Un article de l'UC Santa Barbara présente un compte rendu de ce qui détermine les taux de migration des rivières sinueuses. Les deux auteurs ont compilé un ensemble de données mondial sur ces voies navigables, analysant comment la végétation et la charge de sédiments affectent le mouvement des canaux.

"Nous trouvons une tendance à l'échelle mondiale entre la quantité de sédiments transportés par les rivières et la rapidité avec laquelle elles migrent, toutes variables confondues", a déclaré l'auteur principal Evan Greenberg, doctorant au Département de géographie.

Leurs résultats, publiés dans la revue Earth and Planetary Science Letters. contraste avec les travaux antérieurs qui mettaient l’accent sur l’effet stabilisant de la végétation. Dans cet article, les chercheurs soulignent comment l'activité des rivières sinueuses émerge de l'interaction entre le dépôt de sédiments et la stabilisation des berges par la végétation.

Certaines des voies navigables les plus importantes du monde sont des rivières sinueuses. Il est donc essentiel de bien comprendre leur comportement pour gérer ces phénomènes naturels dans un monde en évolution.

Deux forces, appelées poussée de barre et traction de berge, agissent sur un coude de rivière. La poussée de la barre se produit lorsque le dépôt à l'intérieur d'un virage forme un banc de sable, qui pousse la courbe vers l'extérieur. Dans le même temps, l’érosion sur la rive opposée tire le virage encore plus loin vers l’extérieur. La charge sédimentaire a un effet plus fort sur la première, tandis que la présence stabilisatrice de végétation a plus d'influence sur la seconde.

Les scientifiques ont proposé diverses hypothèses quant au facteur qui exerce une plus grande influence sur la migration dans les méandres. "C'est un sujet assez controversé et qui fait l'objet de nombreux échanges", a déclaré l'auteur principal Vamsi Ganti, conseiller de Greenberg et professeur agrégé au département de géographie.

Pour étudier cette dynamique, Greenberg et Ganti ont rassemblé les mesures existantes des taux de migration des rivières et ajouté les données d'environ 60 rivières supplémentaires. Au total, ils ont compilé des données sur 139 rivières sinueuses à travers le monde, couvrant différentes régions, climats, tailles et régimes de végétation. Les chercheurs ont modélisé chaque canal fluvial sous la forme d’une série de segments de ligne à l’aide d’images satellite. Ils ont ensuite pu suivre l'évolution de ces segments au fil du temps pour mesurer la migration de la rivière.

Le paradigme dominant était que la végétation ralentissait cette migration en stabilisant la berge extérieure contre l'érosion. Cela contraste avec les preuves expérimentales suggérant que la charge sédimentaire pourrait être un facteur influent. L'attraction des berges est plus forte dans les rivières sans végétation, mais comme Greenberg et Ganti l'ont découvert, celles-ci ont également tendance à avoir un apport de sédiments plus élevé, ce qui rend difficile la distinction des contributions relatives des deux processus.

Mais l'analyse de Greenberg et Ganti a révélé une tendance claire :la migration était plus rapide pour les rivières qui transportaient beaucoup de sédiments par rapport à leur taille. Le modèle a également montré que la végétation ralentissait la migration fluviale, comme le suggéraient des études antérieures. Cependant, l'effet a été beaucoup plus modeste, les rivières sans végétation migrant quatre fois plus rapidement que leurs homologues de taille similaire, plutôt que la multiplication par 10 signalée par certains de leurs collègues. Cela suggère que la poussée des barres a une influence plus forte sur les rivières sinueuses que la traction sur les berges.

Cela dit, le comportement des rivières découle de la confluence de ces deux processus. "Vous ne pouvez pas laisser l'un dominer l'autre dans une rivière sinueuse", a déclaré Ganti. "Si vous n'avez pas suffisamment de sédiments, la traction sur la berge dépassera la poussée de la barre, et vous vous retrouverez avec une rivière tressée. Et c'est donc vraiment l'équilibre entre la poussée de la barre et la traction sur la berge qui crée ces rivières sinueuses stables. "

Les barrages constituent un cas d’étude tout fait pour étudier les contributions de ces deux mécanismes, puisque les structures piègent les sédiments mais n’affectent que peu la végétation. Lorsque les auteurs ont examiné le mouvement de trois rivières nord-américaines au-dessus et au-dessous de barrages notables, ils ont constaté que les taux de migration ralentissaient en aval, là où la rivière manquait de sédiments. Ils pouvaient désormais être certains que la charge de sédiments était à l'origine de la migration des virages.

Greenberg étudie plus en détail les effets des barrages non seulement sur les rivières sinueuses, mais sur tous les types de rivières qui ont des plaines inondables. "Nous voulons savoir quel effet les barrages ont sur la migration des rivières", a-t-il déclaré.

La plupart des voies navigables les plus importantes du monde sont des rivières sinueuses, et des centaines de millions de personnes vivent le long de leurs plaines inondables, a déclaré Ganti. "Il est donc important de savoir comment les rivières se déplacent pour gérer les risques liés à la migration des berges.

Dans des articles précédents, Ganti a documenté comment l'élévation du niveau de la mer et les changements dans l'apport de sédiments pourraient affecter la dynamique des rivières à l'avenir.

Les résultats dressent un tableau de rivières plus actives et moins prévisibles, en particulier lorsqu’elles sont combinées à des conditions météorologiques plus extrêmes et à une utilisation changeante des terres. Par exemple, les scientifiques prédisent que de nombreuses rivières connaîtront une augmentation de l’apport de sédiments. "Plus de sédiments signifie que les rivières peuvent faire plus de choses", a-t-il fait remarquer.

Ganti prévoit d'élargir la portée de son modèle. Alors que les géographes et les spécialistes des sciences de la Terre se sont historiquement concentrés sur les rivières sinueuses, la majorité des cours d'eau de la planète sont des rivières errantes et à plusieurs cours d'eau, a-t-il déclaré. Lui et Greenberg travaillent à quantifier la mobilité fluviale en général, à travers les nombreuses catégories de rivières.

Idéalement, ils souhaitent développer un modèle capable de décrire la migration d'une rivière à mesure qu'elle change de type sur toute sa longueur, depuis le cours supérieur jusqu'à la mer.