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Qu’est-ce qui amène les rivières à changer soudainement de cap ?

Une rivière change de cap.

Le déplacement est dans la nature d'une rivière. Mais lorsqu’une rivière se libère de son lit et trace un nouveau chemin à travers le paysage, des inondations dévastatrices peuvent s’abattre sur les communautés avec peu ou pas d’avertissement.

Pendant des décennies, les chercheurs ont eu du mal à expliquer exactement comment les canaux des rivières se préparaient à des dérivations aussi soudaines, ou avulsions. Une étude publiée le 18 septembre dans Nature a peut-être finalement apaisé le débat, montrant comment deux facteurs travaillent ensemble pour organiser le détournement d'une rivière. S'appuyant sur leurs découvertes, les chercheurs ont également développé un algorithme prometteur capable de prédire le nouveau tracé d'une rivière avulsée.

« Il s'agit d'inondations monumentales, qui changent la civilisation dans certains cas », explique le sédimentologue Douglas Edmonds de l'Université d'Indiana à Bloomington. En 2010, des inondations sur le fleuve Indus au Pakistan ont contribué à des inondations qui ont contraint environ 20 millions de personnes à quitter leur domicile. Néanmoins, les modèles de risque d'inondation restent incapables de prédire où les rivières se détourneront, dit Edmonds. « C'est vraiment un risque d'inondation invisible. »

Les avulsions nécessitent une configuration et un déclencheur – un dos de chameau surchargé et la goutte d'eau qui fait déborder le vase (SN : 28/06/24). « Le déclencheur pourrait être une inondation, un tremblement de terre ou un embouteillage dans une rivière », explique Edmonds. La configuration fait référence à la façon dont le dépôt de sédiments a préparé une rivière à la dérivation – et c'est la cause fondamentale de l'avulsion, dit Edmonds. « Les rivières subissent des crues tout le temps, mais elles ne subissent pas toujours des crues. »

La nouvelle étude s’est concentrée sur la définition de la configuration, pour laquelle il y avait deux hypothèses concurrentes. L'un d'eux soutenait que les avulsions se produisaient lorsqu'une rivière devenait surélevée ou que le dépôt de sédiments élevait le niveau d'eau d'une rivière au-dessus des terres environnantes. L'autre soutient que les avulsions se produisent lorsqu'il existe un avantage de pente ou lorsque la pente d'un nouveau chemin potentiel devient plus raide que celle du chemin actuel de la rivière.

Edmonds et ses collègues ont commencé par utiliser des données satellitaires pour étudier environ 170 avulsions, notant à quelle distance les rivières en aval avaient tendance à se détourner. Les avulsions étaient environ trois fois plus fréquentes près des embouchures des rivières et des fronts de montagne qu’entre les deux, ont-ils constaté.

En se concentrant sur 58 canaux fluviaux pour lesquels des données topographiques à haute résolution étaient disponibles, les chercheurs ont mesuré l'avantage du dévers et de la pente avant les avulsions. Ils ont constaté que le dévers expliquait le mieux les avulsions près des montagnes, tandis que l'avantage de la pente expliquait mieux celles près des embouchures et des deltas des rivières.

Il y a tellement de sédiments qui s'écoulent des montagnes que les rivières les accumulent jusqu'à ce qu'elles s'élèvent et débordent, dit Edmonds. Pendant ce temps, dans les deltas, il y a beaucoup de boue cohésive qui forme des feuilles naturelles très abruptes autour des canaux profonds, et les avulsions ont besoin d'une pente abrupte pour commencer à traverser la digue, ajoute-t-il.

Qu’est-ce qui amène les rivières à changer soudainement de cap ?Qu’est-ce qui amène les rivières à changer soudainement de cap ?
En 2019, le fleuve Turkwel, au Kenya, s'est effondré, déplaçant son embouchure sur le lac Turkana, à quelques kilomètres au nord.À gauche : PBC de Planet LabsÀ droite : PBC de Planet Labs

Ces deux facteurs – l’avantage de la pente et le dévers – fonctionnent ensemble de manière inverse, ont découvert les chercheurs. Plus une rivière est élevée, moins elle a besoin d'un avantage de pente pour s'avulser, et vice versa. « C'est la première fois que quelqu'un parvient à démontrer cela avec des données », déclare Elizabeth Hajek, géologue à Penn State, qui n'a pas participé à l'étude.

Les avulsions se produisaient lorsque le produit mathématique des deux facteurs dépassait une valeur seuil, ont découvert les chercheurs. Tant que des mesures topographiques précises du lit d'une rivière sont disponibles, ce qui est plus probable pour les rivières plus grandes et dans les endroits au ciel clair, vous pourriez probablement utiliser cette mesure de seuil pour identifier les endroits où les avulsions sont susceptibles de se produire, explique le géomorphologue Vamsi Ganti de l'Université. de Californie, Santa Barbara, qui n'a pas non plus participé à l'étude.

Les chercheurs ont développé un algorithme informatique qui mettait en évidence l'endroit où une rivière avulsée pourrait aller sur une carte, en tenant compte de la pente du terrain et de l'élan de la rivière. Lorsqu’il a été chargé de prédire le parcours de 10 avulsions passées, l’algorithme a correctement capturé le parcours de chacune d’entre elles. «C'est un outil vraiment génial», déclare Hajek. « Cela pourrait être vraiment très utile pour identifier les domaines de préoccupation. »

Le plan est d'élaborer des cartes des risques d'avulsion pour le monde ou les régions vulnérables, explique Edmonds. « Maintenant que nous avons cette métrique, nous pouvons la mesurer sur les rivières du monde entier. »

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