constate Samia Mouheli. Notre ressource naturelle est descendue à 365 m3/an/hab, soit en dessous du seuil fixé par l'ONU. L'eau est aujourd'hui devenue une contrainte du développement. C'est la priorité des priorités."

Et pourtant, la conscience écologique chez les Tunisiens reste encore brumeuse. Ils sont obnubilés par la crise économique et sociale qui ruine leur quotidien immédiat.

Bien sûr, les gens réalisent qu'ils n'ont pas d'eau au robinet mais ils ne comprennent pas pourquoi et pourquoi il y a autant de coupures l'été, constate Samia Mouheli. Ils sont trop occupés à essayer de trouver à manger et un travail. Pour eux, l'environnement, cela concerne la bourgeoisie et les gens très éduqués, ce n'est pas pour le peuple.

Par ailleurs, les problèmes liés à la gestion des déchets solides se sont multipliés, surtout aux niveaux de la collecte et de l'évacuation. Les 66 décharges du pays sont pour la plupart sauvages, provoquant des dégâts considérables sur l'environnement et entraînant aussi de graves problèmes de santé publique. Sans parler des stations d'épuration, dont beaucoup fonctionnent mal ou pas du tout.

Les autorités tunisiennes ont-elles pris la mesure de l'ampleur du changement climatique et du défi environnemental ? Oui, parce qu'elles ont mis la barre très haute dans leur contribution à l'accord climatique de Paris, avec un engagement de réduction de 43% de la production de CO2 et un objectif de 30% d'énergie renouvelable d'ici 2030. Des objectifs jugés irréalistes par les associations environnementales, notamment parce qu'ils ne prennent pas en compte le secteur des transports.

Menaces sur le tourisme

La Tunisie a bâti son image sur la douceur de son soleil éternel et de ses plages de sable fin, qui lui ont permis d'attirer de nombreux touristes, source de précieuses devises pour l'économie. Ce secteur clé de l'économie fait vivre près de 500 000 personnes. L'objectif du gouvernement est de franchir la barre des 9 millions de visiteurs en 2019.

Mais ce tourisme de masse a un coût environnemental très élevé, notamment en termes de consommation d'eau et de pollution. Avec le changement climatique, cette industrie sera particulièrement touchée dans un avenir proche.

Des études montrent que les côtes vont être endommagées par l'avancée de la mer, affirme Samia Mouheli. On estime que le secteur touristique pourrait perdre 300 000 lits d'hôtels d'ici 2030. La solution serait d'aller vers un tourisme plus adapté, plus écologique et moins massif.

La solution serait d'évoluer vers un tourisme de qualité, hors des sentiers battus pour une clientèle plus aisée ou plus soucieuse de son empreinte écologique. Ce " tourisme vert" passe entre autres par la création de maisons d'hôtes.

Au-delà du tourisme, c'est tout le fonctionnement de l'économie tunisienne qui est en jeu. Les prévisions sont alarmantes. Déjà, certains pensent à développer des ressources en eau non conventionnelle, comme le dessalement d'eau de mer ou d'eau saumâtre.

Elles pourraient répondre à quelques besoins urgents et ponctuels. Aujourd'hui, trois usines de dessalement sont en cours de réalisation (à Djerba, à Zarat dans le gouvernorat de Gabès et à Sfax). Mais ce n'est pas la panacée. Cette technologie coûte cher. Elle est aussi très controversée sur le plan environnemental.

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La Tunisie en première ligne du changement climatique

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Attention danger ! La Tunisie est en première ligne du réchauffement climatique. Les ressources naturelles locales déjà limitées - l'eau et les sols - sont soumises à une intense pression de la part des activités humaines (agriculture, mines, industries, tourisme) concentrées dans les zones côtières.

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Réchauffement climatique en Tunisie : Plages et ressources maritimes menacées !

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Réchauffement climatique en Tunisie : Plages et ressources maritimes menacées !

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Tourisme et pêche représentent deux activités économiques des plus dynamiques en Tunisie. Or, ces deux secteurs risquent d'être grandement affectés, dans quelques années, par des troubles environnementaux et climatiques impactant le littoral. La montée de la température de l'air et de l'eau bouleverse l'écosystème aquatique et la répartition des espèces.

A Kerkennah, Djerba et au golfe de Hammamet, certaines parties du littoral risquent d'être englouties sous l'effet de la montée de l'eau de mer conjuguée à la hausse de sa température. Dans quelques décennies, 4500 hectares du golf de Hammamet comme des îles de Kerkennah (soit 30% de la surface de l'île) seraient submergés par la mer. 3400 hectares de l'île de Djerba connaîtraient le même sort. Et ce ne sont que les premiers d'une longue liste de zones exposées au péril de l'érosion avec des risques de salinisation et de submersion. Ce scénario ne relève pas de la science-fiction mais il s'agit des estimations officielles du ministère de l'Environnement.

" Il a été démontré qu'en cas d'augmentation globale de la température moyenne de 2°C, cette région, à laquelle appartient la Tunisie, subirait un réchauffement de 1°C à 3°C. Ce réchauffement serait plus prononcé dans la zone continentale que côtière et prendra place pendant la saison estivale, essentiellement, sous forme de vagues de chaleur surtout dans le sud de la Méditerranée ", avance le rapport dudit ministère intitulé " Evaluation de la vulnérabilité, des impacts du changement climatique et des mesures d'adaptation en Tunisie " à l'horizon 2020-2050. Outre les vagues de chaleur, les inondations ou la sécheresse, la Tunisie fait face à la hausse du niveau de la mer qui atteindrait 50 cm d'ici la fin de ce siècle, selon le ministère de l'Environnement.

Elévation accélérée du niveau de la mer

Les quatre zones dont les plages sont les plus exposées ? Le golfe de Hammamet (40% des plages), Tunis (30% des plages), Kerkennah (14% des plages) et Djerba (24% des plages), selon le rapport évoqué. Le processus est enclenché et la menace est déjà palpable : 127 km des plages ont déjà subi une érosion. Le retrait du rivage est estimé entre 0,5 et 1,5m/an. Ce taux peut atteindre une valeur extrême de 5 m/an dans certaines zones fragilisées par toutes sortes de constructions. Ghar el Melh (Bizerte), Djerba Aghir (Médenine), Soliman (Nabeul) et Ezzahra (Ben Arous) sont résolument touchés par ce phénomène. Le document officiel du ministère de l'Environnement avance le chiffre de 40% des plages et des côtes basses estimées " de moyennement vulnérables à très vulnérables ".

" La fonte des glaces du Groenland a provoqué une montée du niveau de la mer à peu près partout sur la surface du globe ", explique Manel Ben Ismail, présidente de l'association Notre Grand bleu. Et de poursuivre : " Certains phénomènes comme la montée d'eau de mer, auraient pu être des cycliques et tout à fait normaux mais leur accélération les a rendus préoccupants ", ajoute-t-elle. Et elle affirme observer ce même phénomène à Monastir et à Sousse.

Ces risques sont d'autant plus inquiétants en Tunisie puisqu'ils sont liés à la localisation des nappes phréatiques essentiellement sur le littoral. La montée de l'eau de mer épuiserait les nappes profondes sollicitées pour remédier au manque d'eau dans les zones à forte densité de population, également concentration de plusieurs activités économiques. " Une intrusion marine entraînerait la perte de 53% des réserves actuelles des nappes phréatiques littorales ", souligne le rapport du ministère de l'Environnement. Les secteurs de l'agriculture et du tourisme seront durement affectés et environ 35000 emplois (soit 1% de la population active) disparaîtraient, prédit le rapport.

Ecosystème marin bouleversé

La hausse de la température de l'air et de l'eau de mer n'est pas sans répercussions sur l'écosystème marin. Prolifération de certaines espèces, disparition d'autres, poissons morts échoués sur les plages ou algues rouges couvrant d'autres, autant d'indicateurs préoccupants. Selon Ben Ismail, les changements de la salinité de la mer et du niveau d'oxygène causés par la hausse de la température font apparaitre certaines espèces et fuir d'autres. " Des espèces invasives, en provenance de la mer rouge via le canal de Suez ou du détroit de Gibraltar comme le poisson Lapin ou le poisson Lion, arrivent en méditerranée ", souligne-t-elle.

Autre manifestation du déséquilibre de l'écosystème, l'apparition massive ces dernières années des crabes bleus. Prédateur marin venu de l'océan Indien, le crabe bleu se nourrit des seiches, crevettes ou poissons fins. Surnommé " Daech " par les pêcheurs kerkenniens, cette espèce est devenue la proie de ces derniers, prisée désormais pour l'importation, après avoir causé de grands dégâts sur la faune maritime et même les filets de pêche. La prolifération de ces espèces est notamment liée à la diminution du nombre d'autres comme le phoque moine de Méditerranée (en voie d'extinction), le thon ou encore les tortues, d'après la représentante de l'association Notre Grand Bleu. Ben Ismail explique les conséquences désastreuses de la hausse de la température de la mer défavorable aux mâles d'où un déséquilibre affectant grandement le système de reproduction des tortues de mer. Un danger qui motive le lancement par l'association d'un projet de mise en place de capteurs en mer ayant pour but de surveiller la température de l'eau.

Nidhal Attia spécialisé en biologie marine et chargé de la question environnementale au sein de la Fondation Heinrich-Böll, évoque également l'accroissement d'espèces gélatineuses comme les méduses et les vélelles. A la recherche de leur nourriture, les méduses se rapprochent de en plus des côtes avec le réchauffement des eaux. D'autres phénomènes attirent l'attention comme les algues rouges et la quantité importante de poissons morts rejetés par la mer, comme récemment à Sidi Mansour à Sfax. " Ces algues marines microscopiques apparaissent en cas de pics de chaleurs et de manque d'oxygène dans l'eau ", explique Attia.

Malgré le caractère cyclique de certains de ces phénomènes, Attia et Ben Ismail insistent sur le fait que leur accélération est alarmante surtout face à l'absence de moyens d'adaptation et la persistance de la pollution et de la surpêche.

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Réchauffement climatique en Tunisie : Plages et ressources maritimes menacées !

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Tourisme et pêche représentent deux activités économiques des plus dynamiques en Tunisie. Or, ces deux secteurs risquent d'être grandement affectés, dans quelques années, par des troubles environnementaux et climatiques impactant le littoral. La montée de la température de l'air et de l'eau bouleverse l'écosystème aquatique et la répartition des espèces.

