Au cours de la dernière semaine de l'été en 2021, l'ouragan Ida a émergé du golfe du Mexique, est devenu presque directement vers le nord-est et a balayé le sud en route vers la Pennsylvanie, New York, le New Jersey et le Connecticut.
Alimenté par des pluies inhabituellement lourdes tombant sur le sol encore saturées par deux autres grandes tempêtes récentes, Ida finirait par se tailler un chemin de destruction à travers la région. Certaines villes et villes du New Jersey ont reçu jusqu'à neuf pouces de pluie dans une période de 24 heures, des capacités de drainage écrasantes; Les métros, les gares et les pistes de la région métropolitaine ont été inondés pendant des jours, paralysant les transports en commun.
Tout compte fait, Ida produirait environ 75 milliards de dollars de dommages-intérêts et serait responsable de 112 décès, dont 32 dans le New Jersey et 16 dans l'État de New York.
Pourtant, l'ouragan aurait pu être encore pire dans la Big Apple.
C'est la conclusion du professeur de Stevens et chercheur de Davidson Lab Philip Orton, travaillant avec le candidat au doctorat Shima Kasaei et deux chercheurs de l'US Geological Survey (USGS), qui ont récemment publié de nouvelles simulations de cet ouragan en Hydrologie et sciences du système de la Terre.
Ces types de simulations et de modèles sont extrêmement précieux pour les agences et les responsables de la communauté pour la planification d'urgence préalable et la réponse à l'événement extrême.
« Des parties de la ville, y compris la zone autour de l'aéroport de JFK que nous avons étudié, ont été épargnées le pire », note Orton, un expert en modélisation de temps extrême et au niveau de la mer.
« Si la piste de la tempête était déplacée à seulement 30 miles vers l'est, elle aurait toujours trempé les centres urbains du New Jersey mais a produit beaucoup plus de précipitations, des eaux plus élevées, des inondations plus fortes et – on peut supposer – des victimes additionnelles et des dommages matériels à New York. »
Une image plus complète, un meilleur cas – et un pire cas
Pour enquêter sur la nature inhabituelle de l'IDA et la façon dont elle aurait pu se jouer différemment, l'équipe a d'abord modifié – puis mettre au travail – un système de modélisation respecté utilisé pour prévoir les impacts régionaux des tempêtes côtières.
Les chercheurs de l'USGS au Woods Hole Coastal and Marine Science Center à Woods Hole, Massachusetts, ont développé et dévoilé pour la première fois le système, connu sous le nom de Coawst (pour le transport couplé des ondes océan-atmosphères) en 2010.
« Comme son nom l'indique, CoAWST intègre quatre des facteurs de tempête les plus importants et les forces dans un seul modèle », explique Orton. « Aucun autre modèle ne combine des données et des simulations pour les marées océaniques, les précipitations, les hauteurs d'onde et la surtension, ainsi que le mouvement du sable et des sédiments. »
Mais même ce modèle complexe n'a pas capturé tous les facteurs importants.
En particulier, les modèles de risques côtiers incorporent rarement l'effet des « inondations pluviales »: le type qui se produit lorsque de fortes pluies tombent directement sur une surface terrestre, puis s'enfuient. Dans les zones urbaines, les précipitations et le ruissellement peuvent rapidement s'accumuler et s'approfondir dans les rues et dans les zones basses.
« L'effet combiné des marées élevées simultanées, des surtensions de tempête, des rivières montantes, des fortes pluies et du débordement de surface est connu sous le nom de« inondation composée ». C'est particulièrement dangereux, mais aussi difficile à prévoir, en raison de toutes les variables impliquées « , explique Orton.
Pour simuler l'effet pluvial, le groupe de recherche a amélioré les parties de CoAWST, intégrant le volume d'eau des précipitations directement dans les principales équations du modèle et les profondeurs des eaux de crue qui en résultent.
Les chercheurs se sont ensuite concentrés sur la région de la baie de la Jamaïque à Long Island, à New York – une zone très peuplée, sensible à la fois aux inondations côtières et aux inondations des précipitations, donc un emplacement utile pour appliquer le nouveau modèle pour aider à améliorer la prévision et la gestion des urgences – pour appliquer le modèle dans un test de son potentiel pour le pire événement de pluie de la ville.
Le résultat: la première carte des inondations d'IDA à être libérée au public, couvrant un bassin versant urbain très peuplé de plus de 2 millions de résidents.
Dans une analyse de sensibilité supplémentaire, l'équipe a ensuite simulé le déplacement de la piste dominante de la tempête à l'est (ce qui aurait conduit à des intensités de pluie plus élevées dans la zone du modèle d'inondation, compte tenu de la voie de la tempête) et également du nord, ce qui devrait produire des taux de pluie plus bas.
En effet, le modèle a montré que la tempête aurait pu être bien meilleure (ou pire) pour les quartiers de New York dans le sud des reines et le sud de Brooklyn. En guise de référence, le modèle nouvellement réglé montre que 8,8 milles carrés et 4 621 bâtiments ont été affectés par des inondations supérieures à un pied de profondeur.
C'est mauvais, mais changer les paramètres s'est avéré encore plus dramatique.
« Au cours du pire des cas, une piste de tempête plus vers l'est, toute la zone du bassin versant de la Jamaïque Bay connaît une intensité de pluie extrême et une moyenne d'environ 9 pouces de pluie (24 cm) pendant la tempête », explique Orton. « En conséquence, la superficie d'inondations profondes s'est étendue à 24 milles carrés et 5 907 bâtiments. »
Dans le meilleur des cas, cependant, le bassin versant aurait pu être potentiellement connu 60% de précipitations totales moins, plus de 2,5 pouces en moyenne – un événement lourd plus courant qui aurait été bien mieux géré par les systèmes et les infrastructures.
Les chercheurs ont également simulé diverses conditions de marée alternatives, car la pire vague d'IDA s'est réellement produite pendant les marées relativement faibles et en baisse. Les résultats ont montré qu'une marée élevée aurait pu augmenter les inondations dans certaines régions, comme les rives est et ouest de la baie Jamaïque et de la plage de Hamilton.
« Ces résultats soulignent l'utilité du modèle à représenter des événements d'inondation composés, comme pour les ouragans que notre groupe a récemment montré peut apporter à la fois des précipitations extrêmes et une vague de tempête », explique Orton. « La capture de cet effet de composition est particulièrement importante, étant donné que les inondations composées devraient devenir plus fréquentes et importantes à mesure que le niveau de la mer continue d'augmenter. »
