Les câbles sous-marins subissent-ils les effets du changement climatique ?
Les réseaux d'infrastructures sont confrontés à des menaces nouvelles ou aggravées liées au changement climatique. Les inondations, les tempêtes, l'érosion côtière et d'autres risques naturels sont de plus en plus fréquents et extrêmes, les impacts les plus importants étant souvent ressentis par les communautés les plus vulnérables.
Le réseau mondial de câbles sous-marins qui sous-tend l'internet ne fait pas exception à la règle. Les risques climatiques représentent une menace croissante, mais mal comprise, pour les >1,6 million de kilomètres de câbles de télécommunications sous-marins qui traversent les océans. Ces câbles, dont la largeur ne dépasse généralement pas celle d'un tuyau d'arrosage, sont les artères critiques de plus de 99 % du trafic international de données numériques, y compris l'internet, et transportent chaque jour des milliers de milliards de dollars de transactions financières.
L'évolution de la fréquence, du rythme, de l'ampleur et de la nature des risques climatiques dépendra de l'ampleur et de l'échelle de temps à laquelle nous réduirons les émissions mondiales de combustibles fossiles. Des recherches portant sur différents scénarios d'émissions de gaz à effet de serre ont commencé à explorer la manière dont le changement climatique futur pourrait affecter les câbles sous-marins et leurs stations d'atterrissage à terre.
Les pannes d'origine climatique se produisent dès maintenant
L'élévation du niveau de la mer devrait avoir l'impact le plus direct et le plus immédiat sur les infrastructures sous-marines, notamment les stations d'atterrissage. Nombre d'entre elles sont construites à proximité des côtes, et certaines ne sont pas beaucoup plus élevées que le niveau actuel de la mer. Les prévisions concernant les émissions faibles et élevées (figure 1) montrent que l'élévation du niveau de la mer pourrait se situer entre 300 et 500 mm.
Les effets du changement climatique seront probablement complexes et affecteront différemment les différentes régions (tableau 1).
| Process/ Activity | Effects of climate change | Potential impacts for subsea cables or landing stations | Anticipated locations of most significant impacts (Hotspots) |
|---|---|---|---|
| Sea-level rise | A general pattern of sea-level rise (up to 20 mm/year) worldwide in response to melting ice cover and warming ocean. | Inundation of data centers, power stations, landing stations, and terrestrial cables. | The areas with the most significant sea-level rise are the Central and South Pacific islands, the Philippines, Indonesia, Japan, the West Caribbean, the Gulf of Mexico, and Northwest Australia. |
| Storm tides | The effect of sea-level rise means storm tide heights will be more significant in the future. Climate change and sea-level rise are likely to increase the frequency and magnitude of extreme sea-level events. | Direct impacts of storms on built infrastructure, including scour and abrasion of cables, undermining of landing stations, and beach utility hole covers. Storm surges may reach up to 9 m above normal. | NW Europe, high latitude N and S America, E USA, E Africa, Bangladesh, Taiwan, Gulf of Mexico, NW Australia. |
| Tropical and extra-tropical cyclones | A global increase in average cyclone intensity and surface speeds, but the pattern is geographically variable. A general poleward shift of cyclone tracks. Coastal flooding via rainfall and storm surge. | Enhanced scour and abrasion. It also causes slopes to fail to form turbidity currents that can damage cables. Increased storminess and wave height reduce working windows for offshore surveys, installation, and repairs, reducing project delivery times and costs. | Complex global pattern. Increased extra-tropical storminess is anticipated in NE Atlantic and N Pacific. Increased tropical cyclone activity is expected in the NW and S Pacific, central Atlantic, and Indian Oceans. |
| Coastal erosion and seafloor sediment transport regime | Global trend of shoreline retreat due to ambient shoreline dynamics and sea-level rise. A general increase in near-bed currents and sediment mobility due to global changes in storm frequency, duration, wind speed, and wave height. | Expose, suspend, and abrade previously buried cables, undermining shore-based infrastructure, including shore-end, beach utility hole covers, and front haul routes. | Geographically widespread, but hotspots include central and eastern N America, Central America, SE South America, central Europe, E and W Africa, S Asia, N Australia, Pacific, and the Caribbean, with median values of >100 m coastal retreat by 2100. |