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Vulnérabilité côtière alarmante des plages deltaïques et sableuses d'Afrique du Nord

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Vulnérabilité côtière alarmante des plages deltaïques et sableuses d'Afrique du Nord

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Introduction

Aridification is globally sensed with an observable spread of desertic regions to coastal areas due to the changes in both multidecadal and interdecadal precipitation patterns. Today, arid coasts represent an increasing portion of the world's coastline Fig. 6 A and harbor several high population urban areas. In particular, most drying trends in the last few decades are observed in Africa and Eurasia around the Eastern Mediterranean Basin. This increased aridification is causing abrupt changes in coastal dynamics arising from variations in sedimentation and erosion regimes, mostly in sandy and deltaic shorelines. Moreover, the precipitous urban growth and damming of rivers in these coastal arid areas is accentuating sandy beach erosion, causing abnormal retreat rates. The population of the Mediterranean Basin grew from 276 M in 1970 to 522 M in 2019. This represents an increase trend of 70% over the last fifty years and is set to rise to over 529 M by 2025. This rapid population growth results in a high population density in coastal areas, especially in North Africa, leading to significant exploitation of the coastal resources and their subsequent deterioration. Such pronounced and rapid degradations are materialized in widely observable shoreline retreats, increased coastal flooding and seawater intrusion in coastal aquifers.

Several of these short and midterm coastal degradations resulting from anthropogenic factors such as urbanization and damming are often inaccurately attributed to sea level rise caused by global warming. This interpretation of the causes of shoreline degradation in these arid areas of North Africa results in an ambiguous assessment of the distribution, amplitude and evolution of coastal vulnerability (physical and socioeconomic), leading to inadequate mitigation policies that only aggravate the damages. For instance, topographic analysis combined with sea-level rise modeling suggests that 1 to 3% of arid coasts extending along Tunisia, Libya, and Egypt are at high risk from future sea submersion by 2100 due to a mean sea level rise of 1.11 m under the RCP8.5 scenario in the IPCC fifth assessment report AR5. The above will cause severe shoreline retreat by several tens of meters along extensive swaths of the Mediterranean shoreline. Amrouni et al. suggests that such rates are already observable across extensive parts of the Tunisian coasts in the Gulf of Hammamet and that they are driven by environmental anthropogenic drivers rather than climatic ones. Even though the Mediterranean Basin consists of three fluctuating climatic regions-temperate, semi-arid and arid, which are characterized by changes in precipitation patterns-several localized environmental anthropogenic factors could have more potent and imminent impacts on coastal dynamics than long-term projected sea-level rise. In arid areas, urbanized coastal regions and notably sandy and deltaic beaches can exhibit severe sediment imbalance associated with the obstruction of sediment flow to the shoreline by man-made obstacles, such as dams and other water diversions and extensive concrete-covered areas, causing abnormal retreats along tens to hundreds of kilometers of the shoreline. The resulting observed localized land submersion can be confused with global sea-level rise that occurs on the continental scale.

The sedimentary coasts bordering the Mediterranean Basin are mainly formed by terrestrial and marine-biogenic material. The terrestrial sediment discharged into the sea has been provided by the deltaic rivers throughout the last millennium. The buildup of multiple dams in river catchments in recent decades, however, has significantly reduced the sediment transport of rivers to the coastlines,such is the case for both the Nile and the Medjerda Rivers in Egypt and Tunis, respectively. Lacking their fluvial discharge supply, the downstream plains suffer from severe shoreline retreat and coastal aquifer salinization.

A longer observation period along with high-resolution sediment budget studies are necessary to quantify the extent to which continued trapping of sediment behind dams is impacting the overall deltas' stabilities in the Mediterranean Basin.

It is important to note that the arid North African coasts located in the central and eastern Mediterranean Basin, extending over 4633 km from the Gulf of Tunis to the Nile Delta, are among the world's regions of highest population density and growth for the last few decades.

To assess the origin, amplitude and extent of coastal vulnerabilities, we generate maps of the Coastal Vulnerability Index (CVI) and the Socioeconomic Vulnerability Index (SVI) for coasts on both sides of the Mediterranean Basin Fig. 1A to benchmark the vulnerability of North African coasts Fig. 1 B against other areas of the basin. In our study, we define physical vulnerability as the response of the coast to sea-related natural hazards such as tsunamis, sea level rise, submersion and wave storminess. Socioeconomic vulnerability refers to the social and economic conditions of a given population that determine its resilience and ability to cope with or adapt to the coastal hazards as summarized above.

( A) Contextual map of our study area; the arid North African coast mainly constituted of ( B) deltaic plains and sandy shores and ( C) the location and characteristics of our main study site in the Gulf of Tunis. The geomorphological characteristics and the tidal amplitude information of the Mediterranean coast are based on data from. The coastal characteristics of both Tunisia and Egypt are based on data from APAL and Frihy and El-Sayed.

We use the western bay of the Gulf of Tunis (WBGT) Fig. 1 C as a primary study site in addition to two other secondary sites along the coasts of Tripoli and the Nile Delta to assess the vulnerability of the low latitude deltaic zones to shorelines retreat. We use GIS-based multi-criteria approaches and the combination of CVI and SVI indices within the analytic hierarchy process (AHP) integrated within the statistical Integrated Coastal Vulnerability Index (ICVI) to generate vulnerability maps of the arid North African coasts located in the central and eastern parts of the Mediterranean Basin. The primary objective of mapping the different vulnerability indices is to provide a single metric that reflects several physical and economic parameters assimilated from different datasets in order to identify zones with high vulnerability and to assess proper mitigation strategies. In light of the origins, evolution and extent of these vulnerabilities, we discuss the socioeconomic implications of these different coastal indices, most notably for food security and migration fluxes in the southern part of the Mediterranean Basin. The study sites and methods are detailed in the supplementary material.

Results

Taking into account the physical and socioeconomic drivers in North Africa's Mediterranean shores, we first assess the large-scale vulnerability of the whole coast, and then we focus on the key areas of the Gulf of Tunis in Tunisia, the shores of the Nile Delta in Egypt, and the Tripoli coast in Libya.

Large-scale vulnerabilities along the North African coast

Our assessment of the vulnerabilities along all the arid deltaic and sandy beaches of the North African coast is performed by computing the geographical distribution of three parameters: (1) the coastal vulnerability index (CVI), (2) the socioeconomic vulnerability index (SVI) and (3) the Integrated Coastal Vulnerability Index (ICVI) as follows:

Coastal vulnerability index (CVI)

The CVI map of North African arid coasts Fig. 2 A shows the extent of vulnerabilities in coastal zones. The physical-based CVI values range from 1.43 to 4.87. Gornitz classify vulnerability ratings according to four classes of risks: low (1.43 to 2.29), moderate (2.29 to 3.15), high (3.15 to 4.01), and very high-risk areas (4.01 to 4.87).

Vulnerability scale for the three indices characterizing the risk to immersion in the North African coasts. ( A) Coastal Vulnerability Index (CVI); ( B) Socioeconomic Vulnerability Index (SVI) and ( C) Integrated Coastal Vulnerability Index (ICVI). Population number in urban areas are derived from CIESIN.

As shown in Fig. 2 A, 48% of the North African coast presents very high risk values. From the center of the Mediterranean Basin to its eastern coasts, the CVI spatial distribution suggests that the very highly vulnerable areas are located along the northeastern Tunisian coast, with values ranging from 4.6 to 4.7 along the Gulf of Tunis and Gulf of Hammamet coasts and the Kerkennah Islands. Along the central Libyan coast, CVI values ranged from 4.7 to 4.8 along the Gulf of Sirte. Along the deltaic Egyptian coastal plain, CVI values ranged from 4.8 to 4.9 on the coasts of Alexandria.

These CVI classifications suggest that ~ 10% of the investigated coastal areas are moderately vulnerable and 42% are characterized by a low vulnerability index. Those areas with lowest vulnerability are located along the northwestern Tunisian coast with CVI values ranging between 1.9 and 2, along the eastern Libyan coast with a CVI range between 1.6 and 1.7, and along the far west coast of Egypt where values range between 1.8 and 1.9.

Socioeconomic vulnerability index (SVI)

Figure 2 B shows the socioeconomic vulnerability index map for the whole Mediterranean Basin along 18789 km of coastlines. A calculated SVI value from socioeconomic variables has been classified as a dimensionless "risk" variable between 1 and 5 according to the ranks of vulnerability established by Gornitz: low risk (1.9 to 2.67), moderate risk (2.67 to 3.44), high risk (3.44 to 4.21), and very high risk coasts (4.21 to 5).

Mapping of SVI values suggest the following classifications: 22% of the shore is at very high vulnerability, 16% is at high vulnerability, 10% is at moderate vulnerability and 52% of the shore falls under low risk coasts. The highest SVI values are located along coastal urbanized cities such as Ariana (Tunisia) with an average score of 4.8 to 4.9, in Tripoli (Libya) with score values between 4.7 and 4.8 and in Alexandria (Egypt) with a score of 4.8 to 4.9. The Kerkennah Islands located east of the study areas are also marked by a very high risk score ranging between 4.4 and 4.5. The spatial variability map shows that low risk areas are mostly located along the Libyan and the northwest Egyptian coasts with values between 1.9 and 2.4. Only a few hundred kilometres of Tunisian coast falls under moderate risk, with an average score between 2.3 and 2.4.

Integrated coastal vulnerability index (ICVI)

The Integrated Coastal Vulnerability Index (ICVI) is calculated from from Eq. 5 (as described in the supplementary material in section 3.3 (Analytical hierarchical process (AHP)) using the physical-based index CVI and the socioeconomic index SVI. The resulting ICVI values are georeferenced and integrated into the ArcGIS database to generate coastal vulnerability maps along the North African coast as illustrated in Fig. 2 C. ICVI scores range from 1.6 to 4.95, corresponding to the lowest and highest risks, respectively. The total range of ICVI scores is divided into a scale of four equal classes, where each identifies a given risk level for coastal hazards: a very high score (4.13 to 4.95), high score (4.13 to 3.23), moderate score (2.4 to 3.23) and low range (1.6 to 2.4).

Figure 2C suggests that 20% of the North African coast can be classified as a very high-risk area and 27% classified as high risk. The very high to high vulnerability zones extend along northeastern Tunisian and Egyptian coasts. Coasts showing very high-risk vulnerability scores are located in the Gulf of Tunis and the Nile Delta. In particular, the Medjerda delta and the Gulf of Hammamet have ICVI values between 4.3 and 4.6, and in Alexandria we observe values ranging between 4.85 and 4.9 along the sandy barrier of the Lake Burullus. Areas of very high to high vulnerability represent 47% of the North African coast, 71% of the total Tunisian coast, 9% of the Libyan coasts and 70% of the total Egyptian coasts on the Mediterranean Sea. The Kerkennah Island coasts in Tunisia are all classified as very high-risk zones (100% of the 174 km of coastline) with ICVI values ranging from 4.5 to 4.6 Fig. 2 C.

The southeastern Tunisian coast, Libyan coasts and western ridge of the Nile Delta coast show moderate to low-risk vulnerability with values of ICVI ranging between 1 and 2. These moderate to low risk vulnerability areas represent respectively 13% and 40% of the total coastline in our study area as shown in Fig. 2 C.

