Comprendre les submersions marines et leurs conséquences - L'apport du retour d'expérience Xynthia pour la définition des données à collecter suite à une submersion
PERHERIN, Céline ;BERENGER, Nathalie ;BOCQUIER, Ludovic ;FLOUEST, Nicolas ;MOREIRA, Sylvain
Auteur moral
Pays-de-la-Loire. Direction régionale de l'environnement, de l'aménagement et du logement
;Centre d'études et d'expertise sur les risques, l'environnement, la mobilité et l'aménagement (France). Direction Technique Eau, Mer et Fleuves
;Centre d'études et d'expertise sur les risques, l'environnement, la mobilité et l'aménagement (France). Direction territoriale Ouest
;Centre d'études et d'expertise sur les risques, l'environnement, la mobilité et l'aménagement (France). Direction territoriale Sud-Ouest
Auteur secondaire
Résumé
Suite à la tempête Xynthia, plusieurs modes de collectes ont été utilisés pour mieux comprendre les submersions marines et leurs conséquences : imagerie satellitaire, prises de vues aériennes, reconnaissances de terrain, enquêtes locales. Les données collectées et leurs exploitations ont permis d'identifier les plus pertinentes et la nécessité d'élaborer des protocoles de collecte. (Résumé des auteurs).
Editeur
DREAL Pays de la Loire
Descripteur Urbamet
risques naturels
Descripteur écoplanete
observatoire du risque
;plan de prévention des risques
;protection contre les risques
;dégât des tempêtes
Thème
Environnement - Nature
;Maritime
;Risques
Texte intégral
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Comprendre les submersions marines et leurs conséquences
L?apport du retour d?expérience Xynthia pour la définition des données à
collecter suite à une submersion
Céline Perherin1, Nathalie Berenger1, Ludovic Bocquier2, Nicolas Flouest1, Sylvain Moreira1
1. Centre d?Études et d?expertise sur les Risques, l?Environnement, la Mobilité et l?Aménagement
CEREMA/DTecEMF/DI/IE/IAR - Technopôle brest iroise - 155, rue Pierre Bouguer - BP 5 - 29280
PLOUZANE - Celine.Perherin@cerema.fr
CEREMA/DTerOuest/DLRCA/Environnement Risques Géotechnique - Département Laboratoire et CECP
d'Angers - 23, Avenue de l'Amiral Chauvin - B.P. 69 - 49136 LES PONTS DE CE -
Nathalie.Berenger@cerema.fr
CEREMA/DTerSO/DLB/GAIA/RGT - 24 rue Carton - CS 41635 - 33073 BORDEAUX Cedex -
Nicolas.Flouest@cerema.fr
CEREMA/DTerOuest/DIMER/Environnement - Rue René Viviani - BP 46223 - 44262 NANTES -
Sylvain.Moreira@cerema.fr
2. Direction Régionale de l?Environnement, de l?Aménagement et du Logement Pays de Loire (DREAL
Pays Loire/SRNT/DRNHSS)
5 rue Françoise Giroud - CS 16326 - 44263 NANTES cedex 2
Ludovic.Bocquier@developpement-durable.gouv.fr
RESUME.
Suite à la tempête Xynthia, plusieurs modes de collectes ont été utilisés pour mieux comprendre les submersions
marines et leurs conséquences : imagerie satellitaire, prises de vues aériennes, reconnaissances de terrain,
enquêtes locales. Les données collectées et leurs exploitations ont permis d?identifier les plus pertinentes et la
nécessité d?élaborer des protocoles de collecte.
ABSTRACT.
Further to the storm Xynthia, several methods of data collection had been used in order to better understand
coastal flooding and their consequences: satellites imagery, aerial imagery, terrestrial recognition, local
enquiry. The use of the collecting data has helped to identify the most relevant and has shown the necessity to
first establish procedures.
MOTS-CLES : Retour d?expérience / submersion marine / Xynthia / relevé des conséquences de l?inondation
KEYWORDS: Learnings / coastal flooding / Xynthia / reading of the flooding consequences
mailto:Celine.Perherin@developpement-durable.gouv.fr
mailto:Nathalie.Berenger@developpement-durable.gouv.fr
mailto:Nicolas.Flouest@developpement-durable.gouv.fr
mailto:Sylvain.Moreira@developpement-durable.gouv.fr
mailto:Ludovic.Bocquier@developpement-durable.gouv.fr
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1. Introduction
Dans la nuit du 27 au 28 février 2010, la tempête Xynthia a entraîné d?importantes submersions
marines (70 000 hectares pour les seuls départements de Vendée, Gironde et Charente-Maritime).
