Résultat :les précipitations n’ont été le seul facteur déterminant que dans environ 25 % des près de 125 000 inondations. L'humidité du sol a été le facteur décisif dans un peu plus de 10 % des cas, tandis que la fonte des neiges et la température de l'air n'ont été les seuls facteurs que dans environ 3 % des cas.

En revanche, 51,6 % des cas étaient causés par au moins deux facteurs. À environ 23 %, la combinaison de précipitations et d'humidité du sol est la plus fréquente.

Cependant, en analysant les données, les chercheurs de l'UFZ ont découvert que trois, voire les quatre, facteurs peuvent être conjointement responsables d'une inondation.

Par exemple, la température, l’humidité du sol et l’épaisseur de la neige ont été des facteurs décisifs dans environ 5 000 inondations, tandis que les quatre facteurs ont été décisifs dans environ 1 000 inondations. Et ce n'est pas tout :"Nous avons également montré que les inondations deviennent plus extrêmes lorsque davantage de facteurs sont impliqués", déclare le Dr Jakob Zscheischler, chef du département "Risques environnementaux composés" de l'UFZ et auteur principal d'un article publié dans la revue Progrès scientifiques .

Dans le cas des crues annuelles, 51,6% peuvent être attribués à plusieurs facteurs :dans le cas des crues quinquennales et décennales, respectivement 70,1% et 71,3% peuvent être attribués à plusieurs facteurs. Plus une inondation est extrême, plus les facteurs déterminants sont nombreux et plus ils sont susceptibles d’interagir dans la génération de l’événement. Cette corrélation s'applique souvent également à des bassins fluviaux individuels et est appelée complexité des inondations.

Selon les chercheurs, les bassins fluviaux des régions du nord de l'Europe et de l'Amérique ainsi que de la région alpine présentent une faible complexité en matière d'inondations. En effet, la fonte des neiges est le facteur dominant de la plupart des inondations, quelle que soit leur ampleur. Il en va de même dans le bassin amazonien, où la forte humidité du sol résultant de la saison des pluies est souvent une cause majeure d'inondations de gravité variable.

En Allemagne, la Havel et la Zusam, un affluent du Danube en Bavière, sont des bassins fluviaux à faible complexité de crue. Les régions dont les bassins fluviaux présentent une forte complexité d'inondation comprennent principalement l'est du Brésil, les Andes, l'est de l'Australie, les montagnes Rocheuses jusqu'à la côte ouest des États-Unis, ainsi que les plaines d'Europe occidentale et centrale.

En Allemagne, cela inclut la Moselle et le cours supérieur de l'Elbe. "Les bassins fluviaux de ces régions connaissent généralement plusieurs mécanismes d'inondation", explique Jakob Zscheischler. Par exemple, les bassins fluviaux des plaines européennes peuvent être affectés par des inondations causées par la combinaison de fortes précipitations, d'une fonte active des neiges et d'une humidité élevée du sol.

Cependant, la complexité des processus d'inondation dans un bassin fluvial dépend également du climat et de l'état de la surface du sol dans le bassin fluvial concerné. En effet, chaque bassin fluvial possède ses propres particularités. Entre autres choses, les chercheurs ont examiné l'indice d'humidité climatique, la texture du sol, la couverture forestière, la taille du bassin fluvial et le gradient de la rivière.

"Dans les régions plus sèches, les mécanismes qui conduisent aux inondations ont tendance à être plus hétérogènes. Pour les inondations modérées, quelques jours de fortes précipitations suffisent généralement. Pour les inondations extrêmes, il faut qu'il pleuve plus longtemps sur des sols déjà humides", explique l'auteur principal. Dr Shijie Jiang, qui travaille maintenant à l'Institut Max Planck de biogéochimie à Iéna.

Les scientifiques ont utilisé un apprentissage automatique explicable pour l’analyse. "Tout d'abord, nous utilisons la température de l'air, l'humidité du sol et l'épaisseur de la neige, ainsi que les précipitations hebdomadaires - chaque jour est considéré comme un facteur déterminant individuel - pour prédire l'ampleur du ruissellement et donc l'ampleur de l'inondation. " explique Zscheischler.

Les chercheurs ont ensuite quantifié quelles variables et combinaisons de variables ont contribué au ruissellement d'une inondation particulière et dans quelle mesure. Cette approche est appelée apprentissage automatique explicable, car elle révèle la relation prédictive entre les facteurs d'inondation et le ruissellement lors d'une inondation dans le modèle entraîné.

"Grâce à cette nouvelle méthodologie, nous pouvons quantifier combien de facteurs déterminants et leurs combinaisons sont pertinents pour l'apparition et l'intensité des inondations", ajoute Jiang.

Les découvertes des chercheurs de l’UFZ devraient aider à prédire les futures inondations. "Notre étude nous aidera à mieux estimer les inondations particulièrement extrêmes", explique Zscheischler.

Jusqu’à présent, les crues très extrêmes étaient estimées par extrapolation à partir de crues moins extrêmes. Cependant, cela est trop imprécis car les différents facteurs contributifs pourraient changer leur influence en fonction de l'ampleur des inondations.