# Introduction

Le processus d’inondation est souvent considéré comme l’une des formes les plus dangereuses et coûteuses des risques naturels, mais également la plus variée (débordement de cours d’eau, remontée de nappe, submersion marine, crues éclair, ruissellements urbains…). Certains espaces sont particulièrement vulnérables car ils se situent au point de convergence et d’interaction de divers aléas hydrologiques qui démultiplient le risque. Les espaces côtiers sont évidemment emblématiques de ces zones à risques croisés, dits également concomitants [Costa & al. 2013]. Les populations côtières se sont le plus souvent implantées au débouché des vallées car ces dernières permettent un accès aisé à l’eau potable et constituent souvent les seuls liens entre la mer et l’intérieur des terres. Or, ces espaces topographiquement bas sont naturellement sensibles aux inondations marines et continentales. Les villes côtières normandes n’échappent pas à ce constat et ont déjà payé un lourd tribut (humain et financier) par le passé [Costa 1997, Douvinet & Delahaye 2010]. La sensibilité à cet aléa devrait également s’aggraver dans un contexte de changement climatique induisant, d’une part, une élévation du niveau moyen des mers qui pourrait atteindre, voire dépasser le mètre en 2100 [GIEC 2019], et d’autre part, de possibles abats d’eau ponctuels et plus violents, favorables aux ruissellements, aux crues éclaires et aux inondations.

Ces villes côtières à l’interface Terre-Mer rassemblent des populations et des activités de plus en plus nombreuses au sein d’espaces souvent à fortes aménités environnementales, parfois encadrées juridiquement (ZNIEFF, Natura 2000 …), notamment dans le cadre de politiques de développement (loi littorale, SCoT, PLU…), et dont la pluralité des vulnérabilités appelle des dispositions réglementaires vécues parfois comme contraignantes (PPRL et I, GEMAPI …). Pour ces espaces à risques, de nouveaux défis s’imposent aux acteurs et décideurs qui se doivent de coordonner ces contraintes environnementales nouvelles, la complexité des procédures de l’aménagement ou de la protection des biens et des personnes, tout en maintenant l’attractivité des territoires. Dans ce contexte, l’acceptation sociale, ou la réception sociale des projets de territoire [Allouche & Nicolas 2015] devient un enjeu fondamental qui dépend de l’appropriation de la connaissance par les acteurs, des modalités de diffusion de cette dernière, et des choix de projets potentiels. À ce titre, les crispations entre les élus, les populations et les services de l’État lors des réunions publiques de présentation des cartes d’aléas des PPR en sont malheureusement la triste illustration [Perherin 2017, Mineo-Kleiner 2017]. Divers travaux montrent la nécessité de revoir les modalités de diffusion de ces informations souvent mal reçues en raison parfois de représentations erronées, de dénis, mais surtout, d’une incompréhension des réglementations, des données, des méthodes, et des scénarii prospectifs retenus. À cela s’ajoute l’évolution des rôles de l’État et des collectivités, des compétences, d’outils et des réglementations [Hellequin & al. 2013].

