Comprendre et contraindre l’impact des événements météorologiques et hydrologiques extrêmes

En juillet 2016 et juin 2018, des pluies diluviennes se sont abattues sur le Luxembourg, et plus particulièrement à l’est du pays. Des centaines de citoyens luxembourgeois se sont retrouvés sous un déferlement d’eau et de boue entrainant, selon les cas, un effondrement de routes ou bien encore l’inondation de caves et de rez-de-chaussée d’habitations. A certains moments et à certains endroits, il est tombé en 1 heure une quantité de pluie équivalente à un mois normal, voire plus. Ce phénomène, dont l’occurrence et la localisation exactes restent à l’heure actuelle encore très difficiles à prévoir, est observé à la loupe par les chercheurs en hydro-climatologie du Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST) dans le cadre de leurs recherches sur les précipitations et les crues extrêmes.

L’observatoire hydro-climatologique au premier plan

Depuis l’observatoire hydro-climatologique luxembourgeois, par ailleurs l’un des mieux équipés au monde, les chercheurs du LIST se sont penchés sur ces épisodes extrêmes. Grâce à des observations hydro-météorologiques longues de 150 ans pour certains sites de mesure, les hydrologues du LIST sont aujourd’hui en mesure de travailler sur les valeurs extrêmes des distributions statistiques. Les précipitations et débits exceptionnels observés au cours des dernières années au Luxembourg ont ainsi pu être placés dans un contexte historique étendu et les chercheurs ont aboutis à deux constats :

• Les quantités et intensités de pluie, tout comme les débits de pointe y afférents, qui ont caractérisés les événements récents dépassent très largement l’ampleur des épisodes hydro-météorologiques propres aux périodes de référence de 30 ans, qualifiées par ailleurs de ‘normales climatiques’.
• La fréquence rapprochée d’événements hydro-météorologiques catastrophiques, telle qu’observée ces dernières années, va de pair avec un changement de paradigme vers la non-stationnarité des systèmes environnementaux sous l’effet du changement global. En d’autres termes, des événements de pluie qualifiés d’exceptionnels il y a encore une quinzaine d’années, voient leur période de retour diminuer à force de l’occurrence de crues éclair à répétition.

Cette évolution a une conséquence directe sur les outils conventionnels d’observation, de prévision et de prédiction d’événements hydro-météorologiques. Tous développés sur base de la supposition que les systèmes environnementaux sont stationnaires, ceux-ci s’avèrent peu ou pas adaptés aux événements extrêmes.

Anticiper pour mieux réagir

Au vu des défis scientifiques et technologiques inhérents à l’impact du changement global sur les systèmes environnementaux, les chercheurs du LIST s’attachent à toujours mieux comprendre et contraindre l’impact des événements météorologiques et hydrologiques extrêmes. Ce travail de longue haleine, les chercheurs du LIST y travaillent depuis 1995.

A l’heure actuelle, de nombreux projets sur le sujet sont menés dans les laboratoires et sur le terrain. Le LIST accueille actuellement une quinzaine de doctorants spécialisés en hydrologie, télédétection, érosion des sols et modélisation hydrologique dans le cadre d’une unité de formation doctorale en sciences hydrologiques. Cette unité, gérée en collaboration avec quatre instituts partenaires (Université du Luxembourg, TU Vienne, KIT Karlsruhe, Université de Wageningen), le LIST a pu la monter grâce au projet « Unité de formation doctorale en sciences hydrologiques » (Hydro-CSI) financé par le Fonds National de la Recherche (FNR). Ensemble, doctorants et chercheurs expérimentés, travaillent à l'exploration de nouvelles approches interdisciplinaires en vue de repousser les limites de notre compréhension actuelle du fonctionnement des bassins versants. Grâce à ses multiples travaux, le LIST entend ainsi non seulement prévoir la montée et le cheminement de l’eau sur quelques heures mais plus largement en projeter son évolution sur plusieurs décennies. De surcroît, le LIST forme les futures générations d’experts qui vont être amenés à faire face à des problèmes d’une complexité inégalée, inhérents au changement global.

Outre la compréhension du fonctionnement des hydrosystèmes, le LIST porte une attention toute particulière au développement de nouvelles technologies pour l’observation d’événements hydro-météorologiques extrêmes. Ainsi, le projet « Low-Power Wide-Area Networks enabled flash-flood monitoring and forecasting » (Flash-flood), également financé par le FNR via le programme Public-Private-Partnerships, met plus précisément le focus sur les épisodes de crues éclairs dont la surveillance et la prévision demeurent difficiles. Grâce à ce projet, mené en partenariat avec POST Telecom et l’Administration de la Gestion de l’Eau, le LIST entend améliorer, d’ici 2021 aussi bien la représentativité spatiale des protocoles de mesure des précipitations que la qualité des prévisions hydrologiques.

Programmes d’observation des systèmes environnementaux à long terme, développement de nouvelles technologies pour l’observation et la modélisation d’événements hydro-météorologiques extrêmes, formation d’experts aux profils interdisciplinaires, sont autant d’activités qui contribuent à ce que le LIST soit à l’avant-garde des recherches dans le domaine des précipitations et crues extrêmes.