Les précipitations qui ont inondé le nord de l'Angleterre sont les dernières d'une longue série d'inondations qui deviennent la nouvelle norme du pays. En effet, à travers le monde, les inondations devraient devenir plus fréquentes et plus extrêmes à mesure que la planète se réchauffe.

Construire des défenses robustes contre les inondations et modéliser les zones vulnérables est crucial si nous voulons éviter la perte de vies humaines et de moyens de subsistance à cause de ces événements météorologiques dévastateurs. Mais nos nouvelles recherches révèlent que la capacité des rivières à maintenir l'écoulement de l'eau dans leurs berges peut changer rapidement - et en omettant de le reconnaître, certains modèles et défenses contre les inondations peuvent être sous-équipés pour faire face aux conséquences lorsqu'ils le font.

Beaucoup supposent que les inondations sont dues à de fortes précipitations. C'est vrai, mais seulement une partie de l'explication. Les inondations se produisent également lorsque la quantité d'eau qui s'écoule de la terre dépasse la capacité des rivières à transporter ce débit, comme ce fut le cas lorsque la rivière Don a récemment violé les défenses contre les inondations dans la région de Sheffield. Donc, les inondations sont en partie causées par la quantité de pluie qui tombe, en partie par l'humidité déjà présente dans le sol, et en partie par la capacité des rivières à contenir de l'eau dans leurs canaux.

Cela signifie que si les capacités des canaux fluviaux changent, alors deux événements pluviométriques identiques tombant sur un sol tout aussi humide peuvent provoquer des inondations de gravité très différente.

La plupart des rivières sont en constante évolution. Ils sont façonnés par les sédiments et l'eau qu'ils transportent. Les humains ont modifié la plupart des rivières du monde d'une manière ou d'une autre. Dans certains cas, il s'agit d'une influence directe, comme la construction de barrages ou l'ingénierie fluviale. D'autres influences sont indirectes :construire sur des terres avoisinantes réduit la capacité du sol à absorber l'eau, l'agriculture puise l'eau des rivières, et la déforestation laisse plus d'eau s'écouler ailleurs.

Les rivières réagissent également aux changements climatiques. Pendant les périodes plus sèches, moins d'eau s'écoule dans les systèmes fluviaux. Cela signifie qu'il y a souvent moins d'énergie pour déplacer les sédiments à leurs lits, si le niveau du lit de la rivière peut augmenter progressivement, diminuant la capacité de la rivière. Une croissance végétale abondante dans le chenal peut également réduire la capacité d'un chenal fluvial en ralentissant le débit.

Mais il n'est pas toujours facile de prédire l'évolution des cours d'eau. Des changements extrêmes dans la forme et la capacité des canaux peuvent se produire très rapidement. Après une récente crue éclair en Espagne, une rivière a augmenté de près d'un mètre alors que d'énormes volumes de sédiments en amont ont été déplacés et déversés plus loin. Dans les systèmes fluviaux tropicaux, qui ont tendance à transporter plus de sédiments que les rivières tempérées, ces changements peuvent être de plusieurs mètres.

Risque incertain

Malheureusement, de tels changements sont généralement ignorés par les ingénieurs et modélisateurs d'inondations, qui traitent généralement le canal comme une caractéristique fixe. Si les rivières modifient réellement leur capacité dans l'espace et dans le temps, alors les estimations de la probabilité d'inondation peuvent être incorrectes, mettant en danger les personnes et les biens.

Motivé par ces préoccupations, nous avons étudié le rythme auquel les changements de canaux se produisent, et dans quelle mesure ces altérations pourraient être dues au climat. Nous sommes partis d'un modèle conceptuel simple :le climat contrôle les précipitations, les précipitations affectent le débit de la rivière, et le débit de la rivière façonne la capacité du canal.

Les observations directes de ce lien manquaient dans les systèmes fluviaux sur de courtes échelles de temps. Donc, nous en avons pris 10, 000 mesures de la capacité de 67 rivières aux USA, couvrant une période de près de 70 ans. Nous avons également recueilli des données sur les précipitations et le débit des rivières, pour évaluer comment les changements climatiques ont affecté la capacité des rivières.

Nous avons découvert que les changements temporaires de la capacité des rivières, des années à des décennies, étaient beaucoup plus fréquentes qu'on ne le supposait auparavant. Globalement, la capacité des rivières a tendance à augmenter pendant les périodes plus humides que la moyenne en raison d'une plus grande érosion des canaux fluviaux, et diminution des périodes plus sèches.

Nous avons également constaté que les cycles climatiques pluriannuels qui affectent les régimes régionaux de précipitations, tels que l'oscillation australe El Niño, peuvent également entraîner une expansion et une contraction de la capacité des canaux, peut-être à l'échelle mondiale. Armé de cette connaissance, nous pourrions éventuellement être en mesure de prédire comment la capacité des rivières change, et ainsi mieux comprendre le risque d'inondation.

Dans les régions tempérées comme le Royaume-Uni, où les rivières ont tendance à être végétalisées, fortement conçu et relativement stable, les changements délicats de la capacité des canaux sont difficiles à détecter et ne risquent pas de mettre la vie en danger. Cependant, dans les systèmes fluviaux qui transportent de grands volumes de sédiments, ou dans des régions du monde où les précipitations varient considérablement au cours de l'année, des réductions soudaines de la capacité des rivières peuvent augmenter considérablement le risque d'inondation pour les agglomérations voisines. Par exemple, le fleuve Gange-Brahmapoutre en Inde et au Bangladesh entre dans cette catégorie. Sa capacité est déjà en train de changer, et ses plaines inondables sont parmi les plus densément peuplées au monde.

Malheureusement, nous avons encore une très mauvaise compréhension de la nature et des causes des changements de capacité des canaux dans la plupart des régions - et ce sont les endroits les plus à risque qui ont tendance à avoir le moins de données. Pour mieux comprendre ce qui se passe, nous devons utiliser l'imagerie satellitaire pour surveiller la vitesse à laquelle les rivières réagissent aux changements climatiques. Ce que nous ne pouvons pas encore faire, c'est surveiller l'ajustement de la rivière en temps réel. Le développement de technologies capables de le faire améliorerait considérablement notre compréhension de la façon dont les changements dans la forme et la capacité des rivières affectent les risques d'inondation à travers le monde.

Jusqu'à ce que ces informations deviennent apparentes, les modèles d'inondation et les structures de défense devraient intégrer ce risque incertain dans leurs conceptions. Cela pourrait faire toute la différence pour ceux qui vivent dans des zones vulnérables.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.