De nombreuses pentes de la région de Campanie en Italie sont recouvertes de couches de sol volcanique, le résultat d'éruptions répétées au cours des millénaires. Alors que les impacts du changement climatique s'aggravent, y compris la survenue de pluies très intenses et courtes dans des zones localisées, il y a un besoin croissant, en particulier dans cette région italienne et dans d'autres qui sont vulnérables aux glissements de terrain, comprendre plus précisément les dynamiques qui induisent de tels événements et développer des modèles capables de les prédire. Lorsqu'ils sont employés par le biais de systèmes d'alerte précoce adéquats, ces outils peuvent aider les décideurs à adopter des mesures efficaces et efficientes pour protéger les personnes et les zones elles-mêmes contre les glissements de terrain.

À cette fin, l'étude "Exploring ERA5 reanalysis potentialities for support landslide investigations:a test case from Campania Region" (Sud de l'Italie) de la Fondation CMCC identifie le potentiel de la cinquième génération de modèles atmosphériques (connus sous le nom de reanalysis dataset ERA5) développé par le Centre européen pour Prévisions météorologiques à moyen terme pour améliorer les performances des systèmes d'alerte précoce utilisés, par exemple, par la Protection Civile (Protezione Civile).

Sur une pente recouverte de sols pyroclastiques, les glissements de terrain sont généralement causés par une combinaison de deux facteurs :les conditions d'humidité antérieures de la pente et la condition de déclenchement représentée par un événement de précipitation intense. Le système d'alerte précoce actuellement utilisé par la région Campanie utilise ce dernier comme seul indicateur, en ignorant les conditions antérieures du sol. Par conséquent, chaque fois qu'un événement de précipitation d'une certaine intensité est prévu, quel que soit l'état du sol à ce moment précis, le système renvoie un état d'alerte, pré-alarme ou alarme. Cela augmente la probabilité de fausses alarmes et donc de décisions, telles que des fermetures de routes, pouvant entraîner des interruptions de services qui, dans certains cas, pourraient être évitées.

"Les réanalyses sont des modèles atmosphériques, les mêmes qui sont utilisés pour les prévisions. Mais ils sont généralement utilisés en rétro-analyse pour reconstituer les conditions météorologiques passées, " explique Guido Rianna, Chercheur de la SMCC et co-auteur de l'étude. « En raison de cette caractéristique, le but des réanalyses n'est pas de prévoir, mais pour homogénéiser, d'un point de vue spatial et temporel, des données provenant de différents systèmes de surveillance in situ - tels que des stations météorologiques - ou de la télédétection, comme les satellites."

La cinquième génération de réanalyse (ERA5) a une résolution spatiale bien meilleure que les précédentes, fournissant des variables atmosphériques sur des mailles d'environ 30 km de côté. En outre, il est possible d'accéder gratuitement aux données mises à jour quotidiennement via le magasin de données climatiques du service Copernicus sur le changement climatique. Ces données vont de 1979 jusqu'à 5 jours avant la consultation. Une si courte période de publication des données a permis aux auteurs de l'étude de supposer - puis de vérifier - une bonne performance de l'outil non seulement pour les études de rétro-analyse mais aussi à des fins opérationnelles telles que le développement de systèmes d'alerte précoce.

"Nous avons d'abord vérifié la fiabilité de la réanalyse ERA5 dans la reproduction des historiques de précipitations conduisant à des glissements de terrain qui se sont réellement produits dans la zone étudiée, " dit Alfredo Reder, Chercheur de la SMCC et premier auteur de la publication. "Prochain, nous avons analysé le glissement de terrain spécifique qui s'est produit à Nocera Inferiore (Campanie) le 4 mars 2005. Nous avons vérifié que, à cet événement, les estimations d'humidité du sol offertes par ERA5, bien qu'il ne soit pas exempt de contraintes et de limitations, aurait pu observer une valeur très élevée en termes de teneur en eau sur toute la couverture. Ainsi, nous avons pu franchir la dernière étape d'évaluation de la possibilité d'utiliser ces réanalyses de manière opérationnelle pour un système d'alerte précoce. Dans la dernière phase de notre recherche, nous avons vérifié que les jeux de données ERA5, s'il est utilisé comme mandataire pour appuyer une décision, pourrait améliorer la fiabilité du modèle de prévision actuellement utilisé en Campanie, parce qu'ils peuvent fournir des informations sur les conditions d'humidité des pentes antérieures, qui sont un facteur prédisposant à un événement de glissement de terrain."

Les résultats de l'étude suggèrent le potentiel de cet outil notamment pour minimiser les fausses alarmes, tout en évitant les alarmes manquées.

« Tout expert en glissements de terrain dans les sols pyroclastiques dirait que l'occurrence d'un événement de précipitations intenses en septembre en Campanie, se produisant sur un sol à l'état sec, peut rarement déclencher un glissement de terrain, " conclut Rianna. " Mais à ce jour, il y a un manque de support observationnel quantitatif pour l'affirmer. Aujourd'hui, un décideur de la Protection Civile, sur la base des études existantes dans la littérature, ne pouvait manquer de tirer la sonnette d'alarme en cas de prévision d'un événement de précipitations présentant certaines caractéristiques :il ne pouvait étayer ce choix avec des données sur l'état du sol à la période précédente (sauf pour quelques pentes limitées). Nos recherches montrent qu'ERA5 pourrait combler cette lacune et ainsi minimiser le nombre de fausses alarmes."

Les résultats de cette recherche s'appliquent au cas des glissements de terrain pyroclastiques, qui sont caractéristiques de la zone étudiée. La prochaine étape sera de vérifier la pertinence des réanalyses ERA5 pour le même objectif mais dans le cas d'autres types de sols, comme les sols argileux entraînant des glissements de terrain lents, qui sont caractéristiques de diverses régions d'Italie, comme le sud des Apennins et certaines régions de la Basilicate et de la Campanie.