Les précipitations sont le facteur le plus important dans la création d’une inondation, mais de nombreux autres facteurs contribuent. Lorsque de la pluie tombe sur un bassin versant, la quantité d’eau de pluie qui atteint les cours d’eau dépend des caractéristiques du bassin versant, en particulier de sa taille, de sa forme et de son utilisation des terres. Une partie des précipitations est « capturée » par le sol et la végétation, et le reste pénètre dans les cours d’eau sous forme de flux. Les caractéristiques de la rivière telles que la taille et la forme, la végétation dans et autour de la rivière et la présence de structures dans et adjacentes à la voie navigable influent toutes sur le niveau de l’eau dans la voie navigable.

Les précipitations sont le facteur le plus important dans la création d’une inondation

En termes simples, les inondations se produisent lorsque la quantité d’eau qui s’écoule d’un bassin versant dépasse la capacité de ses drains, ruisseaux et rivières. Ce processus commence par les précipitations, mais est affecté par de nombreux autres facteurs.

En Australie, les inondations sont fortement influencées par notre variabilité naturellement élevée des précipitations qui, par rapport à d’autres parties du monde, conduit à une variabilité beaucoup plus élevée de la quantité d’eau qui coule dans nos cours d’eau. Un facteur majeur de cette variabilité est l’effet El Niño-Oscillation australe (ENSO) (voir Figure 4).

L’atmosphère et les océans interagissent fortement pour influencer notre temps.

Une grande partie de la variation des précipitations en Australie d’une année à l’autre est causée par le phénomène climatique naturel connu sous le nom d’ENSO, l’Oscillation El Niño–australe. Les variations  » à la scie  » d’ENSO sont intimement liées aux variations de la circulation verticale atmosphérique le long de l’équateur au-dessus du Pacifique. Cette circulation, connue sous le nom de Circulation de Marcheur, est causée par des différences de températures de surface de la mer entre le Pacifique est et le Pacifique ouest le long de l’équateur.

Pendant la circulation « normale », de l’air chaud et humide se déplace vers l’ouest à travers le Pacifique et s’élève au-dessus de l’Indonésie, produisant des nuages et de la pluie. Le courant d’air devient alors relativement sec et se déplace vers l’est à haute altitude (environ 12 000 m) et s’enfonce au-dessus des eaux normalement froides près de la côte sud-américaine.

Il existe différentes mesures de l’oscillation australe El Niño. L’un d’eux, l’Indice d’oscillation Australe (ou SOI), mesure la différence de pression atmosphérique entre l’océan Pacifique Oriental (mesurée à Tahiti) et la zone équatoriale autour du nord de l’Australie et de l’Indonésie (mesurée à Darwin).

Lorsque la surface équatoriale de l’océan au large des côtes de l’Amérique du Sud est anormalement fraîche, la circulation du marcheur est renforcée. Dans cette situation, le SOI est fortement positif et les alizés soufflent fortement sur le Pacifique chaud, ramassant beaucoup d’humidité (Figure 4a). Cela augmente la probabilité que l’est de l’Australie connaisse des précipitations supérieures à la moyenne, et est appelé un événement « La Niña ».

En revanche, lorsque la surface de l’océan au large des côtes de l’Amérique du Sud est anormalement chaude, la pression atmosphérique entre le Pacifique est et le Pacifique ouest s’égalise ou devient une valeur négative, affaiblissant ou inversant les alizés. Cette situation, qui est une circulation de Marcheur plus faible que la normale (Figure 4b), s’accompagne d’un indice d’oscillation australe fortement négatif et est appelée « El Niño ». En Australie, cela se traduit généralement par des précipitations inférieures à la moyenne, et si cette tendance persiste, nous pouvons basculer dans la sécheresse. Le SOI nous aide à nous dire à quel point un événement La Niña ou El Niño est « fort ». Par exemple, lorsque le SOI est constamment fortement positif (c’est-à-dire la Niña et des pluies supérieures à la moyenne), nous pouvons subir des inondations. Lorsque la SOI est constamment fortement négative, nous risquons d’entrer dans des périodes de sécheresse (Figure 4c).