Localized vulnerability trends in the Gulf of Tunis

The variables used in our localized coastal vulnerability assessment along the WBGT are divided into three major categories: geological, physical and demographic (Table S3). The implementation of these data sets in our vulnerability calculation reveals substantial spatial variability of the vulnerability risk in the WBGT (Supplementary data: Fig. S1A,B). Among the variables considered in our analysis, the coastal elevation and the mean tide range which are primarily indicators of coastal vulnerability risk to submersion and coastal flooding (Supplementary data: Fig. S1A). The shoreline retreat is observed along all the northern part of the Gulf of Tunis with localized very high-risk vulnerability hot spot (Supplementary data: Fig. S1A). The socioeconomic assessment of the embayed coast of the WBGT shows high-risk scores of the land use, settlement and road network variables NE and south of the study area (Supplementary data: Fig. S1 B). The other indicators are low to moderate-risk scores.

We subdivide this localized study zone into four areas as shown in the Fig. 3, in order to assess the vulnerability trends and their associated variables: (1) the area extending from the north to the south of the bay along the Ghar El Melah beaches, (2) the area bordered by the old Medjerda River course (south of the Ghar El Melah Lagoon and covering the Kalâat El Andalous sandy barrier), (3) the area aligned with the new lower Medjerda River course's deltaic plain, and (4) the area south of the WBGT along the Raoued coasts.

Vulnerability scale of physical and socioeconomic variables CVI, SVI and ICVI for the primary study site of the Gulf of Tunis.

The multi vulnerability indicators CVI, SVI and ICVI of the WBGT are mapped in the Fig. 3. The CVI spatial vulnerability distribution map of the coast reveals 15 segments with a unique identity number in its corresponding attribute table. The SVI stretch is subdivided to 11 segments and the ICVI is divided in 13 segments.

Physical drivers

The physical-based CVI values are between 1.52 and 4.75. According to these values, different vulnerability areas were delimited in four classes: low (1.52 to 2.33), moderate (2.33 to 3.13), high (3.13 to 3.93), and very high risk (3.93 to 4.75). A total of 46% of the WBGT coastline has very high-risk values along areas 1, 2 and 3 (red CVI segments in Fig. 3. About 20.5% of the coast is high-risk areas (blue CVI segments in Fig. 3, including most of area 4 and a few meters of beaches in the northern part of area 1 and in the southern part of area 2.

The long-term shoreline movement monitoring calculated by the Digital Shoreline Analysis System along areas 1, 2, 3 and 4 during the years 1882 (4 m), 1936 (2 m), 1974 (2 m), 1988 (20 m), 1999 (20 m) and 2016 (10 m) reveals spatial and temporal variabilities shoreline evolution as mentioned in Supplementary data Fig. S2 and Table S8. In this case, an automatic shoreline detection method using photogrammetric image classification and manual digitization is developed and is fully detailed in.

At the beginning of the twentieth century, area 1 shows positive trend in the End Point Rate (EPR) values between 1882-1936 and 1974 of 1.85 to 3.82 m/year (± 0.16 to 0.27). The erosion trend started from the period of 1988-1999 and 2016 where the EPR values reveals a regression of − 2.39 m/year (± 0.2) to − 5.23 m/year (± 0.2) and an average of Net Shoreline Movement (NSM) values of − 26.37 to − 88.95 m (± 2 to 3.7) respectively (Supplementary data Fig. S2).

The area 2 shows a positive shoreline evolution trend from 1882 to 1936 with an average of NSM of 154.78 m (± 14) but the erosion trend stated since 1936 to 2016 with an increasing trend of the shoreline retreat of EPR of − 11.61 m/year (± 0.16) during the period between 1936 to 1974 to − 32.64 m/year (± 0.2) during the period 1988 to 1999. The highest NSM values are observed along the area 2 with losses of − 1571.88 m (± 6) between 1936 and 1974 (Supplementary data: Table S8).

The area 3 is characterized by a positive shoreline movement rate during the years 1936, 1974 and 1988 with an average of EPR value of 4.33 to 16.72 m/year (± 0.16 to 0.18) (Supplementary data Fig. S2). The erosion trend along the area 3 started since 1988 with a maximum sediment loss of NSM of − 219.13 m (± 2) to 1999. The NSM shows the negative movement values during the last decades between 1999 and 2016, with an average of − 47.69 m (± 3.7).

In the area 4, the early twentieth century period shows a stable shoreline trend with an EPR values of − 0.10 m/year (± 0.27) between 1982 and 1936 and with an EPR values of 8.43 to 2.26 m/year (± 0.18 to 0.2) respectively from 1974-1988-1999. Moreover, the positive shoreline evolution trend is interrupted by a negative period between 1936-1974 when the coast loss is calculated with an average of EPR of − 3.13 m/year (± 0.16) and the NSM values of − 118.82 m (± 6). The fast-urban growth period from 1999 to 2016 experienced an erosion rate with an EPR value of − 1.58 m/year (± 0.22) (Supplementary data Table S8; Fig. S2).

Socioeconomic drivers

For the SVI values the different risk levels range between 2.8 and 4. These ranges are divided into three equal vulnerability risks levels: low (2.8-3.2), moderate (3.2-3.6) and high (3.6-4).The socioeconomic vulnerability variables are in the highly-risk ranges for about 30% of the total Gulf of Tunis as shown in supplementary data (Fig. S1B). The high-risk areas are located in the middle part of the area 1 and along the area 4.The lowest range of values indicates that 57.5% of the coast is at low risk areas along the southern area 1, the area 2 and 3 Fig. 3.Areas with moderate risk level constitute 12.5% of the WBGT coast, in particular in the northern and southern parts of the bay in localized beaches.

Our results suggest that the ICVI index along the WBGT arid coast varies between 1.5 and 4.68. The ranges are divided into three levels: low-risk (1.5-2.56), moderate-risk (2.56-3.62) and high-risk (3.7-4.68) levels.

The ICVI spatial distribution scheme indicates that 65% (~ 26 km) of the WBGT coastal ridge falls under high-risk vulnerability to the rise of sea level. It is mostly located from north to southward on the area 1, 2 and 4. Some localized high-risk zone is present in a several hundred meters in the area 3. About 22.5% (~ 9 km) are characterized by moderate-risk areas mostly located in areas 3 and 4. The lowest scores of ICVI, which represent 12.5% (~ 5 km) of the total coastal length, are located on rocky promontories.

Origins and implications of the coastal vulnerability

Global warming is expected to significantly increase coastal vulnerability due to potential changes in precipitation patterns, floods and of marine storms intensities. Our results suggest that the arid deltaic and sandy beaches of the North African coasts are among the most vulnerable to disturbances from coastal hazards in the central and eastern Mediterranean Basin. Their vulnerability is being increasingly observed during mild to severe weather events that are occurring along these extensive coastlines. For instance, in northeast Tunisia, the Nabeul large flash flood of September 2018 and the Ariana flood in October 2019 brought an average of 90 to 220 mm of rainfall in one hour, respectively, causing both material damages and human losses. Moreover, on October 2019, the Mediterranean coastal areas of Egypt were ravaged by an extremely uncommon "medicane" bringing tropical-like storm-force winds, heavy rainfall and coastal flooding causing severe material and human losses. Since 1980, Mediterranean Sea surface temperatures have increased between 1 and 2 degrees. The warmer sea surface temperature in the eastern part of the Mediterranean Basin is suggested to be the catalyst for such atypical medicane-type storms. An increased occurrence of medicanes in the western Mediterranean Basin and in the Black Sea is projected and could be associated with a reduction of storm tracks in adjoining areas, particularly in the central Mediterranean. Moreover, future extreme wind events reaching speed up to 60 kt are expected to become more frequent in all Mediterranean sub-basins. As these repeatedly extreme and unusual phenomena are occurring along highly vulnerable coasts, more urban damage and environmental impacts are being sensed.

Physical drivers of coastal vulnerability

As mentioned in " Sea level rise, tides and waves" section, the highest values for the different indices of coastal vulnerabilities are observed along the eastern coasts of Tunisia (including the coasts of Kerkennah islands) and along the Gulf of Sirte in the central Libyan coast to the Nile Deltaic coastal plain as shown in Fig. 6 A, B. The observed vulnerabilities can be attributed to three physical factors and a socioeconomic one as discussed below:

Coastal topography

The very high and high vulnerability areas in the North African arid coasts represent 71% of the total Tunisian coast, and 19% of the Libyan coast and 72% of the total Mediterranean Egyptian coast. This high vulnerability values can be partially attributed to the geomorphology of the North African arid coasts where more than its half consist of a sandy ridges, lagoon and salt marsh deposit and alluvial deltaic plain (Table S1). The most vulnerable areas are located in the Low Elevation Coastal Zone (LECZ) of deltaic-plain River such as the Medjerda and the Nile Fig. 2, which includes alluvial plains and coastal lagoons that are almost flat and close to sea level. The low topography of the coastal landforms and the low slope of the beaches represent a priority factor influencing to the high CVI. It explains the very high-risk rate observed over the total coastline of the Kerkennah Island.

Geological and geomorphological settings

The North African arid coasts are characterized by mixed siliciclastic-carbonate sediments from the tertiary and quaternary (i.e. Pleistocene and Tyrrhenian) outcrops. The low-lying plains are filled by alluvial washes and rivers deposits. Moreover, the geological setting and related tectonic movement showed non-negligible subsidence phenomena in those continental shelves such as the Nile Delta coastal areas. As a result of the complex tectonic setting of the Eastern Mediterranean, earthquakes occurred in the vicinity of the Egyptian continental margin both in recent and historical times. Rates of subsidence across the Rosetta and Damietta promontories are significant, ranging from 2.5 to 3.5 mm/year. Similarly, the Medjerda plain undergo a subsidence rate of 10 mm/year (Table S1). The calculated physical indices according to

Gornitz represent a minimum threshold of vulnerability. The highest present-day subsidence rate in high population density areas increase the physical risk vulnerability rating. Physical risk vulnerability herein defined as the geological and geomorphological resistance to disturbances caused by sea-related natural hazards such as tsunamis, sea level rise, submersion and wave storminess.

Sea level rise, tides and waves

The multi-Scale Coastal Vulnerability Index adopted by Thieler and Hammar-Klose classifies the Sea Level Rise as the fifth prior vector factor with 5%. This physical factor is undergoing an increasing rate since the last decades with 3.2 mm/year. The coasts of southern Tunisia and the northeastern Egyptian ones show respectively 4.3 and 4.9 mm/year rates for the sea level rise (Table S1). The associated risks to these SLR observations are increased flooding, accelerated landward saline intrusion, storm surges and shoreline erosion.