L’importance de l’aléa inondation (marine et continentale), et de sa possible aggravation, ou encore d’une évolution du rôle de l’État et des collectivités conduit à revoir les politiques de gestion aboutissant parfois à la nécessaire relocalisation des biens et des personnes [Mineo-Kleiner 2017]. Ce type de projet impose une réflexion co-construite entre les scientifiques, les décideurs et les populations concernées, dont le point de départ est le partage d’une culture et d’une mémoire du risque [Rey-Valette & al. 2012, 2018, Rocle & al. 2016]. C’est pourquoi, ce projet REVE Cot, qui rassemble des scientifiques issus de diverses disciplines (sciences physiques, sciences naturelles, sciences humaines) a pour objectifs (1) de participer à l’amélioration de la connaissance de l’aléa « inondation marine et continentale » actuel, (2) d’étudier et de cartographier l’évolution de ces phénomènes dans le cadre d’un changement climatique et d’une élévation du niveau marin induite (modélisations numériques), (3) de diffuser les résultats de la recherche auprès des décideurs et des aménageurs en faisant appel à un outil que nous pensons novateur, qu’est la réalité virtuelle et augmentée. Cet outil permet aux acteurs, d’une part, de « vivre ou revivre » les aléas actuels et ceux estimés dans le cadre du changement climatique, et d’autre part, de se promener dans leur paysage, voire dans leur possible ville côtière de demain. Nous pensons que cette expérience dans un espace virtuel, mais un espace connu, vécu, conçu [Frémont & al. 1984, Meur-Ferec & Michel-Guillou 2020] est un outil de communication plus propice à l’appropriation de la connaissance scientifique. Ainsi, après avoir exposé la sensibilité des vallées basses côtières normandes à l’aléa inondation marine et continentale, en l’occurrence celles d’Étretat, et de la vallée de la Saâne, il sera évoqué la méthodologie et les techniques employées pour aboutir à la scénarisation proposée en réalité virtuelle. Enfin, il sera présenté un questionnaire réalisé auprès de 50 acteurs (dont des élus) qui vise à quantifier l’évolution des perceptions/ressentis de ces derniers, avant et après avoir vécu cette expérience de réalité virtuelle.

# 1. Des villes côtières normandes sensibles aux aléas inondation

## 1.1. Contexte environnemental

Les villes côtières, et notamment celles normandes (Fig. 1) catalysent tous les risques hydrologiques (franchissements par la mer, inondations continentales, ruissellements urbains et crues éclaires). Trois sites ont été retenus dans le cadre de ce programme, que sont la Vallée de la Saâne, la valleuse d’Étretat, et la partie occidentale de la vallée de la Touques au niveau de Villers-sur-Mer.

<figure><img src="image_1.png" /></figure>

Ces sites sont sensibles aux aléas hydrologiques (situées à 1 à 2 m au-dessus du niveau de pleine mer de vive-eau et encadrés par des versants de vallée à forte pente (~ 20 %), et de 80 m de commandement). Les sites se situent aux abords de la Manche, mer marquée par des marées à fort marnage (8 m au Havre, 10 m au Tréport ; SHOM 2007). Les houles significatives associées aux vents de quadrant ouest dominant [CEREMA 2019] sont de l’ordre de 4 m (période de retour annuelle), et atteignent 5,7 m (période de retour décennale).

Le régime des précipitations en Normandie est caractérisé par des cumuls annuels atteignant 900 mm Ce régime annuel tempéré n’exclue par l’apparition d’épisodes ponctuels d’intensité forte.

Le littoral des départements de la Seine Maritime et du Calvados n’a pas échappé à la littoralisation, notamment au débouché des vallées, accentuant les vulnérabilités

## 1.2. Des villes côtières urbanisées déjà marquées par les aléas hydrologiques

En raison de la concentration des activités et de la population sur la frange côtière, la prévision et la prévention des risques naturels constituent un enjeu économique fondamental. En raison de facteurs cumulatifs (exposition à un fort vent d’ouest, crise sédimentaire des plages, faible altimétrie des vallées), les zones côtières basses de Normandie sont intéressantes pour l’analyse du risque d’inondation par la mer [Caspar & al. 2008]. Cette vulnérabilité, qui a toujours affecté la zone d’étude, devient une préoccupation croissante pour les décideurs politiques et les populations en raison de la répétition accrue de ces phénomènes au cours des cinquante dernières années. Entre 1950 et 2018, près de 160 submersions marines ont été enregistrées sur les côtes du Calvados, de la Seine Maritime et de la Somme (Fig. 2). Dans cette longue liste, la tempête du 27-28 février 1990 a été considérée par les services de l’État comme « phénomène historique de référence » pour les outils réglementaires en raison des dégâts occasionnés. Pour le littoral normand, la grande majorité des inondations côtières se produit par débordement d’ouvrage, ou par paquets de mer.

