Le 14 juillet 2021, entre 60 et 180 mm de pluie sont tombés dans la région de l'Eifel en seulement 22 heures, une quantité qui serait autrement tombée en plusieurs mois et qui a entraîné des inondations catastrophiques. Les événements ont été beaucoup plus destructeurs que les modèles existants ne l'avaient prédit. Les chercheurs du Helmholtz Center Potsdam—Centre de recherche allemand GFZ pour les géosciences soulignent un certain nombre d'effets qui ne se sont produits que rarement en Europe centrale jusqu'à présent et qui n'ont donc pas été suffisamment pris en compte. Ceux-ci inclus, en particulier, la mobilisation du bois mort et des sédiments, les deux effets qui sont susceptibles de devenir plus importants à mesure que le changement climatique progresse. Michael Dietze et Ugur Öztürk rapportent aujourd'hui dans le journal Science sur les mécanismes qui ont amplifié les effets de la crue. Ils donnent également un aperçu d'un nouveau projet de recherche qui démarre ici afin de rendre plus réalistes les efforts d'anticipation à venir.

Des chercheurs témoins accidentels de la catastrophe des inondations

Le 14 juillet est un jour de pluie. Le chercheur du GFZ Michael Dietze revient d'une visite sur le terrain dans le sud de l'Eifel avec des collègues de Potsdam et de l'Université de Bonn. En revenant vers le nord, ils se rendent vite compte que ce qui se passe juste à l'extérieur est plus qu'une longue et forte pluie :la vue des données en ligne de la jauge Altenahr augmente rapidement toutes les 15 minutes, plus vite que les prévisions réelles, et plus vite que les chercheurs l'auraient souhaité, parce que leurs propres mesures sont affectées. L'inondation de l'Ahr n'a rien d'anormal :dans le cadre d'un projet de recherche, Dietze et ses collègues avaient installé plusieurs stations sismiques sur une terrasse de trois mètres de haut dans la vallée de l'Ahr quelques semaines plus tôt, supposées être à une distance de sécurité des conditions d'inondation hostiles. Ils voulaient les utiliser pour mesurer le mouvement du sol causé par le mouvement des sédiments et la turbulence de l'eau lors des crues « régulières ». Maintenant le niveau est déjà à un mètre au dessus de la terrasse, les stations sont perdues.

Effets familiers, mais d'autres parties du monde

Ce que les chercheurs vivaient ici, n'est qu'une fraction de la catastrophe actuelle qui se déroule dans les vallées de l'Ahr, Rivières Erft et Rur. "Le déluge dans les vallées de l'Eifel fut bien plus violent, plus rapide et plus imprévisible que nous ne l'avions supposé auparavant pour un tel événement au centre de l'Europe, " dit Michael Dietze, PostDoc dans la Section de Géomorphologie du GFZ et le Département de Géographie de l'Université de Bonn. Les causes sont multiples et bien connues, mais pas d'Europe centrale, mais plutôt des déserts du monde, et des tropiques.

Sol rapidement saturé

La pluie ne pouvait plus pénétrer dans le sol, qui a déjà été saturé en raison des semaines pluvieuses précédentes. C'était aussi trop fort pour dévaler les pentes comme une mince pellicule d'eau. Au lieu, les pentes se sont littéralement transformées en larges rivières et n'ont transporté l'eau qu'à une vitesse de quelques centimètres, mais soudain à quelques mètres par seconde, c'est-à-dire jusqu'à cent fois plus rapide. Cela lui a permis de converger beaucoup plus rapidement en une onde de crue dans les vallées réelles.

Énorme pouvoir érosif de l'eau

En outre, l'eau développa un énorme pouvoir érosif :d'une part, il a creusé des canaux dans les pentes et a pu s'écouler encore plus rapidement dans ces sentiers auto-creusés. D'autre part, il a mobilisé des quantités considérables de sédiments et de bois mort. Une fois dans les vallées principales, les troncs et les branches des arbres dérivaient vers les ponts. Là, ils se sont enchevêtrés et ont conduit à de prétendus blocages. Par conséquent, le ruissellement a été entravé, l'eau s'est accumulée et a également inondé des zones plus distales.

Effets inattendus sur les gravières et les routes

Au cours de ces événements, des effets et des risques dits couplés sont apparus qui n'avaient pas été pensés auparavant possibles dans la région. L'Erft, normalement cinq mètres de large, s'éleva au-delà de ses rives près de la ville de Blessem et se déversa sur un champ directement dans une gravière. Le bord de cette fosse se frayait un chemin en amont vers Blessem sur une longueur de 300 mètres, comme une cascade errante. Il a miné les premières maisons et conduit à leur effondrement.

La route de Blessem devint aussi une rivière, qui, en commençant par les bords non pavés, a miné la fondation de la route, ne laissant que les canalisations d'égouts. Cette érosion n'a cessé que par hasard car de moins en moins d'eau coulait dans l'Erft.

Risques couplés :le barrage de la retenue de Steinbach

Le barrage de Steinbach, situé à seulement 35 kilomètres en amont, représentait un danger particulier. Ce barrage en terre retient 1,2 million de mètres cubes d'eau. Dans la soirée du 14 juillet, il a été inondé jusqu'aux genoux sur une largeur de 150 mètres car le déversoir de secours n'a pas pu évacuer les masses d'eau entrantes. Le barrage inondé s'est érodé massivement, de sorte qu'une brèche était imminente. Si cela était arrivé, la vague de crue aurait ravivé les processus à Blessem, et en outre causé des destructions massives dans les villages directement en aval du barrage. "Cet exemple montre à quel point des localités apparemment éloignées sont étroitement liées, ", souligne Dietze.

Perspectives :Identification de nouvelles approches de recherche

« Alors que le changement climatique se poursuit, nous pouvons rencontrer assez fréquemment des événements de précipitations comme celui du 14 juillet 2021. Par conséquent, la recherche doit maintenant commencer à comprendre les inondations induites par les précipitations non seulement comme un phénomène d'écoulement trop rapide des eaux. Nous devons également inclure les effets d'auto-renforcement associés, dont certains sont également favorisés par le changement climatique, " dit Dietze. Il s'agit notamment de la dissection des pentes, surtout dans les bassins supérieurs, la mobilisation du bois mort et des arbres vitaux érodés, ainsi que leur rôle dans le colmatage des infrastructures humaines. En outre, de nouveaux dangers couplés doivent être identifiés et pris en compte.

Un nouveau projet de recherche fournit des données importantes pour les futurs modèles

Un pas important dans cette direction sera de tracer les traces de la catastrophe de juillet 2021, rapidement et à haute résolution. Cela s'applique en particulier aux zones où la crue a pris de l'ampleur et qui n'ont guère été dans l'attention du public jusqu'à présent :les bassins versants supérieurs des rivières jusqu'aux régions d'amont. Avec un projet récemment approuvé, financé conjointement par le GFZ et le NatRiskChange Research Training Group de l'Université de Potsdam, ces zones sont maintenant spécifiquement étudiées par balayage laser aéroporté. Cela produira des modèles 3D haute résolution du paysage modifié. En comparaison avec les modèles 3D pré-inondation, des informations clés peuvent être collectées sur les pentes érodées, bois mobilisé et zones inondées, toutes les données uniques qui, une fois évaluées, amélioreront les modèles futurs. Et puis Dietze et ses collègues peuvent avoir une base plus solide pour réinstaller leurs stations sismiques afin d'analyser la charge sédimentaire liée aux inondations dans des endroits réellement sûrs.