The tidal range and the significant wave height are not a majorly weighted variable, as the Mediterranean Basin is a semi-closed sea with a limited wave fetch and under microtidal regime (tides < 2 m) Fig. 1A. The global warming impact is to increases the occurrence and intensity of storm surges. Alternatively, the METEOCEAN Model studies (e.g. Sartini et al. ) suggest that the Mediterranean storm-waves characteristics can also significantly affected by seasonality arising from weather perturbation regimes occurring during different seasons. Several extreme sea storms have recently occurred in Rosetta promontory in Abu-Qir Bay in Egypt Fig. 4D with a maximum value of significant wave height of 4.19 m with a wave period of 10.7 s observed in November 1986 from northwesterly direction. According to Iskander, measured wave records along the Nile Delta coasts from 1985 to 2010 reveals increases in sea wave height trend by a rate ranging from 2.6 to 2.9 cm/year. Moreover, in the northeastern Tunisian coasts, the incident sea waves height records reach 5.5 m in winter from the Northeast Fig. 4B. The geomorphology of the North African arid coasts reveals a succession of drift and embayed swash beaches shaped by waves arriving obliquely and parallel to the shore respectively,mainly supplied by both terrestrial material and offshore supplies Fig. 1 A. Thus, the coastal sediment budget equilibrium is depending of the terrestrial and net offshore supply, which are disturbed by damming and urban growth. Hence, the negative sediment unbalance arising from increased occurrence of coastal hazardous weather events combined with sediment trapping endanger beach stability causing the alarming shoreline erosion and is responsible of the high coastal vulnerability observed near urban areas.

( A) Temporal evolution of the flooding events in the Medjerda River and ( C) Nile catchments, for the last century; ( B) Marine storms occurrence from 1980 to 2020 in the WBGT and ( D) Nile Delta. Statistical data are collected in the stations of Tunis Carthage (Tunisia) and Cairo (Egypt). The significant wave height was established from the data of the historical records along the Tunisian and the Nile Delta Coasts.

Moreover, the damming of rivers obstructs sediments transports delivery to the coastal zones, depriving the ecosystems from the minerals and nutrients they carry. Maavara et al. ecological model prediction for the midcentury, suggests that more than half of the worldwide rivers flowing to the sea will experience greater removal of silicon over nitrogen and phosphorus, as a consequence of increasing constructions of hydroelectric dams. The above have an impact on the role of diatoms in nearshore marine production, as they are increasingly outcompeted by other, potentially harmful, algae that do not need silicon to grow.

Shoreline multi-decadal dynamic

Shoreline evolution is the physical variable considered as a crucial visual indicator of the coastal vulnerability to natural hazards. The natural and anthropogenic drivers control the temporal trends of the shoreline dynamic. Our localized CVI assessment along the Tunisian coasts suggests that the highest vulnerable classes extend over 46% of the WBGT along the areas 1, 2, 3 and 4 (supplementary material: Fig. S1A,B). Those areas are also the most eroded with a maximum NSM negative value during the last multi-decades period (Supplementary material, Table S8).

The long-term DSAS evolution suggests two evolution trends of the embayed sedimentary and deltaic plain areas: (1) the natural dynamic and (2) the anthropogenic one.

The natural response at the beginning of the twentieth century shows a positive evolution of the gulf of Tunis's sandy beaches. The active yield discharge of the old Medjerda River course associated with the offshore bioclastic materials supplied the coasts and the shores are accreting with an accretion rate > 1 m/year. Even so, we observe an erosion trend of the southern bay stretch (area 4) between the period of 1936 to 1974 when the coast loss is calculated with an average of EPR of − 3.13 m/year (± 0.16) and the NSM values of − 118.82 m (± 6). During the early 1900s, several droughts and irregularity in the rainfall's periods have been recorded which have diminished the sediment discharge fluxes of the Medjerda River such as the flood of the upstream Delta occurring in March 1973 with a maximum water flow of 3500 m ³/s Fig. 4 A.

The coastal sandy barrier in the area 4 is bordering the arid paralic sedimentary system of the Ariana' sabkha Fig. 1 C. It has been a closed lagoon from 1300 to 2200 BP and is filled by the wave reworking action of the NE migration of the Medjerda terrestrial flume associated with subsidence due to local Quaternary tectonic movement associated with NW-SE normal fault and isostatic post-glacial fluctuation due to hydro-climatic factors.

The shoreline evolution during the last few decades is characterized by severe erosion trend, especially at the area 2 with a value of EPR up to − 10 ± 0.2 m/year. Hzami et al., report similar observation along this coastal area with maximum rates of retreat by − 20 ± 0.15 m/year.

The alarming NSM values recorded along the area 2 with a maximum value of − 1571.88 m (± 6 m) between 1936 to 2016 is related to the anthropogenic drivers. Moreover, the deviation of the natural course of the Medjerda River since 1936 southward, the establishment of port dikes since 1974 and the dam building in 1982 have all considerably reduced and disturbed the sediment discharge to the coast Fig. 5 A. The shoreline retreat accentuates the coastal vulnerability of the low-lying less-supplied areas.

Observed shoreline retreat and deterioration between 1974 and 2019 in the coasts of ( A) Medjerda and ( B) Nile River delta plain. The numbers indicate the evolution of key features in the land coverage in Medjerda Delta ( A) (1) indicate the change in wetlands evolution transforming cultivate wetlands to salt marsh-lakes landforms and (2) indicates the alarming reduction in sandy spit areas; in Nile Delta ( B) (1) indicates the natural landforms classes disappearance and replaced by the land use occupation and cultivated crops and (2) The critical erosion of the Rosetta Mouth. Red dotted line refers to the limitation of the Coastal RiskAreas to Sea Level Rise by 2100 according to Kulp et al..

Similarly, the shoreline retreat and the reduction in sand supply in the coastline of the Nile Delta are attributed to the construction of the Aswan High Dam in 1960s. The high erosion rate in the Nile Delta coasts between 1955 and 1983 is − 114 m/year, caused by sediment trapping as a consequence of the river damming (Fig. 4C) and the physical imbalance of the coastal dynamics caused by maritime structures Fig. 5 B. Both of these factors contribute to the very high-risk scores of vulnerabilities observed along the Nile Delta front and prodelta deposits. The low coastal vulnerability risk for Libyan coasts is attributed to balance in coastal sediment budget due to the absence permanent network of flowing rivers feeding the shores and the relatively higher coastal slopes.

Flows replenishing the coastlines in the Mediterranean basin are continuously being degraded in term of water quality due natural drivers such as lower precipitations and heatwaves as well as anthropogenic drivers such as damming, pollution and overexploitation. This degradation is more accentuated in the southern part of the Mediterranean basin where coastal wetlands and nearshore marine ecosystems hosting fishery resources are observing lower productivity arising from degradation of flow quality and its depletion from several essential mineral and nutritive. The above have severe impacts on both agriculture, fisheries and aquaculture, hence compromising the food security and the economical sustainability of the most arid parts of the Mediterranean coastline that is already suffering from overfishing and abrupt growth in coastal urban development.

Urban growth in coastal areas

In our investigation, the socioeconomic variables are derived from the population density, coastal land-use, road networks and settlements. The SVI scores helps assess the vulnerability of the coastal population as more than 30% of the population of the North African arid coastlines in coastal urban areas. In the socioeconomic vulnerability map Fig. 2B, we note that the very higher SVI values are located around areas with high urban growth (Table S1). According the pairwise comparison of the socioeconomic variable (Table S5) the population density is a priority parameter per 60% than other variables as coastal land-use, road networks and settlements.

In Tunisia, the socioeconomic vulnerability index reveals very high scores of 4.8 and 4.9. The Tunisian population growth rate is about 1.03% over the last decades (between 2004 and 2014), the average population density is about 700 persons/km ² and the urbanization rate are increasing by 65%.The increasing population density located in the coast of the gulf of Tunis's during the last decades (2004-2014) is about 87% (Table S1).

The shores in Egypt show the same high socioeconomic vulnerability ratings, with a score of 4.8 to 4.9. The Egyptian population growth rate over the last decade is estimated to average above 2%, with development that is dramatically urban close to 50%. In the Nile Delta, the population density averages 1000 persons/km ² with a growth rate of 62.6% along the Nile Delta over the 2005 to 2017 period as shown in Table S1.

The highly urbanized areas in the Libyan coasts such as the coasts of the city of Tripoli experiment a very high social vulnerability rating between 4.7 and 4.8. The Libyan population growth rate is estimated to be 1.45%, with development that is dramatically urban ~ 80% The average population density in Tripoli is about 200 persons/km ².

Our regional assessment for the coastal vulnerability over the North African arid coasts that is mostly constituted of sandy beaches is consistent with the results of the Global Projection Model of Coastal Vulnerability (GPMCV) in, which estimated the potential disappearance of 50% of the global distribution of sandy beaches in the low elevation coastal zone by 2050. Even though the North African sandy coasts were not considered in the GPMCV analysis, due to the lack of publicly available data for the area to the investigators, our study here in address this deficiency and confirm that the extent and amplitude of the vulnerability of arid coasts of North Africa is alarming.

The geographical extension of the high and very-high coastal and social vulnerabilities over tens to hundreds of kilometers impose stringent multidimensional management schemes to mitigate their impacts especially in urban areas. For instance, in the Nile Delta front and prodelta deposits is ongoing armoring with seawalls and jetties along the shorelines of both cities of Alexandria and Rosette. Similarly, in the Gulf of Tunis, to protect urban areas from marine submersions, seawalls and breakwater have been installed since the severe damages caused by the storm surge of 1981. The implementation of these solutions is costly and will add additional stress to the local economies.

Coastal vulnerability and out-migration

Arid coasts represent more than 12% of the world's coastline Fig. 6A and include several high population urban areas Fig. 6A mainly in the west coast of the United States, North Africa, the Persian Gulf, the Eastern coast of Australia as well as other areas in south America and Africa. Particularly, the arid deltaic and sandy shores of North Africa represent one of the most widespread coastal vulnerability Fig. 6B and have been associated with one of the most rapid increases in coastal urban populations of 87% and 62.6% over the last decades for both the Tunisian and Egyptian coasts respectively. The resulting environmental impacts of the rapid urban growth is the main driver for their high socioeconomic vulnerability Fig. 6C. The integrated coastal vulnerability is the result of both the combination of these physical and socioeconomic vulnerabilities and is the primary driver for significant increases in out-migration flow rates by 0.5 M (~ 62%) and 6.7 M (~ 248%) in Tunisia and Egypt respectively from 2000 to 2016, both factoring in a population of 19 M Fig. 6 D.

( A) Distribution of the world arid and semi-arid coasts; ( B) & ( C) Coastal and Social Vulnerabilities Indices (CVI & SVI) of the coasts of North Africa as compared to the ones of the eastern Mediterranean Basin; ( D) Integrated Coastal Vulnerability Index (ICVI) correlated to population migratory outflows between 2000 and 2016. The arid and semi-arid coastal global geographical distribution data is from Meslier and DiRuggiero.

In Fig. 6 C we note that the highest socioeconomic vulnerability index values correlate with areas with the most urban land use and highest population growth rate. While there are naturally hazardous coastal events that increase the coastal vulnerability, their frequency, intensity and impacts are being affected by anthropogenic drivers. Moreover, Newton and Weichselgartner suggest two factors that increase coastal vulnerability. The first is the increase of Sea Surface Temperature (SST) which catalyzes storm occurrence, and the second is the continuous shore subsidence arising from over-extraction of coastal aquifers. Our results suggest that shoreline retreat resulting from anthropogenic tapping of sediment discharge to the coast is the main factor for coastal vulnerability in arid areas of North Africa, surpassing the two other factors suggested by Newton and Weichselgartner.