S’agissant des inondations continentales, ces dernières peuvent être concomitantes avec les franchissements marins et cela risque de s’accentuer dans le cadre de la hausse du niveau moyen de la mer induite par le réchauffement climatique [Graff 2020]. Par ailleurs, depuis une vingtaine d’années, les crues éclair constituent une condition de risque grave dans les vallées et valleuses situées en Normandie [Douvinet & Delahaye 2010] mais qui ne sera pas traitée dans cet article.

<figure><img src="image_2.png" /></figure>

# 2. Méthodes et techniques retenues

Le travail initial d’analyse de l’aléa correspond à l’inventaire des événements générateurs de dommages. Cette approche historique aboutit à la détermination des paramètres physiques des aléas hydrologiques, voire de leur concomitance spatiale et temporelle. Ne sera présenté dans cet article que l’aléa « franchissement par la mer » car seul ce dernier a fait l’objet de modélisations mathématiques et d’une représentation en réalité virtuelle.

## 2.1. Approche historique

Au-delà de l’inventaire des phénomènes passés, le travail historique a été centré sur la récupération des informations concernant l’événement de référence pour les services de l’État qu’est la tempête du 27-28 février 1990. Au-delà des paramètres physiques (progression de l’onde de tempête en Manche, vent (force et direction), niveaux marins, houles au large et à la côte (hauteur, période, direction), on a recherché l’ensemble des sources iconographiques et des témoignages existants sur les sites étudiés.

Ce travail avait une double vocation, (i) apporter les éléments nécessaires à la modélisation pour reconstituer l’événement, (ii) permettre la validation de la modélisation par la reconstitution des surfaces inondées et des vitesses d’écoulement (ordre de grandeur) observées dans les rues (Fig. 3). Ainsi, ces informations semi-quantitatives localisées (hauteurs d’eau) intégrées à un MNT issu d’un levé lidar aéroporté (ROL-SHOM, 2018 ; résolution 1 m, précision 25 cm) permettent d’aboutir à une cartographie statique de l’extension spatiale et des hauteurs d’eau induites par les franchissements par la mer du 27-28 février 1990.

<figure><img src="image_3.png" /></figure>

## 2.2. Modélisation des inondations par la mer observées et prédites avec +1 m de hausse du niveau marin

Il s’agit de déterminer, entre autres, les inondations passées (extension spatiale, hauteurs d’eau, zone de survitesse et ordre de grandeur de ces dernières), puis dans un second temps, de modéliser ce qu’il adviendrait de l’ampleur de ces franchissements en 2100 avec +1m d’élévation du niveau moyen des mers attendu induit par le réchauffement climatique contemporain. La modélisation des phénomènes hydrodynamiques en Manche et en zone côtière a été réalisée avec Delft3D-Flow et SWAN par l’équipe de chercheurs du laboratoire M2C Rouen [Turki et al. 2020]. Ces données reconstituées permettent de fournir des zonages d’inondation des hauteurs d’eau et des valeurs de survitesse d’écoulement (exemple de Dieppe, Fig. 4) pour la tempête de février 1990, mais également pour cette tempête rejouée avec + 1 m d’élévation du niveau de la mer. Ce sont ces informations qui vont ensuite être représentées en réalité virtuelle.

