Lorsque l'ouragan Maria a frappé de plein fouet Porto Rico en tant que tempête de catégorie 4 avec des vents atteignant 155 milles à l'heure en septembre 2017, il a endommagé des maisons, villes inondées, a dévasté les forêts de l'île et causé la plus longue panne d'électricité de l'histoire des États-Unis.

Deux nouveaux efforts de recherche de la NASA se penchent sur les effets de grande envergure de l'ouragan Maria sur les forêts de l'île, comme le montrent les relevés aériens, et sur l'accès à l'énergie et à l'électricité de ses habitants, comme le montrent les données de l'espace. Les résultats, présenté lundi à la réunion de l'American Geophysical Union à Washington, illustrent l'étendue stupéfiante des dommages causés par l'ouragan Maria à la fois à l'environnement naturel et aux communautés.

Une île devenue sombre

La nuit, La Terre est illuminée par des chaînes lumineuses de routes parsemées de villes et de villages semblables à des perles alors que la lumière artificielle créée par l'homme occupe le devant de la scène. Pendant l'ouragan Maria, Les lumières de Porto Rico se sont éteintes.

Dans les jours, semaines et mois qui ont suivi, chercheur en physique Miguel Román au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, et ses collègues ont développé des cartes d'éclairage à l'échelle du quartier dans les communautés de Porto Rico. Pour faire ça, ils ont combiné les données satellitaires quotidiennes de la Terre la nuit du satellite NASA/NOAA Suomi National Polar-orbiting Partnership avec les données USGS/NASA Landsat et les données OpenStreetMap. Ils ont surveillé où et quand le réseau électrique a été rétabli, et analysé les caractéristiques démographiques et physiques des quartiers les plus longtemps touchés par les pannes de courant.

Une part disproportionnée de pannes d'électricité de longue durée s'est produite dans les collectivités rurales. L'étude a révélé que 41 pour cent des municipalités rurales de Porto Rico ont connu des périodes de panne prolongées, contre 29 pour cent des zones urbaines. Lorsqu'ils sont combinés, les pannes de courant dans les communautés rurales de Porto Rico ont représenté 61 % du coût estimé de 3,9 milliards d'heures d'interruption des clients, six mois après l'ouragan Maria. Ces régions sont principalement rurales dans l'intérieur montagneux de l'île où les résidents ont été privés d'électricité pendant plus de 120 jours. Cependant, les zones encore plus densément peuplées avaient des taux de récupération variables entre les quartiers, avec des banlieues souvent à la traîne des centres urbains.

La différence entre les taux de récupération urbains et ruraux est en partie due à la mise en place centralisée du réseau énergétique de Porto Rico qui dirige toute l'énergie vers des emplacements prioritaires plutôt que sur la base de la proximité de la centrale électrique la plus proche, dit Román. Les zones ont été priorisées, en partie, en fonction de leurs densités de population, ce qui est un désavantage pour les zones rurales. Au sein des villes, les maisons individuelles et les zones suburbaines à faible densité étaient également sans électricité plus longtemps.

"Ce n'est pas seulement l'électricité qui se perd, " a déclaré Román. "Les dommages causés par la tempête aux routes, les lignes électriques à haute tension et les ponts ont entraîné des défaillances en cascade dans plusieurs secteurs, rendant de nombreuses zones inaccessibles aux efforts de relèvement. Les gens ont donc perdu l'accès à d'autres services de base comme l'eau courante, assainissement, et de la nourriture pendant des périodes prolongées."

L'absence d'électricité, comme le montrent les données des veilleuses, offre une nouvelle façon de visualiser quotidiennement les impacts des tempêtes sur les communautés vulnérables dans l'ensemble de Porto Rico. C'est un indicateur visible de l'espace que l'infrastructure critique, au-delà du pouvoir, peut également être endommagé, y compris l'accès au carburant et aux autres fournitures nécessaires. Les communautés locales avec des pannes de courant de longue durée correspondent également à des zones qui ont signalé un manque d'accès aux ressources médicales.

La prochaine étape pour Román lorsqu'il envisage de futures catastrophes consiste à aller au-delà des données des veilleuses et à les synchroniser avec des informations mises à jour sur les infrastructures locales - routes, des ponts, connectivité Internet, sources d'eau propre, de sorte que lorsque les lumières sont éteintes, les intervenants en cas de catastrophe peuvent croiser les données énergétiques avec d'autres goulots d'étranglement de l'infrastructure qui doivent être résolus en premier, qui aiderait à identifier les communautés à risque et à allouer des ressources.

La forêt coupée du buzz

La pluie battante et les vents violents de l'ouragan Maria ont également transformé le paysage luxuriant de la forêt tropicale humide de Porto Rico. Le chercheur scientifique Doug Morton de Goddard faisait partie de l'équipe de chercheurs de la NASA qui avait sondé les forêts de Porto Rico six mois avant la tempête. L'équipe a utilisé le lidar de Goddard, Hyperspectral, et imageur aéroporté thermique (G-LiHT), un système conçu pour étudier la structure et la composition des espèces des forêts. Tir 600, 000 impulsions laser par seconde, G-LiHT produit une vue 3-D de la structure forestière en haute résolution, montrant des arbres individuels en détail, du sol à la cime des arbres. En avril 2018, après Maria, l'équipe est retournée et a arpenté les mêmes pistes qu'en 2017.

En comparant les données avant et après, l'équipe a découvert que 40 à 60 pour cent des grands arbres qui formaient la canopée de la forêt étaient endommagés, soit cassé en deux, déracinés par des vents violents ou perdus de grosses branches.

"Maria a fait une coupe de cheveux aux forêts de l'île, " dit Morton. " L'île a perdu tant de grands arbres que la hauteur totale des forêts a été réduite d'un tiers. Nous avons vu en gros 60 ans de ce que nous considérerions autrement comme des perturbations naturelles des chutes d'arbres se produire en une journée."

Les dommages considérables causés aux forêts de Porto Rico ont eu des effets de grande envergure, dit Morton. Les arbres tombés qui ne stabilisent plus le sol sur les pentes avec leurs racines ainsi que les branches tombées peuvent contribuer aux glissements de terrain et aux coulées de débris, érosion accrue, et la mauvaise qualité de l'eau dans les ruisseaux et les rivières où les sédiments s'accumulent.

En outre, les enquêtes lidar à travers l'île corroborent les résultats présentés à l'AGU par l'écologiste Maria Uriarte de l'Université Columbia à New York, qui a examiné les taux de mortalité et de dommages des arbres dans les parcelles au sol du site de recherche écologique à long terme de la National Science Foundation Luquillo. Uriarte a découvert que certaines espèces d'arbres étaient plus sensibles aux dommages causés par les vents violents, tandis que d'autres comme les palmiers, survécu à des taux plus élevés, ainsi que des arbustes et des arbres plus courts dans le sous-bois.

Morton et Uriarte continueront de suivre le sort des forêts portoricaines alors qu'elles se remettent des dommages causés par les ouragans en utilisant la technologie laser depuis le sol pour effectuer des mesures détaillées de la repousse des forêts.