Comment fonctionnent les inondations

Les gens qui marchaient ont inondé les rues de la Nouvelle-Orléans après que les digues se soient brisées à cause des ondes de tempête causées par l'ouragan Katrina. Voir plus de photos de tempête. Michael Lewis / National Geographic / Getty Images

L'eau est l'une des choses les plus utiles sur Terre. Nous le buvons, nous nous baignons dedans, nettoyons avec et l'utilisons pour cuire les aliments. La plupart du temps, c'est complètement bénin. Mais en quantité suffisante, le même produit que nous utilisons pour rincer une brosse à dents peut renverser des voitures, démolir des maisons et même tuer.

Les inondations ont fait des millions de morts au cours des cent dernières années seulement, plus que tout autre phénomène météorologique. L'ouragan Katrina à la Nouvelle-Orléans et le cyclone de 2008 qui a frappé le Myanmar sont des exemples récents de la dévastation généralisée que les inondations peuvent entraîner.

Dans cet article, nous allons découvrir ce qui fait que l'eau change si rapidement de caractère et voir ce qui se passe quand elle le fait. Nous explorerons l'impact négatif des inondations ainsi que certains des avantages. Nous examinerons également comment la construction humaine peut contenir les inondations ou, dans certains cas, les provoquer.

Contenu

1. De l'eau, de l'eau partout
2. Sous le temps
3. Emmène-moi à la rivière
4. Venez en enfer ou en haute mer

Inondation des terres agricoles dans le Missouri. De fortes pluies au printemps et à l'été 1993 ont inondé des zones dans tout le Midwest des États-Unis, ce qui a conduit le gouvernement fédéral à déclarer 500 comtés dans neuf États comme zones sinistrées majeures.

Pour comprendre le fonctionnement des inondations, vous devez savoir quelque chose sur le comportement de l'eau sur notre planète. La quantité totale d'eau sur Terre est restée assez constante pendant des millions d'années (bien que sa distribution ait considérablement varié pendant cette période). Chaque jour, une très petite quantité d'eau est perdue dans l'atmosphère, où des rayons ultraviolets intenses peuvent briser une molécule d'eau, mais de l'eau nouvelle est également émise de la partie intérieure de la Terre, par l'activité volcanique. La quantité d'eau créée et la quantité perdue sont à peu près égales.

À tout moment, ce volume d'eau se présente sous de nombreuses formes différentes. Il peut être liquide, comme dans les océans, les rivières et la pluie; solide, comme dans les glaciers des pôles Nord et Sud; ou gazeux, comme dans la vapeur d'eau invisible dans l'air. L'eau change d'état en état lorsqu'elle est déplacée autour de la planète par courants de vent. Les courants de vent sont générés par l'activité de chauffage du soleil. Le soleil brille plus sur la zone autour de l'équateur de la Terre que sur les zones plus au nord et au sud, provoquant un écart de chaleur sur la surface du globe. Dans les régions plus chaudes, l'air chaud monte dans l'atmosphère, attirant de l'air plus froid dans l'espace libéré. Dans les régions plus froides, l'air froid descend, attirant l'air plus chaud dans l'espace vacant. La rotation de la Terre rompt ce cycle, il y a donc plusieurs cycles de courant d'air plus petits tout au long du globe..

Poussé par ces cycles de courant d'air, l'approvisionnement en eau de la Terre suit un cycle qui lui est propre. Lorsque le soleil chauffe les océans, l'eau liquide de la surface de l'océan s'évapore dans la vapeur d'eau dans l'air. Le soleil chauffe cet air (vapeur d'eau et tout) pour qu'il monte dans l'atmosphère et soit emporté par les courants de vent. Au fur et à mesure que cette vapeur d'eau monte, elle se refroidit à nouveau, condensation dans des gouttelettes d'eau liquide (ou des cristaux de glace solide). Les collections de ces gouttelettes sont appelées des nuages. Si un nuage se déplace dans un environnement plus frais, plus d'eau peut se condenser sur ces gouttelettes. Si suffisamment d'eau s'accumule de cette manière, les gouttelettes deviennent suffisamment lourdes pour tomber dans l'air au fur et à mesure précipitation (pluie, neige, grésil ou grêle). Une partie de cette eau s'accumule dans de grands réservoirs souterrains, mais la plupart forment des rivières et des ruisseaux qui se jettent dans les océans, ramenant l'eau à son point de départ..