| Ocean currents | The intensity, location, direction, and timing of ocean currents may shift due to sea-level rise and changes in ocean temperature, salinity, and wind-forced circulation. | Impact on surveying, cable laying, and maintenance. Enhanced sediment mobility or scour around cables causes abrasion and suspension-based fatigue. | Acceleration of ocean circulation is most prominent in tropical oceans, particularly the tropical Pacific Ocean. Increase and modification of currents in the Southern Ocean. |
| Offshore weather | Storminess is changing and becoming more intense in some regions. Under high emissions scenarios, wave height and period are projected to change by 5-15% and change direction by 5-15 degrees. | Impact on surveying, cable laying, and maintenance. Decrease in previous optimal weather windows. | The largest increases in significant wave heights in the Southern Ocean and tropical E Pacific Ocean are due to increasing Southern Ocean swells that reach the tropics and the poleward shift of the tropical cyclone belt. |
| River flooding | Warming climate generally increases the risk of floods, wherein 1:100-year events may recur on much shorter timescales. | Flooding of land-based facilities. Triggering of slope failures and offshore sediment flows that can break multiple cables (most likely where rivers flow into submarine canyons). | Flood frequency is predicted to increase significantly in many regions, particularly in SE Asia, India, E &W Africa, and much of S America (excluding the extreme south), including the UK, Ireland, France, and SW USA. |
| Submarine landslides | Submarine landslides may become more likely in regions where sediment supplies increase and triggering factors are heightened. | Cyclic shelf and slope sediment loading trigger slope failures and offshore sediment flows that can break multiple cables. | Offshore from rivers where sediment supply is increased (for example, E Africa, Congo River, SE Asia) or where storm triggering is likely (for example, Caribbean, SE Asia, S Pacific). |
| Arctic sea ice and icebergs | Pressure ridges and coastal ice pile up. Coastal erosion. Calved icebergs. Enhanced river discharge. | Underwater iceberg keels scour seabed to damage cables. Reduced ice cover and increased storms expose the coast to erosion, while pile-up may affect coastal infrastructure. Scoring of shelf and upper slope. Increased river discharge into the Arctic Ocean may raise the risk of turbidity currents. | From 1979 to 2018, sea ice has likely declined for all months, and this trend is projected to continue. The record for 1900 to 2008 shows a highly variable discharge of east Greenland icebergs, with the highest rates in the 1990s. |
| Relocate fishing grounds due to changing ocean | Global warming, ocean acidification, and overfishing push stocks into newer habitats that are often cooler due to higher latitude and increased depth. | Fish stock relocation may create new conflicts between seabed users and damage to unarmoured & unburied cables by fishing gear. | Underwater iceberg keels scour seabed to damage cables. Reduced ice cover and increased storms expose the coast to erosion, while pile-up may affect coastal infrastructure. Scoring of the shelf and upper slope. Increased river discharge into the Arctic Ocean may raise the risk of turbidity currents. |
| New shipping routes due to changing conditions | Warming oceans and melting ice will open up previously ice-covered ocean routes. | New shipping routes intersect existing cable corridors, increasing the risk of damage to seafloor cables by anchoring. Other activities (for example, resource extraction may need to be considered. | Previously ice-covered parts of the Arctic. |
Nous constatons déjà l'impact de certains de ces effets climatiques. Par exemple :
- L'élévation du niveau de la mer est déjà ressentie de manière aiguë par les petites îles de faible altitude du Pacifique Sud, ce qui augmente la probabilité d'inondation des stations d'atterrissage par les ondes de tempête.