Étant donné l?ampleur du phénomène, de nombreuses collectes de données ont été lancées après
l?événement par différents maîtres d'ouvrage pour capitaliser au mieux toute information sur les
conséquences physiques des inondations et sur leur déroulement. Différents modes de collectes
d?informations ont été mis en oeuvre : imagerie satellitaire, prises de vues aériennes,
reconnaissances de terrain, enquêtes locales. Grâce à un retour d?expérience sur les différentes
collectes menées suite à Xynthia et de leurs exploitations a posteriori, cet article illustre la
complémentarité de ces modes de collectes pour recenser et comprendre les événements de
submersion marine et propose des pistes d'amélioration.
2. Les données collectées suite à Xynthia et leur exploitation
La tempête Xynthia a fait l?objet d?une multitude de données collectées afin de comprendre et de
garder trace de cet événement de grande ampleur. Cet article présente principalement les collectes
menées par les services de l?État et par le réseau scientifique et technique du Ministère de l?Écologie
et n?est donc pas exhaustif sur les nombreuses initiatives locales.
2.1. Les images satellites
Le Centre opérationnel de gestion interministérielle des crises (Cogic) a déclenché par anticipation
le samedi 27 février 2010 à 20h30 le processus Safer (Services and applications for emergency
response) qui vise à produire et diffuser rapidement de l?information géographique sur les
événements catastrophiques. Les premières images satellitaires (prises le 1er et le 2 mars) ont été
analysées sous 24 h par le Service régional de traitement d'image et de télédétection (Sertit) (Sertit,
2010). Des images complémentaires plus tardives ont été également interprétées par le Sertit : 16
produits ont été ainsi livrés aux services chargés de la gestion de la crise entre le 2 et le 16 mars. Ces
produits ont permis principalement une estimation rapide de l'extension des zones inondées ainsi
que du délai de retour à la normale (évacuation de l'eau).
Le bilan de l'opération s'est révélé globalement positif, notamment quant à l'anticipation du
déclenchement et la mise à disposition des produits. Quelques difficultés ont été néanmoins
rencontrées, en lien avec une estimation initiale incomplète des zones affectées par la tempête, qui a
conduit à prioriser l'estuaire de la Gironde et à retarder l'acquisition des images sur les autres zones
de Vendée et de Charente-Maritime.
2.2. Les survols aériens par hélicoptère
En région Aquitaine, un premier vol d'identification des zones inondées a été réalisé le 28 février,
du nord du département de la Gironde à l?île de Ré, par le Groupement d?intérêt public
« Aménagement du territoire et gestion des risques » (GIP ATGeRi).
Des vols par hélicoptère ont ensuite été réalisés sous maîtrise d?ouvrage de la Direction
Départementale des Territoires et de la Mer (DDTM) de Gironde sur l?estuaire de la Gironde (linéaire
de 370 km), le 6 et le 17 mars, afin d?identifier les zones inondées, le recul du trait de côte et les
principaux dégâts, de réaliser un examen des digues et de définir les zones à inspecter par voie
terrestre pour approfondir l?expertise.
En région Poitou-Charentes, des vols par hélicoptère ont été réalisés sous maîtrise d?ouvrage de la
DDTM de Charente-Maritime les 8 et 16 mars (linéaire 225 km), avec les mêmes objectifs que
précédemment.
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Dans ces deux derniers cas, une assistance technique a été apportée par le Centre d'études et
d'expertise sur les risques, l'environnement, la mobilité et l'aménagement (Cerema), direction
territoriale Sud-Ouest (DTer SO, ex-CETE du Sud-Ouest).