For instance, the North African arid coasts experience severe shoreline retreat with erosion rates exceeding − 1 to − 5 m/year that accelerate salt intrusion in shallow coastal aquifers ~ 5 km inland causing degradation of near-coastal vegetation coverage by 18%. In particular, the coastal aquifers in the Gulf of Tunis have been substantially overexploited in the last few decades, with a water budget deficit rate of 3.9 Mm ³/year in 1996. Additionally, high salinity levels with total dissolved solids (TDS) greater than 4 g/l are being widely observed in WBGT, mainly related to seawater intrusion and the formation of swamps.

This degradation of aquifer water quality results in a degradation of the soil quality leading to a substantial decrease in crop production that has yet to be quantified in our study area but can unambiguously be assessed from the rapid increase in food prices. The extent and amplitude of these damages to the agricultural terrains as a result of the coastal vulnerabilities observed for both Tunisia and Egypt correlate with an increasing in out-migration flow. It is important to recall that in both economies, agricultural activities account for the majority of the work force mostly constituted of youth. Hence degradation in agricultural terrains is a driver for youth unemployment in these arid areas and out-migration to nearby economically prosperous areas. Out-migration flows have been related to the population's vulnerability to natural hazards, including floods, hurricanes and coastal erosion, the North African arid coasts are no exception to this link. Moreover, McLeman suggests that climate change will generate higher rates of out-migration. The climatic driver may be closely interwoven with other factors that it is difficult to individually deconvolve, environmental and human drivers will not only cause, but will rather amplify existing demographic trends of out-migration to urban areas.

Conclusion

Quantifying the physical and socioeconomic coastal vulnerability of arid areas of North Africa is crucial for facilitating the implementation of flood risk management and protection for highly populated urban areas, as well as agricultural terrain. Moreover, it is crucial to forecast these vulnerabilities in light of the predicted rise of sea surface temperatures, which are resulting in increased coastal flooding from severe weather events in the Mediterranean Basin. To achieve this objective, we use three indicators: the Coastal Vulnerability Index (CVI), Socioeconomic Vulnerability Index (SVI) and Integrated Coastal Vulnerability Index (ICVI) to evaluate the physical and socioeconomic coastal parameters that govern the risk of coastal submersion. We use a GIS-based multi-criteria approach and the analytic hierarchy process for the distribution and assessment of the above three indices to define coastal vulnerability to sea-level rise and natural hazards along the coastal arid areas of North Africa. Based on the combined CVI and SVI values, the ICVI reveals that 20% and 27% of Mediterranean coast are characterized by high to very high vulnerability, respectively. In particular, we observe that the arid North African coasts of Tunisia, Libya and Egypt show highest risk scores of vulnerability indices of respectively 71%, 9% and 70% to sea level rise, which is expected to reach 1.11 m by 2100. The areas of highest vulnerability are identified in both the Gulf of Tunis and the Nile Delta and are mainly attributed to anthropogenic factors such as damming and urbanization, correlated with the rapid increase in coastal urban populations by 87% and 62.6%, respectively, over the last decades. Lower vulnerability scores are observed along Libyan coasts with low populations and a balanced sediment budget.

We observe that the arid North African coasts of Tunisia and Egypt, with a total population of 19 M, show very high vulnerability risk scores of 71% and 70% respectively, extending along hundreds of kilometers of coastline that makes both of these areas the largest vulnerability zones in the central and eastern Mediterranean Basin. These unusually extensive high-vulnerability areas are also correlated with observed increases in net population migration rates from Tunisia and Egypt by 0.5 M (62%) and 6.7 M (248%) respectively from 2000 to 2016. The high coastal vulnerability of both the Gulf of Tunis and the Nile Delta are found to be primarily the result of anthropogenic drivers of damming and urbanization growth over the last decades rather than the effects of global warming. We suggest that the amplitude and extent of these coastal vulnerabilities are causing significant deterioration in coastal aquifers and hence in crop production, thereby compromising food security and resulting in out-migration trends. The evolution of these vulnerability maps will be crucial for building better policies for the governance of land use in coastal areas and increasing awareness of the extent of future coastal hazards.

Methods

We adopt the approach of the Multi-Scale Coastal and Socioeconomic Vulnerability Index developed by Gornitz and Kanciruk and applied by McLaughlin and Cooper. The methodology is developed for both regional and local scales and is based on three main steps: (1) selecting geological, physical and social variables and their impacts at the local scale,(2) using GIS and remote sensing (i.e. ArcGIS 10.2 and ENVI 5) to map physical and socioeconomic variables,and (3) mapping the Coastal Vulnerability Index (CVI) and the Socioeconomic Vulnerability Index (SVI) and defining the Integrated Coastal Vulnerability Index (ICVI) for the study areas.

The Coastal Vulnerability Index (CVI) is calculated using qualitative parameters (1) geomorphology,(2) coastal slope and (3) coastal elevation, and quantitative ones such as (4) shoreline retreat rate, (5) sea-level rise, (6) mean wave height and (7) mean tide range as dimensionless "risk" variables. In our investigation, seven geological and physical variables mentioned above are used to calculate the CVI as listed in Table S2. These parameters are detailed in supplementary material in Section 3 (Mapping coastal vulnerability). A mesh with each element sized at 4000 m by 4000 m is used to calculate the above indices for the arid areas of the North African coast. A finer mesh with elements size of 150 m by 300 m is used for our validation site, the Gulf of Tunis study area.

For the Socioeconomic Vulnerability Index (SVI), we use the same method by combining four quantitative socioeconomic parameters: (1) population density, (2) land use, (3) road network and (4) settlement (Table S2). These parameters described in supplementary material are not exhaustive, but they are relevant for the social vulnerability status of the study area.

The AHP method developed by Saaty is summarized in the Section 3.3 (Analytical hierarchical process (AHP)) of the supplementary material and is used to determine the weighing factors needed with the help of a priority matrix. First, pairwise comparisons are carried out for all variables and the matrix is completed by assigning a relative dominant value between 1 and 9 (Table S4).

Acknowledgements

The authors are grateful to Prof. Mustapha Meghraoui from the Institut de Physique du Globe in Strasbourg and Dr. Claudine Dieulin † from HydroSciences, IRD in Montpellier respectively for their insights on subsidence dynamic and photogrammetry of coastal areas that helped improve this manuscript. The authors are also grateful to Prof. Hechmi Missaoui from the National Institute of Marine Sciences and Technologies, University of Carthage, Tunis, for his valuable discussion about the fishery and aquatic ressources that helped improve this manuscript. In addition, the authors thank Dr. Elizabeth M. Palmer, from the University of Southern California, for her suggestions and edits to the final manuscript. This research is funded by the National Institute of Marine Sciences and Technologies in Tunisia and the Arid and Water Research Center at the University of Southern California. PhD students Hzami, is funded under a support from the Zumberge Research and Innovation Fund of the University of Southern California and the support from the PHC French-Tunisian research program RYSCMED award # 16G-1005.

Author information

Affiliations

1. Faculty of Sciences of Tunis, University of Tunis El Manar, Tunis, Tunisia

Abderraouf Hzami & Saâdi Abdeljaouad

2. Viterbi School of Engineering, University of Southern California (USC), 3737 Watt Way, Powell Hall of Engineering, Office 502, Los Angeles, CA, 90089-1112, USA

Essam Heggy

3. Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, CA, USA

Essam Heggy

4. National Institute of Marine Sciences and Technologies, University of Carthage, Tunis, Tunisia

Oula Amrouni

5. HydroSciences Laboratory, IRD, CNRS, University of Montpellier, Montpellier, France

Gil Mahé

6. Institute of Geography and Planning, University of Nantes, Nantes, France

Mohamed Maanan

Contributions

A.H., E.H. and O.A. conceived the study and wrote the manuscript. G.M. supported the model development. G.M and M.M edited the paper and provided comments. S.A provided physical and socioeconomic data for the implications study.

Corresponding author

Correspondence to Essam Heggy.

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Competing interests

The authors declare no competing interests.

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Hzami, A., Heggy, E., Amrouni, O. et al. Alarming coastal vulnerability of the deltaic and sandy beaches of North Africa. Sci Rep 11, 2320 (2021). https://doi.org/10.1038/s41598-020-77926-x
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Further reading

Youssef M. Youssef

, Khaled S. Gemail

, Michiaki Sugita

, Mohammed AlBarqawy

, Mostafa A. Teama

, Magaly Koch

& Saada A. Saada

Surveys in Geophysics (2021)

Zenhom E. Salem

& Samia S. Hasan

Arabian Journal of Geosciences (2021)

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Alarming coastal vulnerability of the deltaic and sandy beaches of North Africa - Scientific Reports

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The arid coasts of North Africa, extending over 4633 km from the Gulf of Tunis to the Nile Delta, are undergoing pronounced shoreline retreats and coastal floodings that are reported as a consequence of the ongoing sea level rise resulting from global warming.

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 L'Agence de Protection et d'Aménagement du Littoral (APAL)

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 L'Agence de Protection et d'Aménagement du Littoral (APAL)

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Bizerte
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Ariana
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Ben arous
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Nabeul
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Documents administratifs

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SiÃ¨ge social : 02 rue Mohamed Rachid Ridha,1002 Tunis, BelÃ©vdÃ¨re- Tunisie Horaire de travail : de 08h Ã 17h ØªÙ‚Ø¯ÙŠÙ...

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Vers la fin des plages en Méditerranée ?

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Vers la fin des plages en Méditerranée ?

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CONTACTS
Abderaouf Hzami, Faculté des sciences (Université de Tunis El Manar, Tunisie)

Oula Amrouni, Institut national des sciences et technologies de la mer (Université de Carthage, Tunisie)

Gil Mahé, Hydrosciences Montpelier (IRD/CNRS/Université de Montpellier)

Essam Heggy, University of Southern California & Nasa Jet Propulsion Laboratory

PUBLICATIONS La vulnérabilité côtière alarmante des plages deltaïques et sablonneuses d'Afrique du Nord
Abderraouf Hzami, Essam Heggy, Oula Amrouni, Gil Mahé, Mohamed Maanan & Saâdi Abdeljaouad, Alarming Coastal Vulnerability of the Deltaic and Sandy Beaches of North Africa, Scientific Reports, [11, 2320 (2021)], 27 janvier 2021; https://doi.org/10.1038/s41598-020-77926-x

Des côtes sablonneuses menacées par l'érosion Les plages de sable peuvent survivre à l'élévation du niveau de la mer
Michalis I. Vousdoukas , Roshanka Ranasinghe, Lorenzo Mentaschi , Theocharis A. Plomaritis , Panagiotis Athanasiou , Arjen Luijendijk  & Luc Feyen, Sandy coastlines under threat of erosion, Nature Climate Change, 27 octobre 2020
Réponse à : Les plages de sable peuvent survivre à l'élévation du niveau de la mer
J. A. G. Cooper , G. Masselink , G. Coco, A. D. Short, B. Castelle6, K. Rogers , E. Anthony, A. N. Green, J. T. Kelley, O. H. Pilkey & D. W. T. Jackson , Sandy beaches can survive sea-level rise, Nature Climate Change, 27 octobre 2020

Michalis I. Vousdoukas , Roshanka Ranasinghe, Lorenzo Mentaschi , Theocharis A. Plomaritis , Panagiotis Athanasiou , Arjen Luijendijk  & Luc Feyen, Reply to: Sandy beaches can survive sea-level rise, Nature Climate Change, 27 octobre 2020

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Vers la fin des plages du sud de la Méditerranée ? | IRD le Mag'

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L'érosion accélérée des côtes sablonneuses d'Afrique du Nord, qui disparaissent quasiment à vue d'œil, est très alarmante. Les scientifiques s'emploient à en mesurer les effets, en évaluer les impacts et en comprendre les causes, pour proposer des pistes de solutions.