Dans l'ensemble, les courants de vent dans l'atmosphère sont assez constants. À tout moment de l'année, les courants ont tendance à se déplacer d'une certaine manière à travers le monde. Par conséquent, des endroits spécifiques connaissent généralement le même genre de conditions météorologiques d'une année à l'autre. Mais au quotidien, la météo n'est pas si prévisible. Les courants de vent et les précipitations sont affectés par de nombreux facteurs, principalement la géographie et les conditions météorologiques avoisinantes. Un grand nombre de facteurs se combinent d'une infinité de façons, produisant toutes sortes de conditions météorologiques. Parfois, ces facteurs interagissent de telle manière qu'un volume atypique d'eau liquide s'accumule dans une zone. Par exemple, les conditions provoquent parfois la formation d'un ouragan, qui évacue une grande quantité de pluie partout où il va. Si un ouragan persiste dans une région ou si plusieurs ouragans se déplacent dans la région, la terre reçoit beaucoup plus de précipitations que la normale.

En 1927, le fleuve Mississippi a débordé, inondant de nombreuses villes le long de sa côte. Photo courtoisie NOAA

Les cours d'eau se formant lentement au fil du temps, leur taille est proportionnelle à la quantité d'eau qui normalement s'accumule dans cette zone. Lorsqu'il y a soudain un volume d'eau beaucoup plus important, les cours d'eau normaux débordent et l'eau se répand sur les terres environnantes. À son niveau le plus élémentaire, c'est ce qu'est une inondation - une accumulation anormale d'eau dans une zone de terre.

Une série de tempêtes apportant d'énormes quantités de pluie est la cause la plus courante d'inondations, mais il y en a d'autres. Dans la section suivante, nous examinerons certaines des façons dont les inondations commencent, ainsi que certains des facteurs qui déterminent leur ampleur..

De fortes pluies au printemps 2001 ont inondé Davenport, Iowa. Jusqu'à ce que les eaux se soient calmées, les habitants devaient se déplacer en ville en barque. Photo d'actualité FEMA

Dans la dernière section, nous avons vu que les inondations se produisent lorsqu'un volume d'eau atypique s'accumule dans une zone. Cela peut se produire de différentes manières, et un large éventail d'événements se produisent lorsque cela se produit.

Le type d'inondation que la plupart des gens connaissent se produit lorsqu'un nombre inhabituellement élevé d'orages a frappé une zone dans un laps de temps assez court. Dans ce cas, les rivières et les ruisseaux qui détournent l'eau vers l'océan sont simplement submergés. Les températures variables des différentes saisons conduisent à des modèles météorologiques différents. En hiver, par exemple, l'air au-dessus de l'océan peut être plus chaud que l'air au-dessus de la terre, provoquant le déplacement du vent de la terre vers la mer. Mais en été, l'air au-dessus de la terre se réchauffe, devenant plus chaud que l'air au-dessus de l'océan. Cela fait inverser le courant du vent, de sorte que plus d'eau de l'océan est captée et transportée sur la terre. Ce mousson Le système éolien peut provoquer une période de pluies intenses qui est complètement en décalage avec le climat le reste de l'année. Dans certaines régions, cette inondation peut être exacerbée par l'excès d'eau provenant de la fonte des neiges.

