Comment les scientifiques utilisent des drones pour réduire le risque d'inondations catastrophiques des grands lacs glaciaires

image Vue du lac Llaca, au Pérou, prise depuis un véhicule aérien sans équipage. (Rodrigo Narro Pérez), Auteur fourni

Tôt le matin du 13 décembre 1941, les citoyens de Huaraz, au Pérou, ont entendu un grondement terrifiant résonner dans la vallée. En quelques minutes, un torrent d'eau, de glace et de rochers s'était déversé sur la ville, en détruisant un tiers et en tuant au moins 2,000 XNUMX personnes.

Le barrage naturel de roches et de sédiments meubles qui avait retenu le lac Palcacocha avait échoué. Quatre-vingts ans plus tard, son effondrement reste l'une des catastrophes naturelles les plus tragiques du Pérou.

Ce type d'événement catastrophique est connu sous le nom de « inondation déclenchée par un lac glaciaire ». Les lacs glaciaires, comme ceux que l'on trouve dans toute la Cordillère Blanche dans la chaîne de montagnes andine, sont souvent endigués par moraines glaciaires pouvant atteindre des hauteurs de plus de 100 mètres. Ils sont impressionnants, mais ils sont souvent instables.

Les fortes pluies et les avalanches de roches, de neige ou de glace peuvent faire monter le niveau d'eau dans les lacs glaciaires couverts de moraines, générant des vagues qui débordent le barrage morainique ou provoquent son effondrement, libérant d'énormes quantités d'eau. Ces catastrophes naturelles ne devraient deviennent de plus en plus fréquents au Pérou et dans le monde entier alors que le réchauffement climatique fait fondre les glaciers à un rythme sans précédent dans l'histoire.

Prévoir les inondations futures

Cette sombre histoire a stimulé recherche internationale dans la stabilité des moraines endiguant les lacs glaciaires du Pérou. La Cordillera Blanca dans le nord du Pérou contient le plus forte concentration de glaciers tropicaux dans le monde. Prédire quand ces crues éclatées se produiront - et à quel point elles seront destructrices - est une préoccupation majeure pour le plus de 320,000 XNUMX personnes qui vivent en aval.

Poutres d'acier torsadées près d'une table de pique-nique. Les restes tordus d'un pont en acier détruit par une inondation d'un lac glaciaire en Islande en 1996. (Chris 73/Wikimedia Commons), CC BY-SA

Modèles d'ingénierie géologique utiliser des variables telles que la taille et le volume du lac, la hauteur, la largeur et la pente du barrage morainique, et les dimensions du chenal et de la vallée pour estimer la stabilité du barrage morainique et le risque d'inondation. Malheureusement, ces modèles ne contiennent pas beaucoup d'informations sur la composition du barrage morainique, qui peut varier considérablement selon son emplacement et son mode de formation.

Ma recherche, qui fait partie d'une collaboration entre l'Université McMaster et Institut national de recherche sur les glaciers et les écosystèmes de montagne du Pérou (INAIGEM), se concentre sur l'établissement de l'origine de ces barrages morainiques et des caractéristiques physiques des barrages et des lacs qu'ils retiennent. Ces fonctionnalités peuvent avoir influence considérable sur la stabilité du barrage et son potentiel de rupture.

Utiliser un drone pour comprendre la structure des barrages morainiques

Les glaciers créent des moraines en transportant, en déposant et en poussant des rochers, du sable et des limons et argiles à grains fins le long du fond de la vallée et des parois de la vallée adjacentes, formant souvent une barrière. Mais une moraine peut être beaucoup plus stable qu'une autre, selon les matériaux qu'elle contient et la façon dont elle se forme.

L'eau peut s'écouler par les points faibles des couches empilées de la moraine, emportant des sédiments avec elle, ou des roches meubles peuvent tomber après une perturbation telle qu'un tremblement de terre. Ces points faibles rendent plus probable un effondrement complet du barrage morainique. La localisation de ces points faibles est une étape importante dans la prévision de la stabilité des barrages lacustres et peut permettre aux géoscientifiques et aux ingénieurs de concevoir des stratégies d'assainissement plus efficaces.

Mes collègues et moi analysons l'architecture de grandes moraines latérales, qui se forment le long des flancs des glaciers, dans le sud de l'Islande à l'aide de véhicules aériens sans équipage (UAV ou drones) pour collecter des images haute résolution. Nous utiliser ces images à identifier et classer les zones de sédiments grossiers et fins qui peuvent former des zones de fuite d'eau et d'élimination des sédiments et provoquer la rupture du barrage. Nous avons prévu des levés UAV similaires à haute résolution des barrages morainiques dans la Cordillère Blanche pour le début de 2022.

La recherche améliorera la fiabilité des modèles prédictifs pour identifier les risques potentiels d'inondation des lacs glaciaires. Il identifiera également les zones où les travaux d'assainissement, tels que la construction de canaux de sortie supplémentaires ou de barrières blindées, sont les plus nécessaires pour renforcer la moraine.

personnes debout sur un barrage surplombant un lac glaciaire Les travaux d'assainissement effectués au lac Llaca, au Pérou, en 1977 comprenaient la construction d'un barrage. (Rodrigo Narro Pérez), Auteur fourni

Cela sera d'autant plus important que les glaciers fondent plus rapidement, que le volume d'eau retenu par ces barrages morainiques naturels augmente et que le pouvoir destructeur des inondations continue également d'augmenter. Une étude récente de chercheurs de l'Université de Calgary a montré que le volume d'eau dans les lacs glaciaires a augmenté de 50 % dans le monde depuis 1990.

Depuis le début du XIXe siècle, on estime 165 crues de lac glaciaire de barrages morainiques se sont produites. De plus, environ 12,000 XNUMX décès dans le monde peuvent être attribués directement aux inondations des glaciers.

Nos recherches au Pérou fourniront de nouvelles informations sur la stabilité des barrages morainiques qui peuvent être appliquées à d'autres régions, comme la Bolivie, l'Himalaya et les Rocheuses canadiennes, qui connaissent également un risque accru d'inondations causées par les lacs glaciaires alors que le réchauffement climatique continue de faire fondre les glaciers.

A propos de l'auteur

Rodrigo Narro Pérez, candidat au doctorat, École de la Terre, de l'environnement et de la société, Université McMaster
 

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Cet article a paru sur La Conversation

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