Alors que le monde se réchauffe et que les précipitations qui auraient généré un manteau neigeux créent à la place de la pluie, l'ouest des États-Unis pourrait voir des inondations plus importantes, selon une nouvelle étude de Stanford.

Une analyse de plus de 400 bassins versants de 1980 à 2016 montre que les inondations hivernales provoquées par les précipitations peuvent être plus de 2,5 fois plus importantes que celles provoquées par la fonte des neiges. Les chercheurs ont également découvert que la taille des inondations augmente de façon exponentielle à mesure qu'une fraction plus élevée des précipitations tombe sous forme de pluie, ce qui signifie que la taille des inondations a augmenté à un rythme plus rapide que l'augmentation de la pluie.

L'étude, qui paraît dans le numéro de janvier de Recherche sur les ressources en eau , est particulièrement important pour les personnes qui planifient les infrastructures tout en tenant compte du réchauffement climatique. Comme les Californiens du Nord l'ont vu lors de la crise du barrage d'Oroville en 2017, lorsqu'une défaillance du déversoir a forcé plus de 180 personnes, 000 habitants à évacuer, les tempêtes chaudes peuvent poser de gros problèmes.

"La crise du barrage d'Oroville est un bon exemple de la façon dont les infrastructures existantes sont déjà vulnérables aux inondations, " a déclaré l'auteur principal Frances Davenport, un doctorat étudiant en science du système Terre à la Stanford's School of Earth, Sciences de l'énergie et de l'environnement (Stanford Earth). « Ces résultats montrent que le réchauffement à lui seul, même sans modification des quantités de précipitations, pourrait entraîner des modifications de la taille des inondations. »

Bien qu'il puisse sembler évident qu'une plus grande fraction des précipitations tombant sous forme de pluie provoquerait des inondations plus importantes, la nouvelle recherche révèle que les précipitations et la taille des inondations ont une relation non linéaire. Par exemple, une tempête avec 100 pour cent de pluie a 25 pour cent plus de précipitations liquides qu'une tempête avec 80 pour cent de pluie, mais les chercheurs ont découvert que l'inondation moyenne est 33 pour cent plus grande, ce qui signifie que les crues croissent à un rythme plus rapide que l'augmentation des précipitations liquides.

Besoins futurs en infrastructures

Les résultats pourraient éclairer la gestion des réservoirs qui non seulement sécurisent l'approvisionnement en eau de la région, mais fournissent également une zone tampon pour les inondations, selon l'auteur principal Noah Diffenbaugh, le professeur de la Fondation Kara J. à Stanford Earth.

« Les planificateurs sont invités à prévoir le type de conditions auxquelles l'infrastructure d'aujourd'hui devra résister dans les années et les décennies à venir, " Diffenbaugh a déclaré. " La forme et l'ampleur de nos résultats non linéaires ont le potentiel de profiter aux planificateurs des États occidentaux qui tentent d'intégrer la nature changeante de l'hydrologie de la neige dans leurs décisions. "

Les chercheurs ont évalué 410 bassins versants à l'aide des mesures quotidiennes du débit de l'U.S. Geological Survey pour identifier les événements de précipitation les plus importants et les périodes avec le débit le plus élevé. Ils ont ensuite analysé ces événements en comparant la quantité de pluie, la neige et la fonte des neiges avant et après chaque événement.

En collaboration avec l'économiste et co-auteur Marshall Burke, professeur adjoint de science du système Terre, les chercheurs ont adapté des méthodes de l'économétrie - une branche de la statistique appliquée - pour tenir compte d'autres influences telles que les caractéristiques du sol, changement de pente et d'affectation des terres, afin de démêler l'impact des seules précipitations. Selon les auteurs, l'analyse est l'une des premières tentatives d'application de ces techniques économétriques à l'hydrologie.

« En utilisant cette méthode économétrique, nous pouvons examiner comment les inondations ont varié dans toute la gamme de variabilité historique dans chaque bassin versant, " Davenport a déclaré. "Cela nous permet d'identifier des modèles qui peuvent ne pas encore être évidents dans les tendances à long terme des inondations."

Les résultats sont utiles aux gestionnaires de l'eau qui réfléchissent aux risques d'inondation à long terme, en particulier dans les zones qui devraient connaître un réchauffement et une variabilité continue de la quantité totale de précipitations, selon les chercheurs. Ils étaient motivés à concentrer leurs analyses sur l'ouest des États-Unis parce que les mêmes barrages et réservoirs utilisés pour stocker l'eau pendant la saison sèche assurent également le contrôle des inondations pendant la saison des pluies, avec la neige jouant un rôle important dans chacun.

"Nous avons vu ces dernières années la tension en temps réel entre garder l'eau dans le réservoir afin qu'elle puisse être utilisée plus tard dans l'année, et le laisser sortir afin qu'il y ait de l'espace disponible pour éviter les inondations de la prochaine tempête, " dit Diffenbaugh, qui est également le chercheur principal de la famille Kimmelman au Woods Institute for the Environment. "Des États comme la Californie sont bien conscients qu'à mesure que l'hydrologie de la neige dans l'ouest des États-Unis continue de changer, l'infrastructure qui a été conçue et construite autour du vieux climat du siècle dernier continuera d'être poussée à ses limites. Nos résultats jettent un nouvel éclairage sur la rapidité avec laquelle les planificateurs peuvent s'attendre à ce que le ruissellement extrême s'intensifie à mesure que les précipitations deviennent plus dominées par la pluie dans toute la région. »