Lors des inondations de 1993, des bénévoles de Sainte-Geneviève, dans le Missouri, ont rempli des sacs de sable pour construire des digues de fortune. Photo d'actualité FEMA

L'exemple le plus connu d'inondations saisonnières est peut-être l'expansion annuelle du Nil en Égypte. Dans l'Egypte ancienne, les pluies de mousson à la source du fleuve allaient étendre la voie navigable sur une bonne distance pendant l'été. Dans ce cas, l'inondation n'était pas une catastrophe, mais une aubaine. Les eaux en expansion laisseraient le limon fertile tout le long des rives de la rivière, faisant de la région une terre agricole idéale une fois que la rivière se serait à nouveau affaissée. C'est l'un des principaux facteurs qui ont permis à la civilisation de prospérer dans le désert égyptien. De nos jours, la rivière est bloquée par un barrage en amont, qui recueille la pluie d'été et la répartit tout au long de l'année. Cela a prolongé la saison de plantation afin que les fermes égyptiennes puissent faire pousser des cultures toute l'année.

Une autre source courante d'inondations est l'activité inhabituelle des marées qui étend la portée de l'océan plus loin que la normale à l'intérieur des terres. Cela peut être causé par des régimes de vent particuliers qui poussent l'eau de l'océan dans une direction inhabituelle. Cela peut également être causé par tsunamis, grosses vagues dans l'océan déclenchées par un déplacement de la croûte terrestre.

Le centre-ville de Johnstown, Pennsylvanie, après l'inondation désastreuse de 1889. En plus de détruire Johnstown, le mur d'eau a également inondé des villes plus loin «en aval», y compris Washington, D.C. Photo avec la permission de la NOAA Photo avec la permission de la NOAA Le centre-ville de Johnstown, Pennsylvanie, après l'inondation désastreuse de 1889. En plus de détruire Johnstown, le mur d'eau a également inondé des villes plus loin «en aval», y compris Washington, D.C. Photo avec la permission de la NOAA Photo avec la permission de la NOAA

Des inondations peuvent également se produire lorsqu'une barrage des pauses. Nous construisons des barrages pour modifier le débit des rivières à nos propres fins. Fondamentalement, le barrage recueille l'eau de la rivière dans un grand réservoir afin que nous puissions décider quand augmenter ou diminuer le débit de la rivière, plutôt que de laisser la nature décider. Les ingénieurs construisent des barrages qui résisteront à toute quantité d'eau susceptible de s'accumuler. Parfois, cependant, plus d'eau s'accumule que les ingénieurs ne l'avaient prévu, et la structure du barrage se brise sous la pression. Lorsque cela se produit, une quantité massive d'eau est libérée en une seule fois, provoquant un violent «mur» d'eau à traverser la terre. En 1889, une telle inondation s'est produite à Johnstown, en Pennsylvanie. Les habitants de la ville ont été avertis que l'inondation allait arriver, mais beaucoup ont rejeté l'alerte comme une panique sans fondement. Lorsque le mur d'eau a frappé, plus de 2000 personnes ont été tuées en quelques minutes seulement.

La gravité d'une inondation dépend non seulement de la quantité d'eau qui s'accumule au cours d'une période donnée, mais aussi de la capacité de la terre à gérer cette eau. Comme nous l'avons vu, un élément de ceci est la taille des rivières et des ruisseaux dans une région. Mais un facteur tout aussi important est la terre absorption. Lorsqu'il pleut, le sol agit comme une sorte d'éponge. Quand la terre est saturé -- c'est-à-dire qu'il a absorbé toute l'eau qu'il peut - toute eau qui s'accumule doit s'écouler ruissellement.

Certains matériaux se saturent beaucoup plus rapidement que d'autres. Pour voir comment cela fonctionne, prenez simplement un seau d'eau à l'extérieur et essayez de mouiller diverses surfaces. Le sol au milieu de la forêt est une excellente éponge. Vous pourriez y déverser plusieurs seaux d'eau et cela absorberait l'eau. La roche n'est pas si absorbante - elle ne semble pas du tout absorber d'eau. L'argile dure se situe quelque part entre les deux. En règle générale, le sol qui a été labouré pour les cultures est moins absorbant que les terres non cultivées, de sorte que les zones agricoles peuvent être plus susceptibles de subir des inondations que les zones naturelles.

L'une des surfaces les moins absorbantes autour est le béton. Dans la section suivante, nous verrons comment le béton, l'asphalte et d'autres constructions humaines peuvent affecter les inondations.