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Evolution du climat et projections climatiques en Tunisie

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Evolution du climat et projections climatiques en Tunisie

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Evolution du climat et projections climatiques en Tunisie

Les projections des températures annuelles moyennes, selon le scénario RCP 4.5, montrent une augmentation aux horizons 2050 et 2100.

Cette hausse varie entre 1°C et 1,8°C à l'horizon 2050, et entre 2°C et 3°C à la fin du siècle. Les bordures littorales du pays au Nord et à l'Est de la Tunisie se réchaufferaient moins vite que la frange ouest et l'extrême Sud.

Evolution de la température moyenne annuelle (en °C) à l'horizon 2050 (A) et à l'horizon 2100 (B) avec le scénario RCP 4.5 (Source : INM)

Les projections climatiques montrent, également, une diminution des précipitations annuelles aux horizons 2050 et 2100 avec une diminution de 5 % à 10 % en 2050, qui s'aggraverait encore en fin de siècle avec une diminution de 5 % à 20 % en 2100.

Néanmoins, à l'horizon 2050, on observe une augmentation de 5% des cumuls de précipitations au Nord-Est du pays (province de Jendouba), souvent touchée par les inondations.

Des disparités spatiales se renforcent à l'horizon 2100 avec des précipitations de plus en plus faibles notamment au centre-ouest du pays (entre Sfax et Gabès notamment) et au niveau de la zone désertique de la Tunisie (gouvernorat de Tataouine).

Evolution des précipitations (en %) à l'horizon 2050 (A) et à l'horizon 2100 (B) avec le scénario RCP 4.5 (Source : INM)

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Evolution du climat et projections climatiques en Tunisie

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Les projections des températures annuelles moyennes, selon le scénario RCP 4.5, montrent une augmentation aux horizons 2050 et 2100. Cette hausse varie entre 1°C et 1,8°C à l'horizon 2050, et entre 2°C et 3°C à la fin du siècle.

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LA CONCENTRATION DES POLLUANTS ENVIRONNEMENTAUX AU NIVEAU DU SOL EN TUNISIE EN SEPTEMBRE 2021

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LA CONCENTRATION DES POLLUANTS ENVIRONNEMENTAUX AU NIVEAU DU SOL EN TUNISIE EN SEPTEMBRE 2021

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Résumé

En Tunisie, la qualité de l'air s'est caractérisée par une amélioration notable au cours du mois de septembre 2021. Les résultats des moyennes mensuelles pour ce mois, en comparaison avec celui du mois d'août 2021, ont montré une baisse du dioxyde de soufre (SO2), du dioxyde d'azote (NO2), du monoxyde de carbone (CO) et de l'ozone (O3) de 22%, 25%, 16% et 2% respectivement, avec l'utilisation des mesures du satellite Sentinel-5P, où ces données ont été analysées et développées à l'Institut National de Météorologie de Tunis.

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La concentration des polluants environnementaux au niveau du sol en Tunisie en septembre 2021

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Résumé En Tunisie, la qualité de l'air s'est caractérisée par une amélioration notable au cours du mois de septembre 2021.

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 La situation hydrique en Tunisie est difficile -

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 La situation hydrique en Tunisie est difficile -

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Mahmoud Elyes Hamza: La situation hydrique en Tunisie est difficile - Tunisie

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Le ministre de l’Agriculture, des Ressources Hydrauliques et de la Pêche, Mahmoud Elyes Hamza a annoncé que la rareté de l’eau est l’un des

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La Tunisie subit les effets du changement climatique, une situation appelée à s’aggraver à l’avenir 

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La Tunisie subit les effets du changement climatique, une situation appelée à s’aggraver à l’avenir 

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La Tunisie subit les effets du changement climatique, une situation appelée à s’aggraver à l’avenir (Parole aux experts) - Gnet news

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La Tunisie a été classée 4ème sur les 30 pays les plus chauds au monde. Avec une température record de 48.9°C enregistrée mardi 10 aout 2021 au nord du pays à Tunis-Carthage, Bizerte et Béja…plus de 5 autres ville ont été classées parmi les plus chaudes en Afrique. En effet, le sirocco, ce vent chau…

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La Tunisie est sérieusement exposée au changement climatique 

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La Tunisie est sérieusement exposée au changement climatique 

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Au moment où partout dans le monde les médias interpellent les experts pour mieux comprendre les catastrophes naturelles que connaissent, par l'effet du réchauffement climatique, plusieurs régions du monde, les journalistes, écologistes et autres experts en environnement tunisiens donnent l'impression qu'eux et la Tunisie ne sont pas concernés par le phénomène. Pourtant, certains éclairages et autres explications auraient pu aider les Tunisiens à prendre conscience de ces aléas naturels et de s'y préparer. D'ailleurs, tous les rapports des think tanks et experts internationaux et nationaux concordent sur un point: " la Tunisie est sérieusement exposée aux risques des changements climatiques ".
Abou SARRA

Au commencement, rappelons succinctement les récentes intempéries soudaines et particulièrement meurtrières dans plusieurs régions du globe.

En Chine, la ville de Zhengzhou, à 700 kilomètres au sud de Pékin, a connu, ces derniers jours, des inondations " extrêmement graves ", de l'aveu même du président chinois, Xi Jinping, dont le pays est pourtant régulièrement sujet à des aléas climatiques lors de la période estivale. La ville a enregistré, en trois jours, l'équivalent de près d'une année de précipitation. Les inondations ont englouti un métro, fait 25 morts et provoqué l'évacuation de 250 000 personnes.

Aux Etats-Unis d'Amérique, la ville de Portland située au nord-ouest du pays, les températures ont atteint, fin juin 2021, un record de 46 degrés. En temps normal, les températures estivales dans cette région du pays sont de 25 degrés. C'est ce que les scientifiques ont appelé "dôme de chaleur", un phénomène lié à un anticyclone de blocage, vaste et très puissant, qui persiste à un même endroit, provoquant la stagnation des masses d'air. Cette canicule, qui a duré plusieurs jours, a entraîné la mort de centaines de personnes aux Etats-Unis et au Canada.

En Europe, l'Allemagne, la Belgique, les Pays-Bas et le Luxembourg, en dépit de la qualité de leurs infrastructures, ont été touchés par des inondations meurtrières : 200 morts au total dont 169 morts en Allemagne, et 31 en Belgique.

Pour la chancelière Angela Merkel qui a fait le déplacement dans la ville la plus touchée d'Allemagne, "ce sont des inondations qui dépassent l'imagination, quand on voit leurs effets sur place".
La Tunisie est sérieusement menacée
Bien que s'inscrivant volontairement sur la voie d'un développement à faible intensité carbone (0,007%) et résilient aux changements climatiques, la Tunisie est concernée malgré elle par le réchauffement climatique.

Les experts internationaux et nationaux sont unanimes : la Tunisie, petit pays méditerranéen aux 1 300 km de côtes, est sérieusement exposée aux impacts du dérèglement climatique, pour peu que les températures augmentent de 1,1 °C d'ici 2030, lit-on dans la littérature des écologistes.

Plus simplement, si rien n'est fait d'ici là, le climat qui prévaut actuellement à Gabès (sud de la Tunis) sera le même qu'à Tunis (nord-est du pays).

L'Institut Jacques Delors, think tank français spécialisé dans la production d'analyses et de propositions géostratégiques multidisciplinaires, estime, dans ses études sur la Tunisie, que notre pays " sera fortement impacté par le réchauffement climatique. Le changement climatique sera perceptible à travers la montée des eaux de la mer et l'épuisement des nappes phréatiques. Il risque d'impacter fortement deux activités vitales pour la Tunisie : la pêche et le tourisme ", note l'Institut.

Mais l'experte tunisienne en gestion des ressources en eaux, Raoudha Gafrej, ajoute que " c'est l'agriculture, secteur stratégique en Tunisie, qui payera la facture la plus chère si rien n'est fait pour s'adapter au changement climatique et atténuer son impact à travers des actions à court, moyen et long termes ".

Concrètement, si rien n'est fait, les impacts globaux du réchauffement climatique seront perceptibles à travers une baisse de 28% des ressources en eaux en 2030, une diminution de 50% des eaux de surface, une diminution du PIB agricole de 22,5%, une réduction de la production agricole de 52%, en raison de l'intensité et de la succession des années de sécheresse.

D'après elle, les incidences du changement climatique se feront sentir à travers l'augmentation de la salinité des sols, la surexploitation des terres et des pâturages, la baisse de la fertilité des terres, ce qui engendrerait des risques sur les exportations et mènerait à un "forçage économique sur l'agriculture ".
Des remèdes tunisiens pour atténuer l'impact du réchauffement
Au rayon des recommandations, experts internationaux et nationaux proposent la migration, en urgence, vers les énergies vertes, l'option pour l'efficacité énergétique, la réutilisation des eaux usées, l'investissement dans des bus électriques, la rationalisation des eaux d'irrigation et la recharge des nappes souterraines.

Il s'agit aussi, pour Raoudha Gafrej, de transformer les stratégies d'adaptation basées sur la gestion de la crise à court terme en d'autres stratégies de moyen terme, d'encourager les agriculteurs à préserver les écosystèmes, de réviser la tarification de l'eau pour mieux gérer les ressources et d'adapter la carte agricole à la réalité des changements climatiques.

D'après l'experte en ressources en eau, il importe aussi de prévoir la reconversion des terres agricoles, de moderniser les pratiques agricoles et d'intégrer les changements climatiques dans toutes les stratégies sectorielles de développement.

Plus pragmatique, la société civile, par le biais du Forum tunisien des droits économiques et sociaux (FTDES), suggère d'autres alternatives. Parmi celles-ci figurent la séparation des eaux industrielles des eaux usées et leur réutilisation une fois épurées, respectivement dans l'industrie et l'agriculture, la valorisation des déchets des phosphates dans la production du ciment et leur utilisation dans le réaménagement des barrages.

Autre proposition, celle qui consisterait l'utilisation des eaux ménagères usées dans le lavage du phosphate, le but étant de préserver les eaux de ruissellement et de leur utilisation dans l'alimentation en eau potable et dans l'irrigation.