<figure><img src="image_4.png" /></figure>

## 2.3. L’utilisation de la réalité virtuelle et questionnaire auprès des élus

La réalité virtuelle consiste à transporter un utilisateur dans un univers réel, disparu ou imaginaire restitué en images 3D. Elle offre de multiples possibilités de recherche puisqu’elle propose une mise en situation poussée et sur mesure au sein d’environnements numériques extrêmement proches du réel. Tous les paramètres des expérimentations en réalité virtuelle, appelées in virtuo, sont contrôlés et ces dernières sont reproductibles à l’infini. Le numérique offre la dématérialisation du support et permet de mettre en œuvre des expérimentations quasiment impossibles à tester dans le monde réel. Dans le cadre de ce projet, le Centre Interdisciplinaire de Réalité Virtuelle (CIREVE) a transformé les résultats de l’approche historique et de la modélisation en restitutions virtuelles interactives. Pour aboutir au résultat diffusé sur le site du CIREVE (https://cireve.unicaen.fr/​) une chaîne opérationnelle spécifique a été mise au point. (i) Tout d’abord, il a été nécessaire de réaliser des images 360° des sites choisis qui servent de fond pour les simulations (Fig. 5 A). Cette solution permet d’obtenir des images réalistes et est suffisamment légère pour ensuite simuler l’écoulement du fluide dans les rues. (ii) Ensuite, le panoramique a été intégré dans un logiciel de 3D, et on a modélisé manuellement tous les volumes qui interagiront avec les vagues lors de la simulation d’inondation (Fig. 5 B). Ces objets virtuels induisent les collisions sur lesquelles les vagues virtuelles viennent se briser. (iii) La troisième étape consiste à simuler des fluides à l’aide du logiciel Phoenix FD. Pour chaque simulation, il a fallu trouver le meilleur rapport entre la qualité graphique escomptée (présence d’écume, couleur et brillance de l’eau) et les temps de calcul induits. Le réglage des paramètres a dû être revu manuellement pour chaque simulation, en raison des changements de largeur de chaussées, de pente des rues, etc. (iv) Enfin, la dernière étape consiste à transformer les calculs théoriques de simulation de fluides en images. C’est ici que les vagues sont intégrées au 360°. De façon globale, une simulation d’inondation dans une rue demande plusieurs mois de calculs. Par ailleurs, chaque simulation fait ensuite l’objet d’une sonorisation réalisée par un ingénieur du son (incrustation du bruit du vent, des vagues, alarmes de voiture etc.). Cette étape permet d’augmenter le sentiment de présence.

Les restitutions créées sont diffusées sur différents supports qui présentent chacun des avantages. Pour présenter les résultats aux élus, et leur permettre de partager l’expérience en petits groupes, la salle de réalité virtuelle du CIREVE a été utilisée. Les simulations peuvent également être visualisées en casque, ce qui permet de garder un fort sentiment de présence, tout en s’affranchissant du lieu de la salle immersive.

<figure><img src="image_5.png" /></figure>

Par ailleurs, afin de tenter d’estimer les ressentis/perceptions des acteurs suite au visionnage de la réalité virtuelle, nous avons souhaité élaborer un questionnaire, anonyme, constitué de quatorze questions. Huit sont à remplir avant d’avoir vécu l’expérience de réalité virtuelle (en salle), puis six questions sont posées après la simulation (Fig. 6).

<figure><img src="image_6.png" /></figure>

# 3. Restitution des résultats par la Réalité Virtuelle et tentative de mesure des perceptions des acteurs

L’utilisation de la réalité virtuelle comme outil d’appropriation d’un milieu ou d’une situation est assez récente, notamment pour simuler le parcours des eaux de ruissellement ou de crue [Sanchez-Vives & Slater 2005, Diemer & al. 2015, Thompson & al. 2020] ou les ondes de tempête [Liu & al. 2016, Presa Reyes & Chen 2019]. Dans un premier temps, l’outil « réalité virtuelle » a été développé pour déterminer le comportement des personnes confrontées aux incendies, puis aux aléas naturels (notamment les risques hydrologiques), afin d’améliorer les modalités de sauvetage et d’évacuation [Lai & al. 2013, Liu & al. 2016, Leskens & al. 2017, Leder & al. 2019]. Plus récemment, cette technique a été utilisée comme un jeu d’apprentissage de la gestion du risque inondation [Breuer & al. 2017, Fujimi & Fujimaru 2020].