Rues inondées à Sainte-Geneviève, Missouri. La petite ville était l'une des nombreuses villes du Midwest dévastées par les inondations de l'été 1993. FEMA News Photo

Dans la dernière section, nous avons vu que le degré d'inondation est déterminé par la quantité d'eau qui s'accumule dans une zone, ainsi que par la nature de la surface du sol. Au fur et à mesure que la civilisation s'est développée, les êtres humains ont modifié le paysage de plusieurs manières. Dans le monde occidental, l'un des changements les plus importants a été de couvrir le sol d'asphalte et de béton. De toute évidence, ces surfaces ne sont pas les meilleures éponges: presque toute la pluie qui s'accumule devient un ruissellement. Dans une zone industrialisée sans un bon système de drainage, il peut ne pas falloir beaucoup de pluie pour provoquer des inondations importantes.

Certaines villes, comme Los Angeles, ont construit des canaux de secours en béton pour éviter ce problème. Lorsqu'il pleut beaucoup, l'eau s'écoule dans ces canaux, qui serpentent hors de la ville où l'eau peut être mieux absorbée. Cependant, ces types de systèmes peuvent provoquer des inondations plus loin sur la ligne. Lorsque vous couvrez une zone de béton et d'asphalte, vous coupez essentiellement une partie de l'éponge naturelle de la Terre, de sorte que le reste de l'éponge a beaucoup plus d'eau à traiter..

Un problème similaire peut survenir avec digues, de grands murs construits le long des rivières pour les empêcher de déborder. Ces structures étendent les rives naturelles de la rivière afin que beaucoup plus d'eau puisse y circuler. Mais bien qu'ils puissent être efficaces pour empêcher l'eau de pénétrer dans une zone, ils aggravent généralement les problèmes dans une zone située en aval, où il n'y a pas de digues. Cette zone reçoit toutes les eaux de crue qui se seraient répandues plus loin en amont de la rivière. Un autre danger des digues est que, comme les barrages, elles peuvent se briser. Lorsque cela se produit, une grande quantité d'eau s'écoule sur la terre en peu de temps. Cela peut provoquer certaines des conditions d'inondation les plus dangereuses.

Murs brise-lames dans le Maryland, construits pour ralentir l'érosion des plages Photo avec l'aimable autorisation de la NOAA

Les gens n'ont pas beaucoup réussi à contrôler les inondations le long des côtes. L'eau excessive dans ces zones est particulièrement destructrice pour les structures artificielles en raison de l'érosion qu'elle provoque. Une méthode de contrôle de cette érosion consiste à construire des clôtures et des murs là où l'eau rencontre la terre. Cela garde la puissance des vagues à distance, afin qu'elles ne s'usent pas sur la plage. Mais les structures interfèrent également avec le processus de formation des plages. Lorsque vous empêchez l'eau de se déplacer contre la côte, l'océan ne peut pas distribuer de sable et vous n'obtenez pas de belles plages.

Un autre problème avec les clôtures et les murs est qu'ils ne peuvent pas faire grand chose. Fondamentalement, les plages sont des environnements changeants, façonnés par la force écrasante de l'océan. Ils sont, de par leur nature même, supposé être érodé et déplacé par l'action dynamique des vagues. Les inondations font régulièrement partie de ce processus et continueront très probablement de l'être, peu importe ce que nous faisons.

Une digue de culasse le long du fleuve Mississippi, lors de la grande inondation de 1927 Photo avec l'aimable autorisation de la NOAA

La même chose peut être dite pour de nombreuses régions intérieures. Alors qu'une rivière peut nous sembler être une caractéristique stable et immuable du paysage, c'est en réalité une entité vibrante et dynamique. C'est particulièrement vrai pour les grands fleuves, comme le Mississippi aux États-Unis et le Yangtze et Huang He en Chine. Au fil du temps, ces voies navigables se dilatent, modifient considérablement leur trajectoire et peuvent même changer la direction de l'écoulement. Pour cette raison, les terres situées autour des berges d'une rivière sont très sensibles aux inondations.

