Alors que de plus en plus de pluie tombe sur une planète qui se réchauffe, un nouveau modèle informatique montre qu'il ne faut pas nécessairement une averse pour provoquer une perturbation généralisée des réseaux routiers. Le modèle a combiné des données sur les réseaux routiers avec les collines et les vallées de la topographie pour révéler des « points de basculement » auxquels même de petites augmentations localisées de la pluie provoquent des pannes routières généralisées.

Les résultats, qui ont été testés à l'aide des données de l'impact de l'ouragan Harvey sur la région de Houston, ont été publiés aujourd'hui dans Communication Nature .

« Pour se préparer au changement climatique, nous devons savoir où les inondations entraînent les plus grandes perturbations dans les voies de transport. La science des réseaux pointe généralement vers les plus grandes interactions, ou les itinéraires les plus fréquentés. Ce n'est pas ce que nous voyons ici, " a déclaré Jianxi Gao, professeur assistant d'informatique à l'Institut polytechnique Rensselaer, et auteur principal de l'étude. "Un petit peu de dommages induits par les inondations peut provoquer des pannes soudaines et généralisées."

Gao, un scientifique de réseau, a travaillé avec des scientifiques de l'environnement de l'Université normale de Pékin et un physicien de l'Université de Boston pour réconcilier les modèles scientifiques de réseau traditionnels qui prédisent l'impact de perturbations spécifiques sur un réseau routier avec des modèles de sciences environnementales qui prédisent comment la topographie influence les inondations. La science des réseaux traditionnelle prédit des niveaux continus de dommages, auquel cas la démolition de routes secondaires ou d'intersections ne causerait que des dommages mineurs au réseau. Mais à cause de la façon dont l'eau s'écoule sur la terre, l'ajout d'informations topographiques donne une prédiction plus précise.

En Floride, une augmentation de 30 mm à 35 mm des précipitations a détruit 50 pour cent du réseau routier. Et à New York, Gao a découvert qu'un ruissellement supérieur à 45 mm isolait la partie nord-est de l'État de l'intérieur des États-Unis.

Dans la province chinoise du Hunan, une augmentation de 25 mm à 30 mm des précipitations a détruit 42 pour cent du réseau routier provincial. Dans la province du Sichuan, une augmentation de 95 mm à 100 mm des précipitations a détruit 48,7 pour cent du réseau routier provincial. Et globalement, et une augmentation de 160 mm à 165 mm des précipitations a détruit 17,3 pour cent du réseau routier en Chine et a brusquement isolé la partie occidentale de la Chine continentale.

Les chercheurs ont validé leur modèle en comparant les résultats prévus avec les pannes routières observées à Houston et au sud-est du Texas causées par l'ouragan Harvey. Leur modèle a prédit 90,6% des fermetures de routes signalées et 94,1% des rues inondées signalées.

"Nous avons déchiffré les données. L'ouragan Harvey a causé certaines des pannes de route les plus importantes de l'histoire des États-Unis, et notre modèle a prédit que les dommages, " a déclaré Gao. " L'ajout d'informations en 3D provoque des schémas de défaillance plus inhabituels que prévu, mais maintenant nous avons développé les équations mathématiques pour prédire ces modèles."