Toutefois et nonobstant toutes ces propositions, nous pensons que l'enjeu réside dans la volonté politique de passer à l'action, de mettre en place des politiques " anti-réchauffement climatique " viables et de profiter, à cette fin de la disponibilité de fonds multilatéraux dédiés à cette cause.

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La Tunisie est sérieusement exposée au réchauffement climatique

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Au moment où partout dans le monde les médias interpellent les experts pour mieux comprendre les catastrophes naturelles que connaissent, par l'effet du réchauffement climatique, plusieurs régions du monde, les journalistes, écologistes et autres experts en environnement tunisiens donnent l...

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L’été le plus chaud jamais enregistré depuis 1950

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L’été le plus chaud jamais enregistré depuis 1950

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L'été 2021 était caractérisé par une hausse exceptionnelle de la température sur l'ensemble du pays. Plusieurs régions ont enregistré des nouveaux records.

Sur toute la Tunisie (24 stations principales), la température moyenne a atteint 29,95°C et elle était supérieure à la normale de référence (1981-2010) avec un écart important de (+2,65 °C). Cet écart classe l'été 2021 au 1er rang des étés les plus chauds.

Concernant la pluviométrie, les pluies étaient rares voire absentes pendant l'été 2021. Le cumul saisonnier des stations principales (24 stations) a atteint 268 millimètres et il était inférieur au cumul de référence pour les mêmes stations (546 millimètres) avec un déficit de 51% .

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Bulletin Climatologique de l'été 2021 en Tunisie

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L'été 2021 était caractérisé par une hausse exceptionnelle de la température sur l'ensemble du pays. Plusieurs régions ont enregistré des nouveaux records. Sur toute la Tunisie (24 stations principales), la température moyenne a atteint 29,95°C et elle était supérieure à la normale de référence (1981-2010) avec un écart important de (+2,65 °C).

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Synthèse des vulnérabilités et des mesures prioritaires pour l’adaptation aux changements climatiques en Tunisie

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Synthèse des vulnérabilités et des mesures prioritaires pour l’adaptation aux changements climatiques en Tunisie

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1. Les ressources en eau :

Les changements climatiques pourraient se traduire en Tunisie par quatre impacts majeurs :

l'augmentation de l'érosion hydrique,

l'augmentation des besoins en eau,

la dégradation de la qualité des eaux,

la surexploitation des nappes souterraines.

La capacité d'adaptation du secteur de l'eau face à ces impacts est jugée modérée, ce qui contribue à une vulnérabilité au changement climatique assez élevée.

L'augmentation des besoins en eau est beaucoup plus ressentie au centre de la Tunisie, au niveau des régions de Kasserine, Sidi Bouzid, Kairouan où les taux de pauvreté et de chômage sont les plus importants du pays et où les revenus sont fortement tributaires de l'agriculture.

Synthèse et hiérarchisation des vulnérabilités des ressources en eau aux impacts potentiels du changement climatique

Compte tenu du fait que la Tunisie se trouve déjà en situation de pénurie d'eau et que le taux de mobilisation des ressources en eau conventionnelles est de 92 %, différentes mesures d'adaptation ont déjà été initiées :

Développement et mobilisation des eaux non conventionnelles

Plusieurs unités de dessalement de l'eau de mer sont actuellement actives, ou en cours de construction, dont notamment : la station de dessalement d'eau de mer de Djerba de capacité 50 000 m3/jour et les stations de dessalement de Sfax (100 000 m3/jour extensible à 200 000 m3/jour), de Zarrat (50 000 m3/jour), et celle de Sousse (50 000 m3/jour). Ces investissements devront permettre de sécuriser l'alimentation en eau potable jusqu'à l'horizon 2030.

La valorisation du potentiel des eaux usées traitées, évalué à environ 300 Mm3, est également un axe en cours de développement en Tunisie. Pour ce faire, un programme a été initié par l' pour l'amélioration de la qualité de traitement des eaux usées par la réhabilitation des stations d'épuration et l'intégration d'un traitement tertiaire.

Transferts d'eau et recharge artificielle

La possibilité de transférer une partie des eaux excédentaires, évaluées à 400 Mm3/an, de l'extrême nord vers le centre du pays au niveau de la rgion de Kairouan, est actuellement à l'étude.

Cette mesure prévoit le renforcement des infrastructures par la connexion des barrages, le dédoublement des conduites de transfert, et la création de nouveaux ouvrages de stockage pour un montant d'investissement d'environ 1 400 MDT.

Un programme national de recharge artificielle des nappes est également initié en considérant les eaux de surface ou les eaux usées traitées. Le volume d'eau injecté dans les nappes est cependant tributaire de la disponibilité des eaux de surface, et a évolué de 66,2 Mm3 en 1996 à 30,52 Mm3 en 2015.

Evolution des volumes de la recharge artificielle des nappes (Source : DGRE 2015)

Gestion de l'eau agricole

La conservation des eaux et du sol a fait l'objet d'une nouvelle stratégie intégrant l'impact du changement climatique.

Des mesures d'adaptation sont également initiées dans le secteur agricole pour réduire la demande en eau, comme le recours à l'agriculture de conservation .

Une stratégie nationale d'économie d'eau dans le secteur agricole depuis 1995 a permis d'équiper plus de 80 % des périmètres irrigués de techniques d'économie d'eau, ce qui a permis de réduire la demande en eau sur une partie des périmètres. Néanmoins l'efficacité de cette stratégie est limitée par la vétusté des installations (65 % des périmètres ont plus de 25 ans).

Cadre institutionnel, gouvernance et connaissances

Le Code de l'eau est en cours de révision et la possibilité de créer une instance de régulation est en cours d'étude. Aussi, la loi de création des GDA est en cours de révision afin de tenir compte de nouveaux enjeux de gestion.

Enfin, une étude " eau 2050 " est initiée par le MARHP pour identifier les nouvelles orientations du secteur de l'eau à l'horizon 2050 tenant compte des enjeux liés au changement climatique, des besoins de la décentralisation, du droit à l'eau tel que défini par la constitution tunisienne et des objectifs de développement durable.

2. Agriculture et écosystèmes

Les principaux impacts du changement climatique sur l'agriculture et les écosystèmes identifiés en Tunisie sont :

Surexploitation des nappes et impacts sur l'agriculture irriguée ;

Baisse des rendements et réduction de la superficie des cultures arboricoles, dont oléicoles ;

Baisse des rendements et réduction de la superficie des cultures céréalières (pluviales et irriguées) ;

Augmentation du risque d'incendie, dégradation et perte des écosystèmes forestiers ;

Dégradation des écosystèmes alfatiers ;

Dégradation des écosystèmes alfatiers ;

Réduction des parcours, des fourrages et impacts sur le pastoralisme ;

Perte de la fertilité des sols et de la superficie des terres cultivables ;

Diminution des revenus issus de l'agriculture et impacts sur l'économie nationale ;

Augmentation de la fragilité sociale des exploitants agricoles et exode rural ;

Dégradation des zones humides ;

Dégradation des écosystèmes oasiens ;

Dégradation et réduction des habitats et de la biodiversité marine (impact décrit dans la partie littoral).

Synthèse et hiérarchisation des vulnérabilités du secteur agricole et des écosystèmes aux impacts potentiels du changement climatique

Les princiaples initiatives d'adaptation du secteur agricole comprennent notamment ce qui suit :

Renforcement des capacités d'observation et des connaissances scientifiques

Le suivi météorologique et climatique a été très largement développé dans le but de pouvoir anticiper les évènements extrêmes pouvant causer des dommages sévères et des pertes conséquentes sur les récoltes agricoles

Adaptation des systèmes agricoles face à la raréfaction des ressources en eau

La Tunisie a entamé depuis 1995 le Programme National de l'Economie d'Eau. En 2015, notamment en réponse aux changements climatiques déjà observés, l'irrigation localisée (goutte à goutte) est appliquée à environ 46 % de la surface totale des périmètres irrigués, contre 30 % pour l'irrigation par aspersion et 24 % pour l'irrigation gravitaire améliorée (L'Univers De l'Eau SARL, 2016). Comme expliqué dans la section sur les ressources en eau, les principales initiatives d'adaptation concernent le développement et la mobilisation des eaux non conventionnelles, comme le dessalement de l'eau de mer et la valorisation des eaux usées traitées.

Enfin d'autres mesures d'adaptation sont initiées dans le secteur agricole pour réduire la demande en eau, comme le recours à l'agriculture de conservation, à l'échelle locale et régionale.

En termes d'agriculture traditionnelle, une des initiatives d'adaptation est l'éducation des agriculteurs à la réutilisation des savoir-faire ancestraux. Chaque gouvernorat en fonction des types d'agriculture développés au sein de son espace géographique, a aussi prévu de mettre en place des mesures d'adaptation en renforçant les débats participatifs entre gestionnaires et agriculteurs et/ou habitants des communes rurales par exemple. Le renforcement des capacités des services dédiés en termes de formations est également une priorité.

Elaboration et mise en œuvre de plans et stratégies d'adaptation au changement climatique à l'échelle nationale

La Stratégie Nationale de Gestion Durable des Forêts et Parcours en Tunisie (2015-2024) dans un contexte de changements globaux (MARHP) vise à lutter contre les impacts du changement climatique sur les écosystèmes agricoles. D'autre part, les oasis, écosystèmes fragiles, font l'objet de plusieurs stratégies en Tunisie. Dès 2012, Le Ministère de l'Environnement publie un rapport " Les oasis de Tunisie : à protéger contre la dégradation et les effets du changement climatique ". Successivement en 2014 et 2015 sont élaborés un projet de Gestion Durable des Ecosystèmes Oasiens Tunisiens et une Stratégie de Développement Durable des Oasis en Tunisie. Un projet de recherche porté par l'IRD vise à évaluer le fonctionnement et la vulnérabilité des écosystèmes méditerranéens côtiers anthropisés (2016-2018). Finalement, en 2015, le Ministère de l'Environnement formule des orientations stratégiques et élabore un plan d'actions relatif à l'adaptation de la biodiversité, dans son ensemble, aux changements climatiques.

Par ailleurs, il semble que l'importance des fonctions environnementales des écosystèmes tunisiens est de plus en plus considérée comme facteur d'adaptation au changement climatique. Néanmoins la mise en œuvre des actions et recommandations de l'ensemble de ces études et stratégies reste à renforcer.

3. Le littoral

Pour la Tunisie, toutes les études réalisées sur l'Elevation Accélérée du Nineau de la Mer (ENM) en relation avec le changement climatique se sont basées sur le scénario le plus pessimiste du rapport GIEC de 2007. Appuyées et complétées par quelques travaux de recherche récents, ces études estiment une élévation du niveau moyen de +1 m à la fin de ce siècle.