Malheureusement, les rivières sont aussi des attractions naturelles pour la civilisation. Entre autres, ils fournissent un approvisionnement constant en eau, des sols riches et un moyen de transport facile. Lorsque le niveau de l'eau est bas, les gens construisent tout le long de ses rives et profitent de tous ses avantages. À un moment donné, il est temps que l'eau se déplace, et les gens qui ont construit le long des plaines inondables découvrent rapidement qu'ils vivent sur un sol insalubre. S'il y a une construction importante dans ces zones, les dommages causés par les inondations peuvent être dévastateurs.

Dans la section suivante, nous examinerons les différents types de dommages causés par les inondations pour voir comment l'eau ordinaire peut être une force dévastatrice..

Des voitures entassées par une crue éclair de 1972 à Rapid City, dans le Dakota du Sud. Photo courtoisie NOAA

Les pires dégâts causés par les inondations, les pertes en vies humaines et en habitations, sont principalement causés par la seule force de l'eau qui coule. Lors d'une inondation, deux pieds (61 cm) d'eau peuvent bouger avec suffisamment de force pour laver une voiture, et 6 pouces (15 cm) d'eau peuvent vous faire tomber de vos pieds. Il peut sembler surprenant que l'eau, même beaucoup d'eau, puisse contenir un tel coup. Après tout, vous pouvez nager paisiblement dans l'océan sans être renversé, et c'est une énorme quantité d'eau en mouvement. Et dans la plupart des cas, une rivière qui coule n'est pas assez forte pour vous renverser. Alors pourquoi les eaux de crue se comportent-elles différemment??

Une maison qui a été transportée en aval par les inondations de 1997 à Arboga, en Californie.Photo avec la permission de la NOAA

Les eaux de crue sont plus dangereuses car elles peuvent exercer beaucoup plus de pression qu'une rivière ordinaire ou une mer calme. Cela est dû aux énormes différences de volume d'eau qui existent lors de nombreuses inondations. Lors d'une inondation, une grande quantité d'eau peut s'accumuler dans une zone alors qu'il n'y a pratiquement pas d'eau dans une autre zone. L'eau est assez lourde, elle se déplace donc très rapidement pour «trouver son propre niveau». Plus la différence entre les volumes d'eau dans une zone est grande, plus la force de mouvement est grande. Mais à un moment donné, l'eau n'a pas l'air si profonde et ne semble donc pas particulièrement dangereuse - jusqu'à ce qu'il soit trop tard. Près de la moitié de tous les décès dus aux inondations résultent de personnes qui tentent de conduire leur voiture dans des eaux tumultueuses. Il y a beaucoup plus d'eau dans l'océan que dans une inondation, mais cela ne nous frappe pas car elle est répartie assez uniformément - l'eau dans une mer calme ne se précipite pas pour trouver son propre niveau.

Les inondations les plus dangereuses sont crues éclair, qui sont causées par une accumulation soudaine et intense d'eau. Les crues éclair frappent une zone peu de temps après que l'eau commence à s'accumuler (que ce soit à cause d'une pluie excessive ou d'une autre cause), donc la plupart du temps, les gens ne les voient pas venir. Comme il y a beaucoup d'eau collectée dans une zone, les eaux de crue soudaine ont tendance à se déplacer avec beaucoup de force, faisant tomber les gens, les voitures et même les maisons. Les crues éclair peuvent être particulièrement dévastatrices lorsqu'un orage violent déverse un volume élevé de pluie sur une montagne. L'eau descend la montagne à une vitesse énorme, labourant tout ce qui se trouve dans les vallées en contrebas.

Une remorque, une voiture et un poteau de téléphone empilés par une inondation en 1977 en Géorgie Photo avec l'aimable autorisation de la NOAA

L'une des pires crues éclair de l'histoire des États-Unis s'est produite en 1976, à Big Thompson Canyon, au Colorado. En moins de cinq heures, les orages dans les zones voisines ont déversé plus de pluie que la région n'en connaît habituellement en un an. La rivière Big Thompson, normalement une voie navigable peu profonde et lente, s'est transformée brusquement en un torrent imparable, déversant 233 000 gallons (882 000 L) d'eau dans le canyon chaque seconde. Des milliers de campeurs s'étaient rassemblés dans le canyon pour célébrer le centenaire de l'état du Colorado. L'inondation est arrivée si rapidement qu'il n'y a pas eu le temps d'émettre un avertissement. Lorsqu'il a frappé, des centaines de personnes ont été blessées et 139 ont été tuées.

