L'équipe de recherche a prélevé des carottes de sédiments de fond de trois lacs morts-vivants pour retracer l'histoire des principales inondations le long du cours inférieur du Mississippi. Des lacs comme celui-ci (appelé False River) sont d'anciens méandres qui se sont séparés du chenal principal de la rivière. Lors des grandes crues, l'eau de la rivière s'y jette à nouveau, transportant des sédiments en suspension qui se déposent au fond du lac - une « signature » d'inondation que les chercheurs peuvent identifier. Crédit :(Google Earth, 2018)
Une nouvelle étude a révélé pour la première fois les 500 dernières années d'inondation du fleuve Mississippi. Il montre une augmentation spectaculaire de la taille et de la fréquence des inondations extrêmes au cours du siècle dernier, principalement en raison de projets de redressement, canaliser, et délimité la rivière par des digues artificielles.
La nouvelle recherche, dirigé par des scientifiques de la Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), a également découvert un schéma clair au cours des siècles reliant les inondations du Mississippi aux fluctuations naturelles des températures de l'eau du Pacifique et de l'océan Atlantique. Ce record à long terme nouvellement récupéré fournit un contexte historique qui met en lumière la façon dont l'ingénierie fluviale plus récente a intensifié les inondations à des niveaux sans précédent.
"Les inondations que nous avons eues au cours du siècle dernier sont plus importantes que tout ce que nous avons vu au cours des 500 dernières années, " a déclaré Sam Muñoz, un ancien chercheur postdoctoral à WHOI et l'auteur principal de l'étude, publié le 5 avril 2018, dans la revue La nature . La recherche montre qu'au cours des 150 dernières années, l'ampleur de la crue centennale – une crue qui a 1 % de chance de se produire au cours d'une année donnée – a augmenté d'environ 20 %. L'équipe de recherche a découvert qu'environ les trois quarts de ce risque d'inondation élevé peuvent être attribués à des modifications humaines de la rivière et de son bassin.
"Il y a eu une question de longue date sur la mesure dans laquelle tous les changements que nous avons apportés au fleuve Mississippi - l'un des fleuves les plus aménagés au monde - ont modifié la probabilité de très grandes inondations, " dit Muñoz, maintenant professeur adjoint à l'Université Northeastern.
Pour répondre à cette question, les scientifiques ont utilisé une technique que le paléoclimatologue de l'OMSI, Jeff Donnelly, a mise au point dans l'océan côtier pour suivre l'histoire des ouragans :extraire de longues carottes de sédiments de fond des lacs et des marais.
"C'est un peu l'équivalent de mettre une paille dans un milk-shake, mettre votre pouce sur le dessus, et en le tirant, " dit Donnelly, un co-responsable de l'étude. Dans ce cas, la "paille" était un tube en aluminium de 30 pieds de long déployé à partir d'un petit bateau ponton, et le " milk-shake " était la boue, sable, et le limon au fond de trois lacs morts-vivants adjacents au fleuve Mississippi.
Lors des grandes crues, l'eau en mouvement plus rapide du chenal de la rivière soulève des sédiments à plus gros grains et s'écoule dans les lacs généralement déconnectés, transportant des sédiments et des débris avec lui. Le matériau de la rivière est capturé dans les lacs et finit par couler. Il forme une couche sur le fond qui est ensuite enfouie au fil du temps. Les couches sont des indices révélateurs des inondations passées. Plus les noyaux sont profonds, plus les scientifiques peuvent remonter dans le temps.
La taille des grains dans les couches donne des indices sur la taille des crues. Plus le déluge est grand, plus l'eau de la rivière génère de l'énergie, et plus les grains qui se déposent dans les lacs sont gros, a déclaré Liviu Giosan, géoscientifique de l'OMSI, un autre membre principal de l'équipe de recherche. En analysant la taille des grains et la taille de l'inondation pour les événements d'inondation connus, par exemple, la crue du Grand Mississippi de 1927—Muñoz a pu estimer la taille des crues jusque-là inconnues représentées dans les carottes de sédiments.
Pour savoir quand ces inondations ont eu lieu, l'équipe a utilisé des isotopes du plomb, césium, et le carbone pour dater les couches de sédiments grossiers. Zhixiong Shen de la Coastal Carolina University a utilisé une technique appelée luminescence stimulée optiquement, qui détermine l'âge d'un matériau en analysant la dernière fois qu'il a été exposé à la lumière du soleil. Matthew Therrell de l'Université de l'Alabama a utilisé les cernes annuels des arbres pour reconstituer un dossier détaillé des inondations régionales les plus récentes. En combinant ces méthodes, l'équipe a retracé l'histoire des inondations sur plus de 500 ans, soit environ 350 ans plus loin dans le temps que les plus anciennes archives écrites sur les inondations.
Prochain, ils ont comparé ce qu'ils ont trouvé aux enregistrements des cycles climatiques naturellement oscillants qui affectent les températures de surface de la mer dans l'Atlantique et le Pacifique, comme El Niño-oscillation australe (ENSO). Ils ont découvert que les cycles d'inondation du Mississippi correspondaient aux cycles océaniques et climatiques.
En particulier, Les événements El Niño apportent plus de tempêtes et de précipitations au centre de l'Amérique du Nord, qui sature le sol autour du Mississippi. Une phase de l'oscillation de l'océan Atlantique apporte des précipitations extrêmes sur le bassin du Mississippi. Quand les deux coïncident, les inondations sont plus probables.
« Nous sommes en mesure pour la première fois de vraiment analyser comment la variabilité naturelle du système climatique influence les inondations, et puis comment les gens ont modifié cela, " a déclaré Muñoz.
The sediment data also showed that the natural rhythm of flooding caused by ocean changes was greatly amplified by major federally-funded river engineering projects that began after 1928 to facilitate commercial navigation on the river and to protect communities and cropland from floods. The societal benefits of river engineering should be weighed against the risks that more large floods pose to agriculture, Infrastructure, and communities, disaient les scientifiques. En outre, big floods sweep more pollutants and fertilizers into the Gulf of Mexico, causing oxygen-depleted "dead zones."
Giosan says restoring more natural flood patterns to the river and allowing sediments to flow onto the floodplain during floods would help rebuild the drowning Mississippi delta, whose planned restoration is projected to cost tens of billions of dollars.
Selon l'équipe, the next steps will be to dig deeper into the river sediments to extend the flood record even further back in time and to apply this new method to understand what drives flooding on other major rivers systems around the world.
