Justin Pringle de l’Université du KwaZulu-Natalse penche sur les problèmes auxquels sont confrontées les autorités lors de la prévision des inondations et du développement de systèmes d’alerte en Afrique du Sud.
En avril 2022, la côte de la province a reçu de fortes pluies, certaines zones enregistrant plus de 300 mm en 24 heures. Cela représente environ un tiers des précipitations annuelles au KwaZulu-Natal.
Les pluies ont été causées par un fort système de coupure de basse météo au large de la côte est de l’Afrique australe. Des dépressions de coupure se produisent fréquemment au large de cette côte pendant les mois d’automne. Ces systèmes peuvent provoquer des inondations localisées ainsi que de grandes vagues.
La ville portuaire de Durban (dans la municipalité d’eThekwini) a connu des inondations presque chaque année depuis 2016. Les tempêtes responsables de ces inondations ont généralement laissé tomber 100 mm à 150 mm de pluie en 24 heures, selon le portail de données eThekwini.
Entre le 11 et le 12 avril 2022, un système de tempête a laissé tomber encore plus de pluie que cela. Il a causé des inondations dévastatrices, des glissements de terrain et des pertes de vie. Il est naturel de se demander si les inondations dans la région se produiront plus souvent dans le contexte du changement climatique ou s’il s’agit simplement d’événements anormaux. Il n’est pas possible d’affirmer de manière concluante que la tempête était le résultat du changement climatique. Cependant, les scientifiques pensent que ces types de systèmes météorologiques intenses se produiront plus fréquemment à l’avenir.
Peut-être plus pertinente est la question : quelqu’un a-t-il vu cela venir ? Il n’y a pas de réponse simple. C’est quelque chose qui défie les scientifiques et les ingénieurs du monde entier depuis des décennies. Par exemple, des scientifiques comme moi ont essayé d’appliquer les principes de la mécanique des fluides pour répondre à ce type de questions.
Ceci est important car si nous pouvons prédire l’occurrence d’un événement, nous pouvons doter les équipes de gestion des catastrophes d’informations vitales.
Prédire les inondations
La prévision des inondations n’est pas nouvelle et consiste en deux méthodes. La première s’appuie sur les enregistrements historiques des précipitations et des inondations provenant des stations météorologiques et des jauges fluviales. L’Afrique du Sud a beaucoup de ces stations dans tout le pays. Il est vital que ces stations soient correctement entretenues.
La deuxième méthode implique la modélisation informatique. Il est difficile de prédire où tombera la pluie, quelle quantité tombera et si cela provoquera des inondations. Ces processus dépendent de gradients spatiaux qui ne sont pas résolus dans les modèles climatiques régionaux. Par exemple, le vent passe de la haute pression à la basse pression, apportant parfois avec lui de la pluie. Cependant, la vitesse du vent (et la rapidité avec laquelle la pluie arrive) dépend de la différence entre la haute et la basse pression. Ceci est généralement très difficile à modéliser avec précision. Les progrès de la puissance informatique permettront probablement de résoudre ce problème à l’avenir.
Il est également difficile de prévoir où l’eau s’écoulera une fois qu’elle atteindra le sol. Une partie de l’eau s’infiltre dans le sol et s’écoule comme eau souterraine, tandis qu’une partie de l’eau coule le long de la surface (appelée ruissellement de surface). Le ruissellement des eaux de surface et des eaux souterraines contribue à l’écoulement de l’eau dans les rivières. Si le sol est saturé, il y a moins d’infiltration et plus d’eau de surface s’écoulera dans les rivières, provoquant plus d’inondations. L’augmentation du ruissellement de surface contribue également aux glissements de terrain et à l’érosion. Les surfaces imperméables durcies dans les villes et les zones résidentielles provoquent également une augmentation du ruissellement de surface. La durée des tempêtes est un autre facteur qui peut influer sur les inondations.
Tous ces facteurs peuvent se combiner pour provoquer des crues importantes.
Comment les ingénieurs et les gestionnaires de la ville élaborent-ils des plans pour répondre en temps réel à ces événements ? Une réponse possible réside dans le développement de systèmes d’alerte précoce de prévision. Il y a de bons exemples aux Pays-Bas.
Prévision du système d’alerte précoce
Le département de gestion côtière, des eaux pluviales et des bassins versants d’eThekwini a développé un système d’alerte précoce de prévision en collaboration avec l’Université du KwaZulu-Natal et l’institut de recherche en ingénierie néerlandais Deltares. La conception intègre les prévisions météorologiques, la prévision des crues et la modélisation côtière. L’objectif du système est d’alerter les autorités en cas de phénomènes météorologiques violents afin de leur fournir des informations temporelles et spatiales pour guider la prise de décision. Un exemple d’un tel système est le système mondial d’information sur les ondes de tempête.
Les ingénieurs et les responsables du département ont déployé des centaines de pluviomètres, de météo, de niveau d’eau et de jauges de surveillance côtière dans toute la région qui fournissent aux autorités des informations en temps réel. Le système est encore en phase de développement et nécessite un investissement de ressources de la part du gouvernement national, des universités sud-africaines et des autorités locales.
Le système d’alerte précoce fonctionne en réduisant les résultats des centres de modélisation mondiaux tels que le Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme et les centres nationaux de prévision environnementale. Ces données sont introduites dans des modèles numériques qui prédisent les inondations et les processus côtiers à l’échelle régionale et locale.
Le modèle du Centre européen a prédit de fortes pluies, environ trois jours avant l’inondation de 2022. Le modèle des Centres nationaux ne l’a pas fait. Cela met en évidence les difficultés à prévoir le temps et toute prise de décision qui s’ensuit.
Les observations de la récente inondation suggèrent qu’il y a encore un long chemin à parcourir pour améliorer et développer davantage le système. Cela reposera sur un meilleur partage des données entre les ministères, les universités et les collectivités. Actuellement, ce n’est pas facile en Afrique du Sud, pour des raisons politiques. De plus, le gouvernement et les autorités locales doivent investir dans le personnel d’ingénierie de la ville et les décideurs techniques.
Enfin, même si le système de prévision fonctionne, les villes africaines du futur ont besoin d’un soutien important « sur le terrain » sous la forme d’équipes de gestion des catastrophes telles que la police, les secouristes, les ambulanciers et les lieux d’hébergement.
Justin Pringle, maître de conférences en mécanique des fluides environnementaux, Université du KwaZulu-Natal
Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l’article d’origine.
L’article a été initialement publié en avril 2022 et mis à jour en janvier 2023.