Une sorte de dommage moins catastrophique est la simple humidité. La plupart des bâtiments peuvent résister à la pluie, mais ils ne sont pas construits pour être étanches. Si le niveau d'eau est suffisamment élevé, des tonnes d'eau s'infiltrent dans les maisons, trempant tout. Mais dans la plupart des cas, le principal élément dommageable n'est pas l'eau elle-même, mais la boue qu'elle apporte. Au fur et à mesure que l'eau coule sur le paysage, elle ramasse beaucoup de déchets. Lorsque l'inondation est terminée, le niveau d'eau baisse et tout se dessèche finalement, mais la boue et les débris restent.

Les sauveteurs luttent en amont contre les eaux tumultueuses lors d'une crue soudaine en 1975 qui a frappé Rockville, Maryland. Photo courtoisie NOAA

En 1966, une tempête majeure a inondé l'Arno, un fleuve italien qui traverse la ville de Florence. La petite ville, l'une des capitales artistiques du monde, était envahie d'eau, de boue et de vase en général. Outre les pertes en vies humaines et les dommages aux bâtiments, la collection d'art de la ville a subi de nombreux dommages. La boue et la boue recouvraient presque tout ce qui était stocké dans les sous-sols et les pièces du rez-de-chaussée de la ville. Grâce à de nombreuses années de travail, les scientifiques et les historiens de l'art ont été en mesure de restaurer la plupart des artefacts endommagés en bon état..

La propagation des maladies est un autre type de dommages causés par les inondations. Lorsque l'eau coule sur une zone, elle peut ramasser toutes sortes de produits chimiques et de déchets, conduisant à des conditions extrêmement insalubres. Essentiellement, tout et tout le monde dans une inondation flotte dans une grande soupe. Bien que les maladies ne soient généralement pas créées par ces conditions, elles sont plus facilement transmises (la plupart des maladies se propagent plus facilement dans l'eau qu'elles ne se déplacent dans l'air). Si vous vous trouvez dans une zone inondée, il est très important que vous ne buviez que de l'eau en bouteille ou bouillie et que vous respectiez les autres consignes d'assainissement. Pour en savoir plus sur ce qu'il faut faire en cas d'inondation, consultez ce guide publié par le Center for Disease Control.

Nous ne pourrons jamais arrêter les inondations. C'est un élément incontournable du système météorologique complexe de notre atmosphère. Nous pouvons cependant travailler pour minimiser les dommages causés par les inondations, en construisant des barrages, digues et systèmes de canaux sophistiqués. Mais la meilleure façon d'éviter les dommages causés par les inondations peut être de se retirer complètement des zones sujettes aux inondations. Comme pour de nombreux phénomènes naturels, la réaction la plus sensible aux inondations peut être de s'écarter du chemin.

Articles Liés

• Comment fonctionnent les ouragans
• Comment fonctionnent les tremblements de terre
• Comment fonctionnent les tornades
• Comment fonctionne Lightning
• Comment mesurent-ils le «niveau de la mer»?
• Qu'est-ce qui cause les saisons?
• Qu'est-ce qu'un Nor'easter?
• Si les calottes polaires fondaient, combien les océans s'élèveraient-ils??
• Pourquoi les ouragans se déplacent-ils comme s'ils avaient leur propre esprit??
• Quelle est la différence entre la neige, le grésil et la pluie verglaçante?
• Pourquoi fait-il plus froid au sommet d'une montagne qu'au niveau de la mer?
• Quiz du lac en voie de disparition

Plus de liens intéressants

• Administration nationale des océans et de l'atmosphère (NOAA)
• Agence fédérale de gestion des urgences (FEMA)
• Spécial NOVA Flood
• Faire face aux inondations
• Sujets d'inondations