Pour la première fois, des scientifiques utilisent des satellites pour suivre les ondes de crue fluviales massives et potentiellement dangereuses à travers les États-Unis. Cette percée offre une nouvelle façon de surveiller ces ondes de surtension puissantes, en particulier dans les zones dépourvues de capteurs au sol traditionnels, améliorant ainsi la préparation aux inondations et notre compréhension de la dynamique fluviale. Cela marque une étape importante dans l’utilisation de la technologie spatiale pour observer les voies navigables vitales de la Terre et les ondes temporaires et puissantes qui les traversent.
Contenu
Que sont les ondes fluviales ?
Quand vous pensez aux ondes, vous imaginez peut-être l’océan. Les ondes océaniques avancent régulièrement vers le rivage, façonnées par le vent et les marées. Les ondes fluviales, aussi appelées ondes de crue ou de débit, sont différentes. Elles ne sont pas constantes ; elles apparaissent comme des ondes de surtension soudaines qui peuvent s’étendre sur des dizaines, voire des centaines de milles le long d’une rivière.
Ces géantes temporaires jouent un rôle dans le transport des nutriments et aident la faune à se déplacer en aval. Mais lors d’événements extrêmes comme des pluies intenses ou des ruptures de barrage, elles peuvent devenir incroyablement dangereuses, submergeant les rives et menaçant les communautés.
Cedric David, hydrologue au Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA, souligne l’importance : « Les ondes océaniques sont bien connues par le surf et la voile, mais les rivières sont les artères de la planète. Nous voulons comprendre leur dynamique. »
Observer les rivières depuis l’orbite
Jusqu’à présent, le suivi de la vitesse et de la hauteur de ces ondes de crue reposait principalement sur des équipements au sol. Une nouvelle étude menée par des scientifiques de la NASA et de Virginia Tech change la donne, démontrant la puissance des données satellitaires.
Hana Thurman, chercheuse doctorante à Virginia Tech, a utilisé les données du satellite SWOT. SWOT, qui signifie Surface Water and Ocean Topography (Topographie des eaux de surface et des océans), est une mission conjointe entre la NASA et l’agence spatiale française CNES, lancée en 2022.
Ce satellite avancé cartographie presque toutes les eaux de surface de la Terre. Il utilise un instrument radar spécial appelé KaRIn (Ka-band Radar Interferometer) pour mesurer la hauteur et la largeur des plans d’eau. Il y parvient en envoyant des signaux hyperfréquences vers le bas et en chronométrant le temps qu’il leur faut pour revenir.
Comme l’explique Nadya Vinogradova Shiffer, scientifique du programme SWOT au siège de la NASA, « En plus de surveiller le stockage total des eaux dans les lacs et les rivières, nous nous concentrons sur la dynamique et les impacts du mouvement et du changement de l’eau. »
Thurman voulait savoir si SWOT pouvait détecter les changements rapides et spécifiques de la hauteur des rivières qui signalent une onde en déplacement. En analysant les données de SWOT, elle a trouvé trois exemples clairs de ces ondes fluviales capturées depuis l’espace, prouvant la capacité du satellite.
Illustration du satellite SWOT montrant ses antennes utilisées pour surveiller les ondes de crue fluviales
Repérer les ondes : exemples aux États-Unis
La vue du satellite a permis aux chercheurs de mesurer la taille, la forme et la vitesse de ces événements avec une précision sans précédent depuis le ciel.
La crue éclair du Yellowstone
Un exemple spectaculaire s’est produit sur la rivière Yellowstone au Montana en avril 2023. SWOT a enregistré un pic puissant atteignant 9,1 pieds (2,8 mètres) de hauteur. Ce pic s’est étendu sur environ 6,8 milles (11 kilomètres), suivi d’une longue traînée d’eau élevée. Thurman note que ces détails spécifiques n’étaient discernables que grâce au radar haute résolution de SWOT. Des images satellitaires de Sentinel-2 l’ont aidée à déterminer la cause : un embâcle brisé libérant soudainement de l’eau retenue.
Géantes au Texas et en Géorgie
Deux autres ondes importantes ont été déclenchées par le ruissellement de fortes pluies.
Le 25 janvier 2024, la rivière Colorado près d’Austin, au Texas, a connu une onde massive liée à la plus grande crue de l’année dans la région. Cette onde de surtension mesurait plus de 30 pieds (9 mètres) de haut et s’étendait sur une distance incroyable de 166 milles (267 kilomètres). Elle a voyagé à environ 3,5 pieds (1,1 mètre) par seconde sur 250 milles (402 kilomètres) avant de se dissiper en atteignant la baie de Matagorda.
Une autre grande onde induite par la pluie a été repérée en mars 2024 sur la rivière Ocmulgee près de Macon, en Géorgie. Cette onde mesurait plus de 20 pieds (6 mètres) de haut et s’étendait sur plus de 100 milles (160 kilomètres). Elle se déplaçait plus lentement, environ un pied (0,3 mètre) par seconde, parcourant 124 milles (200 kilomètres).
« Nous en apprenons davantage sur la forme et la vitesse des ondes de débit, et sur la façon dont elles changent sur de longues étendues de rivière », a déclaré Thurman. « Cela pourrait nous aider à répondre à des questions comme : à quelle vitesse une inondation pourrait-elle arriver ici et les infrastructures sont-elles à risque ? »
Combler les lacunes : satellites contre capteurs au sol
Traditionnellement, les ingénieurs et les gestionnaires de l’eau s’appuient sur des stations hydrométriques implantées dans les rivières pour surveiller la hauteur et le débit de l’eau à des endroits spécifiques. Bien que vitales, ces stations sont comme des points de contrôle individuels le long d’une route. L’U.S. Geological Survey maintient un réseau, mais de nombreuses zones, tant aux États-Unis qu’à l’échelle mondiale, manquent de couverture adéquate en stations.
« Les données satellitaires sont complémentaires car elles peuvent aider à combler les lacunes », explique George Allen, hydrologue et expert en télédétection à Virginia Tech et superviseur de l’étude.
Si les stations hydrométriques sont comme un poste de péage comptant les voitures qui passent, SWOT est comme un hélicoptère de circulation surveillant l’ensemble du réseau routier. L’étude a confirmé la fiabilité de SWOT ; les vitesses mesurées par le satellite correspondaient étroitement à celles des stations hydrométriques terrestres voisines. Cela confirme que SWOT peut fournir des données précises, particulièrement précieuses dans les bassins fluviaux avec peu ou pas de données de jauge existantes. Cela aide les chercheurs à voir où et pourquoi les ondes de crue commencent et comment elles se déplacent.
Une nouvelle ère pour la surveillance des crues ?
SWOT orbite la Terre plusieurs fois par jour, capturant de larges bandes d’eaux de surface de la planète. On estime que le satellite est capable d’observer plus de la moitié de toutes les crues majeures à un moment donné de leur parcours.
Cette capacité a des implications significatives pour la surveillance des crues et la préparation aux catastrophes. Comme le dit Cedric David, « Si nous voyons quelque chose dans les données, nous pouvons dire quelque chose. » La capacité de signaler les ondes de crue dangereuses depuis l’orbite offre le potentiel de alertes plus précoces et de réponses mieux informées.
Pendant longtemps, nous avons observé nos rivières principalement depuis leurs rives ou des points fixes. Cette nouvelle vue satellitaire depuis SWOT transforme la façon dont nous voyons et comprenons ces voies navigables dynamiques et parfois dangereuses.