6 mars 2024
Des inondations en plein hiver
Les inondations hivernales surviennent principalement lors d’épisodes de redoux accompagnés de pluie sur neige, alors que la glace des rivières est bien formée. Dans certaines conditions, le manteau neigeux hivernal peut favoriser le déplacement latéral des eaux de pluies et de fonte, leur permettant de rejoindre rapidement les cours d’eau. L’arrivée massive d’eau dans les cours d’eau dont la surface est gelée fait alors augmenter la pression sous la glace, qui finit par briser.
Contrairement à ce qui peut se passer au printemps, la glace des rivières en hiver n’est pas affaiblie par le réchauffement printanier progressif. Elle présente beaucoup moins de points faibles et brise en plaques de grande taille. Ces plaques finissent par s’accumuler sur les obstacles naturels ou artificiels du lit de la rivière. S’accumulant sous forme d’embâcle, ces blocs de glace finissent par former un barrage naturel bloquant le passage des eaux et provoquant ainsi une augmentation brusque du niveau de l’eau en amont.
Les inondations qui en découlent sont certes plus localisées que celles survenant au printemps. En revanche, elles sont moins prévisibles et suivies de refroidissements brusques, qui figent à la fois l’embâcle, mais aussi les zones inondées dans la glace.
Bien au-delà d’une simple augmentation des températures moyennes, les changements climatiques se traduisent par une augmentation de la variabilité des conditions météorologiques. Les événements extrêmes sont en augmentation tant en intensité qu’en fréquence. En hiver, les périodes de froid intense sont de plus en plus entrecoupées de périodes de redoux. Les précipitations tombent plus souvent sous forme de pluie qu’auparavant, et ce, aux dépens des précipitations solides. Le manteau neigeux saisonnier accumule donc moins de précipitations hivernales qu’auparavant et devient plus dense: son contenu en glace augmente ainsi que son imperméabilité. Ces conditions favorisent les écoulements rapides de l’eau de pluie ou de fonte vers les cours d’eau, augmentant le risque d’inondation hivernale.
Résumé des processus physiques étudiés
C’est dans ce contexte qu’intervient notre programme de recherche au Québec. Nous étudions plus particulièrement comment la structure du manteau neigeux influence les écoulements d’eau et comment, à leur tour, les écoulements modifient la structure du manteau neigeux. Notre but est de mieux saisir la complexité des processus physiques impliqués dans les épisodes de pluie sur neige afin de mieux les intégrer dans des modèles hydrologiques. En effet, les modèles actuellement utilisés pour prévoir ces événements ne sont pas conçus pour reproduire les écoulements hivernaux dans un milieu complexe et multicouche et ne parviennent pas à simuler adéquatement les inondations hivernales.
Le site ÉTS de Sainte-Marthe : un laboratoire à ciel ouvert à la pointe de la technologie
Le site ÉTS de Sainte-Marthe possède un réseau d’instruments de surveillance hydrométéorologique unique au Québec. Il comporte, entre autres, 8 stations de mesure autonomes, réparties sur un territoire de 8 km2. Ces stations effectuent plus de 500 mesures hydrométéorologiques par heure, ce qui en fait un observatoire permanent des effets des changements climatiques sur la ressource en eau.
Plan du site ÉTS de Sainte-Marthe
Une approche multiméthode
L’étude des interactions entre la météorologie, la structure du manteau neigeux et les écoulements nécessite une approche multiméthode, c’est-à-dire l’utilisation d’une combinaison de méthodes d’investigation différentes. Aucune des méthodes utilisées prises individuellement ne peut, en effet, fournir suffisamment d’éléments pour faire progresser les connaissances sur le sujet. On parle ici de l’utilisation couplée de géoradars haute fréquence, de photogrammétrie à partir d’images de drone, de mesures isotopiques ou encore du traitement des données hydrométéorologiques enregistrées par les stations.
Suivant cette approche, Andréa Paquotte, étudiante à la maîtrise, a réussi à démontrer que la présence de glace dans le manteau neigeux provoquait des écoulements latéraux substantiels au site de Sainte-Marthe, phénomène connu uniquement dans les milieux montagneux auparavant. Éole Valence, qui a terminé sa maîtrise, a, quant à lui, montré comment les drones équipés de géoradars pouvaient être utilisés pour caractériser le contenu en eau de la neige, facteur important pour la réaction du manteau neigeux aux épisodes de pluie.
Drone équipé d’un géoradar
Conclusion
Comme expliqué ci-avant, les changements climatiques créent en ce moment des conditions favorables aux inondations hivernales au Québec. Ce phénomène devrait perdurer jusqu’au moment ou nous aurons des hivers...sans hiver.