En région Pays de la Loire, où existe depuis 2009 un protocole pour la collecte de données de
connaissance des inondations, les DDTM concernées et la Direction régionale de l'environnement, de
l'aménagement et du logement (Dreal) Pays de la Loire ont décidé de tester ce protocole, axé
initialement sur les inondations par débordement de cours d?eau. Dans ce cadre, des vols
d'hélicoptères ont été réalisés les 3 et 4 mars sur l?ensemble du littoral de la région (excepté l?île
d?Yeu et le nord du département de Loire-Atlantique) sous maîtrise d?ouvrage de la Dreal. Leur
premier objectif était d?identifier les zones inondées et les principaux dégâts, notamment ceux subis
par les ouvrages de protection.
En-dehors du protocole régional, un vol a été réalisé sur l?estuaire de la Loire par le GIP Loire
Estuaire, un autre a été mis en oeuvre par la commune de La Barre-de-Monts (85).
Les photographies aériennes obliques prises lors des survols par hélicoptère ont permis
d'identifier rapidement les secteurs prioritaires pour les reconnaissances de terrain ultérieures, les
enjeux majeurs touchés, les zones soumises à la submersion et au recul du trait de côte ainsi que les
ruptures de digues.
Malgré les conditions de vol parfois difficiles (turbulences) et une autonomie limitée à 1h30
environ, les survols par hélicoptères du linéaire côtier à haute et basse altitude ou en station au-
dessus de points particuliers, ont permis un recensement et une analyse rapides, qualitatifs et visuels
des dégâts, malgré quelques difficultés pour localiser les observations. Ces survols ont été exploités
par la suite dans le cadre des reconnaissances de terrain ou des études, notamment pour mieux
cerner l'extension des zones inondées.
2.3. Les survols aériens par avion
Dans le cadre du protocole régional des Pays de la Loire, la production de photographies
aériennes verticales était prévue. La Dreal a souhaité mettre en oeuvre rapidement cette
investigation. Cependant, l?absence de marché pré-existant et la couverture nuageuse importante les
jours suivants l?événement n?ont pas permis le lancement de la campagne.
Des discussions entre l?Institut géographique national (IGN), le ministère du Développement
durable, direction générale de la prévention des risques (DGPR) et la DTer Méditerranée du Cerema
ont permis toutefois le lancement d?une campagne aérienne spécifique. Elle a démarré 3 semaines
après l?événement (clichés pris entre le 17 mars et le 10 avril). Le cahier des charges demandait
l?acquisition d?images numériques, de haute résolution spatiale (20 cm), dans les longueurs d'onde
du visible (couleur canaux RVB) et de l'infrarouge proche, avec une échelle de restitution à 1/10000
et un recouvrement des clichés permettant une analyse stéréoscopique. Environ 9 000 clichés ont
été pris (MEDDTL, 2011), sur un territoire allant de la baie de Bourgneuf (44) à l'estuaire de la
Gironde (33). La recette des clichés a été réalisée par la DTer Normandie-Centre du Cerema, sous
maîtrise d?ouvrage de la DGPR. Certaines zones inondées lors de Xynthia n'ont pas été survolées
(marais de Guérande, estuaire de la Loire et bassin d'Arcachon notamment).
2.4. Les survols aériens par drone
Des survols ponctuels par drones ont été organisés à des fins principalement expérimentales,
dans le but d'évaluer leur pertinence et leur efficacité en contexte post-crise. Le pilotage de cette
opération a été assuré par la Direction de la recherche et de l?innovation (DRI) du Conseil général du
développement durable (CGDD) ; les vols ont été mis en oeuvre en Charente-Maritime par l?École
nationale de l?aviation civile (Enac) le 19 mars et en Loire-Atlantique par l'Institut français des
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sciences et technologies des transports, de l'aménagement et des réseaux (Ifsttar) le 29 mars. Les
objectifs des survols étaient multiples : observations des dégâts sur les ouvrages, vérification du
comportement des ouvrages de protection à marée haute, évaluation du recul de cordons dunaires,
restitution de modèles numériques de terrain (MNT), tests d'analyse stéréoscopique, etc.
Ces expérimentations ont permis de définir les produits et exploitations possibles (notamment la
possibilité d'analyse stéréoscopique) mais également de mettre en évidence les limites d'utilisation
des drones en contexte post-crise, vis-à-vis notamment des conditions météorologiques et de la
qualité des images verticales. Les prises de vue n?ont pas été exploitées de manière opérationnelle
par la suite.
