Une équipe de recherche du Centre Helmholtz pour la recherche environnementale (UFZ) et du Centre allemand de recherche en géosciences (GFZ) a présenté un système de prévision des inondations dans Nature Communications. qui fournit non seulement des niveaux d'eau en temps opportun, mais également des cartes dynamiques d'inondations à haute résolution. Les chercheurs ont pu combiner différents modèles de prévision de manière à prévoir avec précision les impacts des inondations sur des bâtiments individuels.

Au cours des dernières années, de grands progrès ont été réalisés dans la prévision spatio-temporelle des inondations. Il est ainsi désormais possible de prévoir les crues maximales aux emplacements des jauges fluviales. Cependant, jusqu'à présent, les estimations des impacts des inondations sur les villes et les municipalités n'étaient que approximatives, voire totalement inexactes, en particulier pour les personnes vivant dans les cours inférieurs du fleuve, loin des emplacements des jauges. Cependant, cette information est cruciale, car la population touchée doit être informée le plus rapidement possible à l'avance afin de lancer les mesures d'évacuation nécessaires.

"Ce qu'il faut, c'est un système d'alerte précoce d'inondation de pointe qui fournit des prévisions d'inondation à haute résolution en temps opportun et indique les impacts de l'inondation sur les bâtiments individuels", déclare l'auteur principal et modélisateur de l'UFZ, le professeur Luis Samaniego. . Ce serait une amélioration clé pour la gestion des crises.

Dans une première étape dans le développement du nouveau système de prévision des crues, les chercheurs des deux centres Helmholtz ont combiné les prévisions de précipitations du service météorologique allemand (système de prévision d'ensemble à zone limitée NWP) avec le modèle hydrologique à méso-échelle (mHM) développé à l'UFZ. Ce modèle fournit non seulement des informations sur le débit d'eau, mais également des informations temporelles sur l'humidité du sol, l'un des facteurs critiques pour le développement des inondations.

Sur la base des données disponibles sur la crue catastrophique de la vallée de l'Ahr en juillet 2021 et d'un système de prévision d'ensemble composé de 20 membres, ils ont pu prédire les débits de pointe de crue horaires au niveau de l'Altenahr en mode de prévision rétrospective. Dans cette approche, ils ont estimé la probabilité de dépassement des niveaux de crue sur 50 ans ou sur 100 ans.

Les simulations ont révélé que 15 % des membres de l'ensemble auraient prévu un dépassement d'une crue centennale avec un délai de 47 heures, soit près de deux jours avant le pic de crue dans la vallée de l'Ahr. Plus l'événement se rapproche, plus grande est la probabilité que le niveau centennal défini à ce moment-là soit réellement dépassé :75 % de tous les membres de l'ensemble ont prévu la crue centennale 17 heures avant le pic de crue, et finalement 100 % l'ont fait. 7 heures à l'avance.

"Si 75 % des prévisions d'un ensemble prédisent une inondation centennale, il y a une forte probabilité qu'elle se produise", explique l'auteur principal et modélisateur de l'UFZ, le Dr Husain Najafi.

Dans un deuxième temps, les chercheurs de Helmholtz ont combiné le débit généré par le modèle hydrologique mHM avec le modèle d'inondation hydrodynamique RIM2D développé par le GFZ Potsdam. RIM2D simule très rapidement la dynamique des inondations et l'évolution des profondeurs d'inondation. Ce modèle, avec une résolution spatiale de 10 mètres x 10 mètres, permet d'abord de prévoir toutes les heures les zones et les profondeurs d'inondation et révèle ainsi quels endroits et dans quelle mesure des bâtiments, rues, segments ferroviaires, hôpitaux ou autres éléments d'infrastructure critiques seront affectés par un inondation. événement d'inondation.

"Les autorités compétentes et la population disposent donc non seulement d'informations sur un éventuel niveau d'eau à 30 kilomètres en amont, mais également d'une carte d'inondation à haute résolution montrant les impacts de l'inondation. Ils pourraient par exemple savoir où les personnes pourraient être en danger ou qui doivent être évacués", déclare le Dr Sergiy Vorogushyn, hydrologue au GFZ.

Le modèle de prévision combiné de l'UFZ et du GFZ a réussi le premier test de reconstruction des crues extrêmes dans la vallée de l'Ahr. Dans le cadre d'une nouvelle phase de test qui débutera cet été, la chaîne de modèles automatisée sera testée en temps réel dans le cadre de la deuxième phase de l'initiative climatique Helmholtz dans deux bassins versants supplémentaires des rivières Fils et Murr dans le Bade-Wurtemberg.

Si le système modèle passe également cette phase, il peut être appliqué aux régions sujettes à un risque élevé d'inondations, notamment en raison de crues soudaines. Cela pourrait renforcer de manière décisive les systèmes d’alerte précoce contre les inondations existants et pourrait étendre l’horizon des prévisions pour inclure les impacts des inondations. Cela pourrait réduire considérablement les populations touchées et les dommages matériels à l'avenir.