Inondations à Otey, Texas, après l'ouragan Harvey en 2017. Ceci fait partie d'une série d'images capturées par le National Geodetic Survey de la NOAA à la suite de la tempête. Crédit d'image :NOAA
L'ouragan Harvey a déversé plus de 1,5 mètre d'eau dans le sud-est du Texas fin août 2017, ce qui en fait l'ouragan le plus humide enregistré dans l'histoire des États-Unis. Mais après le passage de l'orage, où est passée toute cette eau ?
Dans un nouveau, étude dirigée par la NASA, les scientifiques ont utilisé les données du système de positionnement global (GPS) pour répondre à cette question et pour suivre non seulement où les eaux pluviales de Harvey se sont retrouvées sur terre, mais aussi combien de temps il a fallu pour se dissiper.
"Nous avons déterminé que dans les huit premiers jours après l'atterrissage, 30 pour cent des eaux pluviales de Harvey ont été captées ou stockées sur terre, la plupart sous forme d'eau stagnante qui se trouve à la surface. Environ 60 pour cent ont été perdus ou drainés dans l'océan et la baie de Galveston au cours des premiers jours après la tempête, et les 10 % restants ont été perdus par évapotranspiration, ou une combinaison d'évaporation et de transpiration végétale, " a déclaré le premier auteur Chris Milliner du Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, Californie.
Les 30 pour cent d'eau qui étaient stockés sur terre se sont ensuite progressivement dissipés sur une période d'environ cinq semaines, probablement par évapotranspiration, le ruissellement des eaux souterraines dans les rivières voisines et la reconstitution des aquifères.
Comment ça fonctionne
Composé de satellites, récepteurs et stations au sol situés dans le monde entier, Le GPS permet aux scientifiques de mesurer les changements d'élévation de la surface de la Terre avec une précision de moins d'un pouce (quelques millimètres). Cela fonctionne un peu comme le GPS sur votre téléphone mobile mais avec une plus grande précision. L'équipe d'étude a utilisé des mesures d'altitude quotidiennes d'environ 220 de ces stations au sol, de l'ouest du Texas à la Louisiane, pour suivre les changements dans la quantité d'eaux pluviales sur terre après l'ouragan.
L'animation montre les changements de positions verticales GPS après Harvey au fil du temps. Les couleurs plus chaudes représentent les zones où la surface est déprimée par le poids de l'eau de Harvey. La ligne rouge est le chemin réel de Harvey. Le GPS a mesuré l'affaissement, ou dépression de surface, autour de Houston (centre de l'image) à un peu moins d'un pouce (22 mm). Le modèle d'affaissement a également migré à travers la côte du golfe vers l'ouest de la Louisiane sur une période de sept jours coïncidant avec la position de l'ouragan. Crédit :NASA / JPL-Caltech
"Quand tu t'assois sur un matelas, votre poids abaisse sa surface. La croûte terrestre est également élastique et se comporte de manière similaire sous le poids de l'eau, " a déclaré Milliner. " Le GPS mesure la quantité d'affaissement (ou de dépression), qui vous indique combien de masse d'eau doit presser sur la surface et où cette eau est distribuée."
L'équipe a déterminé que dans les premiers jours qui ont suivi l'ouragan Harvey, la terre autour de Houston s'est abaissée en altitude jusqu'à 20 millimètres. Les données GPS ont également suivi un modèle clair d'affaissement des terres qui a migré à travers la côte du golfe sur une période de sept jours, conforme à la position de l'ouragan Harvey. Suite à ce premier affaissement de terrain, les mesures des stations GPS ont révélé que la surface de la Terre remontait progressivement, indiquant que l'eau s'écoulait et s'évaporait de la terre, tout comme un matelas se comporte lorsque vous vous levez lentement et enlevez votre poids.
Pour détecter la réponse en matelas de la Terre aux changements de masse d'eau, l'équipe a d'abord dû traiter les données GPS pour éliminer les erreurs systématiques appelées erreur de mode commun (CME). Le CME agit essentiellement comme un "bruit" qui masque le signal hydrologique. En utilisant un filtre d'analyse des composants indépendant, l'équipe a pu séparer statistiquement les données GPS brutes en signaux CME et hydrologiques. Cela leur a permis de rejeter le signal qui était du bruit et d'extraire le signal hydrologique subtil qu'ils recherchaient.
Avec les données GPS filtrées, les scientifiques ont pu déterminer l'ampleur quotidienne et l'emplacement de la dépression de surface et à partir de cela, calculer la masse d'eau quotidienne qui l'a provoquée.
Cette animation montre la réponse élastique de la Terre à l'augmentation et à la diminution d'une charge d'eau à la surface. La quantité de dépression correspond à la dépression attendue que la surface a subie en raison du poids des eaux pluviales de l'ouragan Harvey. Crédit :NASA / JPL-Caltech
Pourquoi est-ce important
L'étude démontre, pour la première fois, qu'il est possible de quantifier de manière robuste les changements quotidiens dans le stockage de l'eau à la suite d'événements de précipitations extrêmes comme les ouragans majeurs. Il nous permet de voir combien d'eau est temporairement stockée sur terre après un ouragan majeur, où il est stocké, et combien de temps il faut pour que l'eau stockée se dissipe avec le temps.
Les scientifiques désireux de comprendre comment le système hydrologique se comporte en réponse à de grandes tempêtes bénéficient de cette information, mais les gestionnaires de l'eau et des inondations aussi. S'ils savent combien d'eau a été stockée sur terre et combien de temps il a fallu à l'eau pour se dissiper après un événement majeur de précipitation, ils ont une meilleure compréhension de ce à quoi s'attendre lors de la prochaine majeure, les tempêtes à forte intensité de pluie frappent et peuvent se préparer en conséquence.
L'étude, intitulé « Suivi du poids des eaux pluviales de l'ouragan Harvey à l'aide de données GPS, " a été récemment publié par la revue Avancées scientifiques .