2.5. Les reconnaissances de terrain
Plusieurs campagnes de levés de laisses d?inondation ont été menées.
Sur plusieurs secteurs du littoral, entre l?estuaire de la Loire et le bassin d?Arcachon, le Bureau de
recherches géologiques et minières (BRGM) et l?Office national des forêts (ONF) ont mené du 8 au 12
mars une mission de terrain. Ont été relevés ponctuellement des évolutions morphologiques, des
niveaux et limites d?inondation ainsi que des dégâts.
En région Pays de la Loire, des laisses d?inondation ont été relevées par les DDTM 85 et 44, avec
un appui du Cerema DTer Ouest en Vendée, dans le cadre de la mise en oeuvre du protocole régional.
Il s'agissait en Vendée de cotes de plus hautes eaux (PHE) qui ont été collectées dans un délai
maximum de 8 jours après l?inondation, sur 3 secteurs de la pointe de l'Aiguillon fortement impactés
par la submersion.
La communauté de communes de Noirmoutier a également recueilli des informations sur les
niveaux d'eau atteints dans l'île, sur les surfaces inondées et les points d'entrée de l'eau.
En Gironde et en Charente-Maritime, des relevés ponctuels de PHE ont été réalisés
respectivement par les DDTM 33 et 17.
2.6. Les enquêtes locales
Ces enquêtes, menées auprès de collectivités et de riverains rencontrés lors des reconnaissances
de terrain, avaient pour objectifs de préciser, les caractéristiques hydrauliques de l'événement
Xynthia, notamment l'ampleur et la dynamique de la submersion : niveaux d'eau atteints, points
d'entrée de la submersion, etc. Elles ont été réalisées en Pays de la Loire et en Charente-Maritime
(respectivement sous maîtrise d?ouvrage Dreal et DDTM) au cours de l?année 2010 plusieurs mois
après l?événement.
3. L?analyse des submersions marines provoquées par Xynthia
Suite à ces collectes, plusieurs études ont été menées en parallèle afin de répondre à certains
objectifs spécifiques (extension des submersions, défaillances des systèmes de protection, etc.). Les
principales analyses des submersions ont été réalisées lors de la photo-interprétation des images
aériennes verticales et des retours d?expériences régionaux.
3.1. L?analyse des photographies aériennes verticales
Après l?étude de faisabilité technique et financière, conduite en 2012 par le Cerema (DTer Ouest,
Sud-Ouest, Méditerranée, Centre-Est, Normandie-Centre sous pilotage de la direction technique eau,
mer et fleuves), il a été décidé de réaliser une analyse stéréoscopique numérique des clichés
verticaux et de produire une orthophotographie, destinée à servir, d'une part, de support pour le
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report des informations issues de l'analyse stéréoscopique numérique et, d'autre part, de fond de
plan récent pour d?autres études. L'étude de faisabilité a permis également de définir les différents
indices à rechercher sur les clichés : évolutions morphologiques, traces d?érosion, identification de
zones toujours en eaux, de zones ressuyées, dégâts sur les ouvrages, etc.
Bien que les clichés aient été pris 3 semaines après l?événement, les tests ont montré que ces
indices pouvaient être repérés, y compris pour l'extension des submersions. En effet, même si la
zone soumise à l?inondation ne peut être précisément définie à partir de cette seule source, les
nombreuses traces du passage de l?eau permettent d?en donner un contour approché. Ces tests ont
également permis de définir la méthode d?analyse et ont montré la longueur de l?exercice sur des
zones aussi vastes que celles touchées par Xynthia. Il a donc été décidé d'analyser uniquement
certains secteurs (côtes charentaises, marais du Blayais, baie de l'Aiguillon notamment). Ces études
spécifiques visent plusieurs objectifs : analyse des systèmes de protection (Cerema, 2014), analyse de
la dynamique de submersion dans les marais rétro-littoraux (CETE du SudOuest, 2013), estimation du
recul du trait de côte.
3.2. Les retours d?expérience régionaux : une synthèse des connaissances
Des retours d?expérience régionaux ont été réalisés en Pays de la Loire (CETE de l?Ouest, 2012), en
Poitou-Charentes (Sogreah, 2011) et en Aquitaine (CETE du Sud-Ouest, 2010). Leurs objectifs étaient
doubles : faire le bilan, d'une part, des conséquences hydrauliques de la tempête et, d'autre part, des
dégâts matériels. Les résultats se présentent majoritairement sous forme de cartographies, de
courtes monographies et d?analyses.