- La fréquence et l'ampleur des inondations fluviales s'accélèrent dans de nombreux endroits, augmentant la probabilité de flux de sédiments offshore qui ont endommagé plusieurs câbles sous-marins au large de l'Afrique de l'Ouest au cours des quatre dernières années.
- L'océan Atlantique connaît des tempêtes plus importantes, ce qui contribue à couper les connexions Internet.
- L'intensité des tempêtes tropicales semble augmenter dans les Caraïbes, avec des dommages importants aux câbles et aux stations d'atterrissage.
- Le vêlage des icebergs a endommagé des câbles en Alaska, entraînant une perte importante de temps de connexion avant réparation.
Enseignements et renforcement de la résilience pour l'avenir
L'émergence de ces risques climatiques n'est pas une nouveauté pour l'industrie des câbles sous-marins. Le Comité international de protection des câbles a publié une déclaration de position sur le changement climatique en 2020 et a déclaré lors d'une réunion consultative des Nations unies :
"Il est essentiel que l'élévation du niveau de la mer et le changement climatique soient pris en compte dans la planification des futures routes et stations d'atterrissage, ainsi que dans l'évaluation des risques posés aux systèmes existants".
Étant donné que la durée de vie d'un système de câbles sous-marins est généralement de 25 ans, il est essentiel de planifier à l'avance, notamment pour comprendre comment les risques peuvent évoluer et mettre en œuvre des mesures d'atténuation afin de se prémunir contre leurs effets négatifs.
Ces mesures comprennent
- Augmenter le blindage et la protection par câble aux extrémités du littoral où l'érosion s'aggrave ;
- Éviter les zones de basse altitude pour les points d'atterrissage et les stations d'atterrissage des câbles ;
- Collecte de connaissances locales à partir de visites sur le terrain concernant les conditions environnementales et l'impact des événements historiques
- Incorporation de la modélisation océanique et des données scientifiques dans les évaluations préliminaires de la planification des itinéraires.
Selon une présentation récente du comité international de protection des câbles, malgré l'évolution des conditions océaniques, le nombre de réparations de câbles s'est maintenu à environ 200 par an en moyenne au cours des dix dernières années, alors que la longueur totale des câbles en service a augmenté de plus de 600 000 km.
Le nombre de défauts par unité de longueur est en baisse (figure 2), ce qui confirme la tendance à long terme d'une résilience accrue des systèmes de câbles sous-marins. Cette évolution témoigne de la capacité de l'industrie des câbles sous-marins à tirer les leçons des dommages subis par les câbles dans le passé, à améliorer l'acheminement et la conception des câbles, ainsi qu'à mettre en œuvre et à écouter les travaux scientifiques qui fournissent une base de données essentielle pour éclairer la prise de décision.
Le changement climatique offre également des opportunités inattendues, telles que l'ouverture de nouvelles routes qui étaient auparavant couvertes par la glace de mer.
Cependant, de nombreuses incertitudes subsistent. Les progrès futurs en matière d'observation et de modélisation des océans sont nécessaires pour améliorer notre compréhension de la manière, du lieu et du moment où le changement climatique affectera l'océan. Cela peut aider l'industrie à évaluer et à s'adapter aux dangers émergents et changeants et à continuer à renforcer la résilience du réseau mondial.
Lisez notre récente étude pour en savoir plus sur les risques climatiques pour les câbles sous-marins.
Collaborateurs : Isobel Yeo et Lucy Bricheno
Michael Clare est chercheur en sciences océaniques au National Oceanography Centre au Royaume-Uni. Les recherches de son équipe, qui collabore étroitement avec le Comité international de protection des câbles, portent sur les risques naturels et les menaces qu'ils font peser sur les infrastructures des fonds marins et les communautés côtières.
Les opinions exprimées par les auteurs de ce blog sont les leurs et ne reflètent pas nécessairement celles de l'Internet Society.