Les chercheurs appellent une approche plus fiable pour comprendre les dangers liés à l'eau en tenant explicitement l'incertitude dans leurs prévisions, arguant que cela pourrait améliorer la façon dont les communautés se préparent au risque d'inondations, de sécheresses et d'érosion liée à la rivière.
Omar Wani, hydrologue à la NYU Tandon School of Engineering, et les co-auteurs se disputent dans un récent article d'opinion publié dans Eau de plos Que de nombreuses évaluations actuelles des risques hydroclimatiques ont un défaut majeur: ils ne donnent qu'une seule réponse. Ces modèles pourraient prédire, par exemple, qu'une rivière inondera à 15 pieds, mais ils ne disent pas à quel point les scientifiques sont confiants dans cette prédiction ou quels autres résultats sont possibles.
Wani, qui a rejoint NYU Tandon en tant que professeur adjoint au département de génie civil et urbain en 2023, dirige le groupe de systèmes hydrologiques, qui combine des méthodes statistiques et de calcul pour étudier la dynamique de l'eau dans des environnements construits et naturels. Son groupe se concentre sur la compréhension du risque hydroclimatique et la prise de décision plus fiable dans l'incertitude.
Cette approche axée sur l'incertitude est au cœur de Wani et de l'argument de ses co-auteurs PLOS pour les modèles qui fonctionnent plus comme les prévisions météorologiques, donnant une gamme de possibilités avec des probabilités attachées. Plutôt que de dire « le niveau de l'eau dans la rivière atteindra 15 pieds », ces modèles pourraient dire « il y a 80% de chances de niveau d'eau supérieur à 15 pieds, 30% de chances de dépasser 18 pieds et 10% de chances de violer la barre des 20 pieds. »
L'approche a une urgence réelle. Environ 75% des décès liés aux inondations se produisent lorsque les gens conduisent ou traversent les eaux de crue, tandis que le changement climatique devrait provoquer des déficits de capacité supplémentaires dans les infrastructures des eaux pluviales, entraînant d'énormes pertes financières. Les structures de drainage dépassées et endommagées sous les routes peuvent coûter des millions à remplacer.
Dans la recherche publiée dans Dynamique de la surface de la TerreWani et les collaborateurs ont démontré des applications pratiques de cette approche, montrant comment les modèles probabilistes peuvent générer des « cartes de risque géomorphiques » qui affichent la probabilité d'érosion des berges à différents endroits au fil du temps.
En utilisant des données satellites de la rivière Ucayali migrant rapidement dans le bassin amazonien du Pérou, les chercheurs ont montré que leur nouvelle approche probabiliste a systématiquement surpassé les prédictions traditionnelles. La méthode combine des modèles mathématiques basés sur la forme et les courbes de la rivière avec des simulations informatiques qui exécutent des milliers de scénarios différents pour explorer de possibles résultats futurs.
Outre la valeur scientifique de cette recherche dans l'amélioration de notre compréhension des systèmes fluviaux, ces « cartes de risque sont relativement plus informatives pour éviter les faux négatifs, ce qui peut être à la fois préjudiciable et coûteux, dans le contexte de l'évaluation des risques d'érosion », a déclaré Wani. Leurs résultats ont montré que les prévisions probabilistes attribuent des probabilités appropriées aux régions qui pourraient s'éroder, évitant les classifications binaires trop confiantes des approches traditionnelles.
Les implications s'étendent au-delà de la recherche universitaire. La recherche sur les sciences du comportement montre que les gens peuvent présenter une aversion des pertes et des risques d'aversion lorsqu'ils prennent des décisions dans l'incertitude. Cependant, ces préférences psychologiques ne peuvent être utilisées que lorsque les informations d'incertitude requises sont disponibles.
« Pour permettre aux individus d'utiliser ces préférences et de risquer des attitudes pendant les décisions d'avertissement ou de conception hydroclimatiques, les gens devraient être conscients des incertitudes dans l'analyse et les prévisions quantitatives », a expliqué Wani.
Les travaux actuels de son groupe s'étendent sur l'amélioration de la fiabilité des systèmes d'alerte précoce des inondations pour les infrastructures des eaux pluviales distribuées aux tests d'algorithmes probabilistes avancés pour la classification des dommages des inondations par satellite.
Le cadre représente un passage de la recherche du résultat «le plus probablement» pour adopter toute la gamme des possibilités.
La recherche a des applications pratiques immédiates pour la planification des infrastructures, la gestion des urgences et la résilience communautaire. Comme le changement climatique introduit des incertitudes supplémentaires dans le comportement des cours d'eau et des rivières dans le monde, les chercheurs soutiennent que les approches probabilistes deviennent de plus en plus importantes. Le travail reflète une reconnaissance croissante que l'incertitude n'est pas une limitation à surmonter, mais plutôt des informations cruciales qui permettent une meilleure prise de décision.