Différents types de collecte ont été exploités. Les données recueillies par reconnaissance de
terrain (photographies, levés de PHE) ont été largement exploitées, notamment pour définir
l'étendue des submersions. Des informations relatives à la dynamique de l'inondation ont été
déduites des diagnostics des ouvrages réalisés par la DTer Ouest du Cerema en Vendée et
ponctuellement en Loire-Atlantique : les désordres constatés ont parfois permis de définir le sens du
passage de l'eau et de caractériser la force d'écoulement. Les images aériennes obliques ont
contribué notamment à la définition de l?étendue des submersions. Les enquêtes ont permis, outre
la validation des analyses des images aériennes, d'analyser la perception de l'événement, précisant
ainsi ponctuellement le déroulement et la dynamique de la submersion. Ces retours d?expérience
régionaux n?intègrent toutefois pas les résultats des photo-interprétations d'images verticales, du fait
du retard pris au lancement de ces études, et n'ont pas exploité les produits d'imagerie satellitaire,
en raison de leur échelle générale inadaptée à une caractérisation fine de l'événement.
4. Les collectes d?information suite aux submersions marines
Sur la base de ces enseignements, les données les plus pertinentes à collecter afin de décrire a
posteriori de manière satisfaisante les submersions marines peuvent être définies.
4.1. Les images satellites
La télédétection sur des images satellitaires permet, de manière rapide et automatisée, de
déterminer le contour des zones inondées à un instant donné. Ces images sont notamment utiles
pour les événements de grande ampleur, les satellites couvrant une surface importante du globe
terrestre. Repassant pour certains plusieurs fois à l'aplomb du même point de la surface terrestre, les
satellites peuvent permettre une analyse diachronique des images, et ainsi le suivi temporel de
l'évolution des submersions et du retrait des eaux.
La principale limite à l?utilisation des données satellitaires réside dans la couverture de la zone
considérée. Il est rare en effet que les satellites se trouvent à l?aplomb exact de la zone affectée au
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moment de l?ampleur maximale de l?événement (même si il est possible d?agir sur la trajectoire de
certains satellites) et que les conditions météorologiques soient optimales. Il est à noter enfin que
l'utilisation des images satellitaires pour des études de détail est encore aujourd'hui limitée par leur
échelle inadaptée ; les progrès en cours et à venir sur les capteurs embarqués conduiront
probablement à modifier cet état de fait.
4.2. Les photographies aériennes verticales
Les photographies aériennes verticales permettent une vision précise de l?ensemble de
l?événement à un instant donné. Elles peuvent être utilisées dans les longueurs d'onde du visible en
vision simple et stéréoscopique pour étudier : l?emprise des surfaces inondées, la dynamique de la
submersion, le mode de défaillance des ouvrages et faire un bilan non exhaustif des dégâts. L?étude
de clichés pris dans les longueurs d'onde de l'infrarouge proche permet de détecter les terrains qui
ont été inondés dès lors que les clichés sont pris peu de temps après l?événement. La photo-
interprétation par analyse stéréoscopique peut cependant être longue du fait des multiples objectifs
possibles et de la résolution spatiale très fine des clichés. Elle doit donc être privilégiée dans le cas
d?étude de certains secteurs prioritaires, des défaillances des systèmes de protection et de la
dynamique de submersion ou pour apporter des données sur les secteurs manquant d?autres sources
d?informations.
Le principal intérêt de ces données réside dans le caractère factuel fixant l?information à un
instant donné. La définition des secteurs survolés doit être concertée afin de couvrir l?ensemble des
secteurs inondés. En outre, un survol juste après le retrait des eaux est à privilégier afin que
l?ensemble des informations potentiellement repérables soient visibles. Compte-tenu de ces
conditions, une campagne de prises de vues aériennes verticales doit faire l'objet d'un pilotage dédié
et d?un protocole permettant la mise en oeuvre au moment adéquat du survol aérien. La principale
limite de ces clichés réside dans la nécessité de faire réaliser l?interprétation par un photo-interprète
connaissant les phénomènes considérés. Ces campagnes étant onéreuses, il convient de les réserver
aux événements extrêmes.