Les Principaux éléments de vulnérabilité du littoral aux changements climatiques inclent notamment ce qui suit :

Recul du trait de côte ;

Submersion des espaces littoraux bâtis, de faible altitide ;

Submersion des zones agricoles côtières basses (impact décrit dans la partie agriculture) ;

Perte des plages sableuses et des zones balnéaires ;

Salinisation des nappes phréatiques côtières (impact décrit dans la partie ressources en eau) ;

Destruction des cordons barrières et annexion à la mer des zones humides littorales ;

Dégradation et réduction des habitats et de la biodiversité.

Synthèse et hiérarchisation des vulnérabilités du secteur littoral aux impacts potentiels du changement climatique

Principales initiatives d'adaptation

Les initiatives d'adaptation recensées peuvent être divisées en deux grandes catégories de mesures d'adaptation :

Des mesures d'ingénierie : ouvrages, infrastructures ou aménagements côtiers permettant de consolider le trait de côte ;

Des mesures et instruments mis en place pour renforcer la connaissance, le cadre réglementaire institutionnel, et la gouvernance, permettant de renforcer les capacités en matière d'adaptation aux CC.

MESURES D'INGENIERIE

Des travaux de protection côtière par des techniques dites dures : Ces mesures concernent la construction ou la mise en place d'ouvrages d'ingénierie en dur dont l'objectif est de maintenir le trait de côte ou de modifier l'évolution de sa configuration géométrique. Ces types des travaux ont commencé au début des années 1980, par la mise en place d'ouvrages en enrochements pour des cavaliers, des épis et des brises lames. Un total de 30 km de côtes a été protégé par des ouvrages. Ces derniers ont permis de consolider le trait de côte là où ils sont implantés, mais de nouveaux problèmes sont apparus tels que défiguration du paysage, l'accumulation des algues, l'eutrophisation des eaux dans les criques fermées, des déséquilibres sédimentaires, une érosion agressive dans des zones limitrophes, etc.

Des travaux de protection côtière par des techniques dites souples : Sur la base des constats effectués sur les résultats des ouvrages en dur réalisés sur les côtes tunisiennes, l' a commencé, à partir de la fin des années 1990, à rechercher de nouvelles méthodes souples pour la protection des côtes. Ces ouvrages sont conçus pour intégrer la dynamique naturelle du littoral et la mobilité du trait de côte. Ils incluent notamment les techniques de stabilisation du haut de plage par ganivelles et des actions timides de recharge artficielle des plages et de stabilisation par des géotubes de sable. Un total de 6 530 m de côtes a été protégé par des ganivelles réparties entre les sites de Tabarka, Korba, Beni Khiar, Mahdia, Chebba, Gabès et Djerba.

Le Programme de Protection du Littoral Tunisien (PPLT) : Les travaux, en cours de réalisation, visent à protéger 27 km de côte contre l'érosion et la submersion marine répartis entre les sites suivants :

Kerkennah : protection de 10,5 km de côte au niveau de 7 localités par des cavaliers et des digues ;

Rafraf : protection de 2 km de côte par un épi et un rechargement artificiel ;

Sousse Nord : protection de 4,5 km de côtes pour 4 localités par des brises lames immergées et des ganivelles ;

Soliman : protection de 6 km de côte par un épi et un rechargement artificiel ;

Tabarka, Hammamet, Dimess, Mahdia, Zarzis: protection de 4 km de côtes par réhabilitation des dunes avec des "ganivelles".

MESURES REGLEMENTAIRES, INSTITUTIONNELLES ET DE RENFORCEMENT DES CONNAISSANCES ET DES CAPACITES Le cadre institutionnel et la gouvernance :

La mise en œuvre d'un programme de suivi appuyé par un Système d'Information Géographique pour la maintenance des ouvrages ;

La consolidation des stratégies d'approche participative de l'APAL : Mise en place de Comités Locaux des sites et production d'un guide méthodologique de communication ;

Le renforcement de l'organisation de l'APAL par la mise en place d'une Commission de Communication et Suivi pour la pérennisation des ouvrages ;

Ratification par la Tunisie du protocole GIZC ;

Élaboration d'un document de planification côtier spécifique pour les zones sensibles aux changements climatiques : le Schéma Directeur d'Aménagement des Zones Sensibles (SDAZS).

Les mesures règlementaires :

Révision et ajustement des textes juridiques du CATU et Code des Eaux (CE) pour la prise en compte des changements climatiques ;

Intégration, au niveau des textes réglementaires des études d'impact environnemental, de la prise en compte des changements climatiques ;

Révision des textes réglementaires relatifs aux critères de la gestion et de l'alignement du DPM avec la prise en compte des changements climatiques ;

Loi de création d'Aires Marines et Côtières Protégées (AMCP) ;

Le renforcement des connaissances et des capacités :

Le renforcement des capacités et des compétences de l'APAL par des formations spécifiques ;

L'acquisition d'outils et de moyens permettant à l'observatoire de l'APAL de mieux maitriser l'information marine et océanographique ;

L'acquisition d'instruments de mesures et d'observation des paramètres océanographiques du littoral Tunisien.

4. Le secteur de la Pêche et de l'aquaculture

Les observations sur près d'un siècle semblent montrer une tendance à la hausse des températures marines dans le golfe de Gabès.

En effet, la température de l'eau de mer se réchauffe avec un taux moyen de + 0,12 ° C/décennie au niveau du golfe de Gabès.

En raison du nombre relativement faible de points de données disponibles, cette tendance serait seulement indicative de la tendance à long terme.

Les impacts des changements climatiques devraient être ressentis avec plus d'acuité à partir de 2050, et plus encore durant la deuxième moitié de ce siècle. Pour les trois horizons 2030, 2050 et 2100, les tendances apparaissent comme suit, d'après les principaux travaux réalisés, pour le scénario du risque maximum :

Projection de la température et de la salinité de la mer pour le scénario du risque maximum

(d'après étude FAO, 2017-2018)

Sur la base des principaux travaux réalisés et sur les données disponibles, il apparait que le secteur pêche et aquaculture est vulnérable aux changements climatiques et dont les impacts se traduisent par :

La réduction de la production primaire et secondaire ;

La réduction des activités halieutiques face aux invasions biologiques ;

La réduction du rendement des pêcheries fixes type Chrafi ;

La réduction du rendement de la pêche à pied de la palourde ;

La réduction de la pêche lagunaire ;

La régression de l'activité aquacole.

Synthèse et hiérarchisation des vulnérabilités du secteur pêche et aquaculture aux impacts potentiels du changement climatique
Principales initiatives d'adaptation
Les initiatives d'adaptation du secteur de la pêche aux changements climatiques restent, jusqu'à présent, très timides.

On note toutefois des tentatives pour l'exploitation des espèces invasives comme le crabe bleu qui menace sérieusement l'activité de pêche côtière dans le golfe de Gabès. Une stratégie nationale pour la valorisation de cette espèce a été mise en place.

Des essais ont été menés pour récolter cette espèce et la mettre dans le marché de consommation ou dans le circuit d'exports des produits de pêche. Les résultats correspondants restent très limités vue, d'une part, la taille de ce crabe qui est inférieure aux calibres exigés pour l'export et, d'autre part, à l'absence, au niveau des traditions tunisiennes, d'une culture de consommation de ce type de produits de la mer.

5. Le secteur Touristique

Plusieurs impacts potentiels du changement climatique sur le secteur du tourisme en Tunisie peuvent être identifiés :

Evolution des conditions de confort et impacts sur les flux touristiques ;

Perturbation du tourisme littoral suite aux impacts de l'élévation du niveau de la mer ;

Augmentation du coût d'exploitation des hôtels (gestion des ressources en eau et de l'énergie) ;

Conflits d'usage sur les ressources naturelles et tensions accrues sur l'approvisionnement alimentaire ;

Diminution de la biodiversité et dégradation des écosystèmes et des paysages marins et terrestres ;

Dégradation de la qualité de l'eau de mer et de l'eau douce (lacs collinaires, cours d'eau et nappes phréatiques) ;

Augmentation des risques sanitaires et des risques liés aux événements extrêmes.

Synthèse et hiérarchisation des vulnérabilités du secteur touristique aux impacts potentiels du changement climatique

6. La santé

Les impacts du changement climatique sur la santé humaine sont de deux ordres : directs ou indirects.

Certains impacts présentés ci-dessous relèvent plutôt de facteurs aggravants ayant des conséquences sur la santé, tandis que d'autres dérivent directement du changement climatique.

Ils ont été identifiés et jugés comme étant prioritaires dans un contexte de changement climatique.

Propagation des maladies à transmission vectorielle ;

Augmentation des maladies infectieuses d'origine hydrique et alimentaire ;

Risque accru de crises d'asthmes, accentuation des maladies cardiovasculaires et respiratoires ;

Risque d'accroissement de la mortalité, des blessures et des traumatismes liés aux catastrophes naturelles ;

Accroissement du nombre de maladies cutanées comme les brulures, les allergies, les dermatoses ou encore les mélanomes ;

Risque de malnutrition, de déséquilibre des régimes alimentaires et remise en cause de la sécurité alimentaire ;

Migration intérieure et internationale ;

Apparition de violences et exploitation de groupes vulnérables.

Synthèse et hiérarchisation des vulnérabilités du secteur de la santé aux impacts potentiels du changement climatique

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Synthèse des vulnérabilités et des mesures prioritaires pour l'adaptation aux changements climatiques en Tunisie

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Les changements climatiques pourraient se traduire en Tunisie par quatre impacts majeurs : l'augmentation de l'érosion hydrique, l'augmentation des besoins en eau, la dégradation de la qualité des eaux, la surexploitation des nappes souterraines. La capacité d'adaptation du secteur de l'eau face à ces impacts est jugée modérée, ce qui contribue à une vulnérabilité au changement climatique assez élevée.

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Septembre 2021 est le plus chaud depuis 1950

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Septembre 2021 est le plus chaud depuis 1950

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La Tunisie a connu en septembre cette année une prolongation de la chaleur de l'été. Durant ce mois toutes les régions ont connu des températures maximales et minimales supérieures aux normales. La température moyenne sur toute la Tunisie (sur 24 stations)a dépassé la normale avec un écart important de (+3°C) ce qui classe septembre 2021
au 1er rang des mois de septembre les plus chauds depuis 1950.

Concernant la pluviométrie, avec un cumul des 24 stations de référence de 276.7mm seulement, le mois de Septembre de cette année est classé parmi les mois les plus secs, contrairement au mois de septembre 2020 qui a été classé le plus pluvieux depuis 1950 avec un cumul de 1410.9mm.

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Bulletin Climatologique Mensuel de Septembre 2021

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La Tunisie a connu en septembre cette année une prolongation de la chaleur de l'été. Durant ce mois toutes les régions ont connu des températures maximales et minimales supérieures aux normales. La température moyenne sur toute la Tunisie (sur 24 stations)a dépassé la normale avec un écart important de (+3°C) ce qui classe septembre 2021 au 1er rang des mois de septembre les plus chauds depuis 1950.

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Forum national des acteurs de l'adaptation au changement climatique en Tunisie (Publication des résultats de séléction)