## 3.1. La restitution des vidéos de réalité virtuelle en salle immersive et par l’utilisation de casques

L’outil « réalité virtuelle » et la méthodologie adoptés dans ce projet permettent de reproduire les inondations par la mer en 3D dynamique et dans un milieu urbain, aussi bien en salle immersive que via des casques. Le temps de calcul pour chacun des sites et pour une vidéo d’une minute trente, est de plusieurs mois. Par conséquent, il est montré la situation de l’inondation (hauteur d’eau dans les rues et vitesse d’écoulement) au moment de la pleine mer (paroxysme de l’inondation). L’inondation représentée correspond à celle occasionnée par débordement des ouvrages de défense contre la mer et par paquets de mer, et non pour une éventuelle brèche dans les ouvrages. Ainsi, comme l’indique la figure 7, la modélisation de la tempête du 27-28 février 1990 rejouée avec +1m d’élévation du niveau des mers attendue en 2100, l’inondation dans la rue de Brindejont (Étretat) serait de l’ordre de 80 cm, mais avec des vitesses d’écoulement des eaux de près de 2 mètres par seconde. De telles vitesses interdisent toutes possibilités d’évacuation classique au moment de l’événement, et impliquerait donc la mise en place de systèmes d’alerte.

<figure><img src="image_7.png" /></figure>

Par ailleurs, aucune situation d’embâcle et de débâcle, ou encore d’effets destructeurs d’onde de choc induits par le transport de débris (voiture et autre mobilier urbain) n’ont été modélisés. Pourtant, ces phénomènes pourraient localement accentuer l’aléa. Nous n’avons pas souhaité procéder ainsi car il ne s’agit pas de réaliser un scénario catastrophe, d’effets en cascade, mais de partager avec les élus une situation d’aléa probable et visuellement la plus réaliste possible. Les nombreuses présentations publiques aux divers acteurs (État, Élus, techniciens, population) ont fait l’objet d’un retour très positif. Les seuls avis négatifs exprimés (quelques-uns) sont issus de personnes ayant des biens menacés, ou ayant des projets en bordure de rivage. Il s’avère donc que l’objectif principal du projet, à savoir, participer à l’appropriation d’une culture scientifique, et du risque, ou d’une mémoire des aléas semble atteint. Par ailleurs, de nombreux élus nous ont indiqué que « ces images participent à initier une réflexion collégiale et moins crispée pour la mise en place de projets de territoires » qui vont s’imposer, notamment dans un contexte d’élévation du niveau moyen de la mer.

## 3.2. Un questionnaire pour esquisser de premières représentations/perceptions

Les simulations de réalité virtuelle ont, depuis deux ans, été présentées à près de 150 élus normands, de tout type de collectivités. Dans leur grande majorité (95 %), et ce fut un étonnement en raison de la dimension impressionnante des scènes présentées, ces derniers étaient enthousiastes et souhaitent une diffusion large de cette scénarisation de l’aléa inondation par la mer actuelle et future.