4.3. Les autres prises de vues aériennes
Les survols à faible altitude par hélicoptère ou tout autre moyen aérien adapté (ULM, petit avion,
etc.) permettent, d'une part, de réaliser une analyse rapide en cours de vol de l'événement et,
d'autre part, de prendre des photographies obliques d'ensemble et de détail. Dans ce cadre,
l'utilisation de drones pourrait se développer à l'avenir, notamment pour couvrir rapidement des
secteurs isolés et inaccessibles.
Les photographies aériennes obliques sont utiles pour identifier l?extension des inondations et les
principaux dégâts aux ouvrages de protection. La possibilité d'avoir des vues à différentes échelles, la
rapidité de réalisation, le faible coût, sont leurs principaux atouts. En revanche, ce type de mission
est difficile à mettre en oeuvre en urgence et nécessite également un pilotage dédié et la définition,
en amont, d'un protocole.
4.4. Les reconnaissances de terrain
Les reconnaissances de terrain sont indispensables pour constater et relever précisément les
cotes des plus hautes eaux observées. Elles permettent également de relever les traces d?évolution
morphologique et d?autres laisses d?inondation qui pourront renseigner sur l?extension de
l?inondation et la dynamique des écoulements. Ces reconnaissances de terrain sont à réaliser de
manière systématique quelle que soit l'ampleur de l'événement et le plus rapidement possible dès le
retrait des eaux. La mise en place d?un protocole de collecte au préalable (Cerema, 2014) permet un
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gain de temps, une optimisation des moyens disponibles et une amélioration de la fiabilité des laisses
collectées.
4.5. Les enquêtes locales
La recherche de témoignages humains est un type de collecte qui peut paraître superflu si on
dispose déjà de nombreuses données par ailleurs. Néanmoins, et en tenant compte des limites
inhérentes à tout témoignage humain, notamment quand celui-ci rend compte d'éléments vécus en
situation de crise, ces enquêtes peuvent permettre de valider et compléter les informations, en
particulier celles concernant la dynamique de la submersion.
5. Conclusion
Le retour d'expérience de la tempête Xynthia montre la nécessité de disposer de données
nombreuses et de bonne qualité pour l'analyse de l'événement afin d?en tirer des enseignements
pertinents et utiles aux différents volets de la prévention des risques, notamment la préparation à de
futures crises. Chaque type de collecte peut être utilisé, d'une part, en fonction de ses avantages et
de ses inconvénients et, d'autre part, en fonction de l'ampleur de l'événement. Si les images
satellites et les photographies aériennes sont principalement utiles sur les événements de grande
ampleur, les collectes par reconnaissance de terrain et les enquêtes locales doivent, dans la mesure
du possible, être menées pour tous les événements de submersion marine.
Afin d'obtenir les informations indispensables à l'analyse, les collectes doivent être organisées et
préparées. Chaque type de collecte doit faire l'objet d'une coordination des différents levés afin
d?optimiser les moyens mis à disposition, le temps (au moment de la prise de décision et lors de la
réalisation des collectes) et les informations recueillies. Ce retour d?expérience montre donc
l?importance d?un processus décisionnel d?intervention préalablement défini et partagé, d?une
définition précise des livrables attendus et de réflexions préalables sur les méthodes et l'organisation
des collectes. L'élaboration de protocoles de collectes de données, tels que celui présentant les
reconnaissances de terrain après une inondation (Cerema, 2014), trouvent dans ce cadre toute leur
justification.
Bibliographie
Cerema. (2014). Protocole de collecte d?informations par reconnaissances de terrain suite à une inondation ?
Guide méthodologique, rapport CEREMA, à paraître au second semestre 2014.
Cerema. (2014). Étude des systèmes de protection contre les submersions marines ? Méthodologie et études de
cas issues du retour d'expérience Xynthia ? Étude du site de Loix (Charente-Maritime), DGPR, rapport
Cerema à paraître au second semestre 2014.
CETE du Sud-Ouest (2013). Retour d'expérience de la tempête Xynthia ? Analyse par photo-interprétation des
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