Cependant, pour tenter une première estimation de la perception de l’outil « réalité virtuelle », un questionnaire a été élaboré. Ce dernier a été rempli par 62 acteurs (dont 6 maires et 4 conseillers municipaux) classés en 5 fonctions (élus, agents de l’État, agents des collectivités, scientifiques, autres). L’analyse a été réalisée selon des statistiques descriptives simples (dont la déviation standard), mais également par composants principaux pour tenter d’identifier les différences entre les acteurs (Fig. 8). Ce questionnaire fait principalement apparaître que plus les participants trouvaient la simulation de réalité virtuelle puissante (état émotionnel, crédibilité, représentation des lieux), plus leur changement d’attitude était fort après la simulation (« je me sens davantage concerné par les problématiques »). Parmi les éléments importants qui ressortent de ce questionnaire, nous notons que, avant la simulation, (1) les élus se sentent statistiquement moins concernés par l’élévation du niveau des mers que les autres acteurs, (2) 75 % des personnes interrogées ont vraiment le sentiment d’être dans les lieux lors de la simulation, (3) 82 % des personnes interrogées ont le sentiment que l’événement présenté était crédible. Après l’expérience de réalité virtuelle, il s’avère que ce sont les élus qui montrent un plus grand changement d’attitude que les quatre autres catégories. Ainsi, 78 % des élus rapportent se sentir davantage concernés, et mieux estimer l’ampleur et les conséquences de l’élévation du niveau des mers sur leur territoire, et que près de 98 % des personnes interrogées (90 % pour les élus) rapportent que cet outil est un bon vecteur de communication pour l’appropriation des aléas et risques naturels. Par ailleurs, il s’avère que les agents des collectivités et des services de l’État se sont sentis dans un état émotionnel moins fort que les élus.

<figure><img src="image_8.png" /></figure>

# Conclusion et perspectives

Ce projet, dont la plus grande originalité réside dans l’utilisation de la réalité virtuelle comme outil d’aide à l’appropriation de la connaissance et à la construction d’une mémoire du risque, fournit quelques enseignements. Tout d’abord, techniquement, il s’avère possible de réaliser des simulations 3D (dites dynamiques) d’une inondation par la mer en milieu urbain, et ce, avec un réalisme suffisant pour créer l’adhésion des acteurs du littoral, notamment des élus. Cependant, les techniques et méthodes informatiques retenues (logiciel de fluide), ainsi que la construction des panoramas des sites à 360° et en 3D restent très lourdes et nécessitent une équipe spécialisée de 6 personnes et plusieurs mois de calculs par site et par vidéo. Cette dimension est un vrai frein à la démultiplication des vues d’inondation par la mer dans diverses rues des communes retenues, ou dans de nouveaux sites d’étude. Le second enseignement de ce projet est que cet outil de réalité virtuelle est considéré par les acteurs comme un outil pertinent d’aide à l’appropriation de la connaissance, et de la mémoire du risque, voire de leur gestion future.

L’engouement que semble suscité cet outil auprès des élus et des services de l’État nous amène à réfléchir à la transposition de cette approche sur de nouveaux sites. Cela imposera l’utilisation de logiciels d’écoulement de fluide, et la constitution de données 360° et en 3 D différentes que dans ce projet pour des raisons de temps.

Les premières analyses du ressenti/perception des acteurs interrogés avant et après l’immersion en réalité virtuelle sont très prometteuses. Cependant, il convient d’améliorer la représentativité statistique des personnes questionnées. Il conviendra également de s’interroger sur l’influence que pourraient avoir sur les résultats, d’une part, la dimension « effet de mode » induit par la nouveauté de l’outil, et d’autre part, le fait que les questionnaires aient été réalisés lors de restitutions collectives (effet de groupe). S’agissant de la présentation de ces simulations aux populations, ces dernières devront se faire systématiquement avec un accompagnement scientifique pour expliciter les données et scénarii choisis. Les perceptions pourraient être bien différentes, notamment pour les propriétaires directement concernés par l’aléas « inondation par la mer ». Face à cet aléa qui ne pourra que s’accentuer dans un futur proche en raison de l’élévation du niveau moyen des mers induite par le réchauffement climatique, il convient désormais pour les acteurs de se rassembler pour réfléchir aux recompositions territoriales qui s’imposent. Il s’agira de créer des territoires plus résilients face aux risques tout en maintenant leur attractivité. Après cette expérience les acteurs interrogés se disent plus concernés, ce qui est heureux. Cependant, passer à l’action désormais est une autre étape. Pour se faire, un portage politique local fort sera nécessaire, ainsi que des moyens de médiations que pourra jouer, entre autres, la réalité virtuelle.