Dans le Queensland, les précipitations annuelles moyennes vont de très faibles valeurs dans le sud-ouest à des valeurs très élevées dépassant 2000 mm par an le long de la côte (figure 5). Cependant, même dans les régions où les précipitations sont généralement faibles, des précipitations relativement importantes se produiront certaines années, provoquant des inondations (figure 6).

Le changement et la variabilité climatiques à long terme peuvent également avoir une influence sur les précipitations (question abordée à la question 8)

Les bassins versants convertissent les précipitations en eau courante

Lorsque de la pluie tombe sur un bassin versant, la quantité d’eau de pluie convertie en écoulement dans les rivières et autres cours d’eau dépend des caractéristiques du bassin versant.

Certaines précipitations sont captées : une partie de la pluie qui tombe sur un bassin versant est captée par le sol et la végétation. Généralement, plus il y a de pluie qui tombe dans une zone particulière au cours d’une période de temps donnée, plus la proportion qui peut s’infiltrer dans le sol ou être stockée en surface est faible.

Plus l’intensité des précipitations est élevée, plus le potentiel de ruissellement est important. La durée de la pluie et la zone couverte par la pluie sont également importantes.

Plus il y a de végétation dans une zone, plus la quantité de pluie captée est importante et moins il y a d’eau disponible pour s’écouler à la surface. Les stockages naturels et artificiels tels que les barrages agricoles et les réservoirs d’eau de pluie ont un effet similaire sur la réduction du ruissellement.

Les types de sol dans un bassin versant, l’utilisation des terres et les conditions météorologiques avant un événement pluvieux sont également importants car ils contrôlent la quantité de pluie qui peut s’infiltrer dans le sol, et donc la quantité de pluie qui devient flux. Si une grande tempête est précédée d’une période de temps humide, le sol a peu de capacité à absorber de nouvelles précipitations, et une proportion plus élevée des précipitations s’écoulera à la surface du sol et dans les cours d’eau. La construction de zones qui ne peuvent pas absorber l’eau, comme les toits et les routes, réduira également les infiltrations et transformera davantage les précipitations en ruissellement.

Les précipitations qui ne sont pas captées pénètrent dans les cours d’eau: Une fois que l’eau commence à couler dans un bassin versant, divers facteurs déterminent la quantité de flux descendant dans des cours d’eau successivement plus grands et la vitesse à laquelle elle se déplace.

En règle générale, les bassins versants plus importants entraînent un débit plus important si des précipitations généralisées se produisent pendant une longue période. Plus le bassin versant est raide, plus le ruissellement s’écoulera rapidement.

Les inondations sont également affectées par la rugosité du terrain traversé. La végétation dense et les obstacles artificiels tels que les clôtures et les maisons ralentiront l’écoulement de l’eau, entraînant souvent une baisse des niveaux d’inondation en aval.

Les marais et les étangs ou lacs naturels ont la capacité de stocker les eaux de crue et de les libérer lentement. Les structures artificielles telles que les barrages ou les bassins de rétention (petits réservoirs) peuvent également stocker de l’eau pendant un certain temps, et réduire le pic des débits en aval tout en prolongeant la durée d’un événement. Toutes ces structures ont une capacité finie et il y a une limite au volume de flux de captage pouvant être stocké.

Les caractéristiques des cours d’eau affectent les niveaux d’eau

La capacité des drains, des ruisseaux et des rivières d’un bassin versant à transporter des débits dépend d’un certain nombre de facteurs:

Taille et nature de la rivière: En termes simples, plus une rivière, un ruisseau ou un autre canal est grand, droit et lisse, plus sa capacité de transporter de l’eau est grande et moins elle est sujette aux inondations. Tout processus qui réduit cette capacité, comme la mise en place de structures dans le canal, l’empiètement par le développement ou l’accumulation de sédiments, contribue à augmenter les inondations.

Végétation dans et autour de la rivière: Les plantes dans une rivière ou sur ses rives ralentissent la vitesse de l’eau qui s’y écoule. Plus l’eau se déplace lentement, plus le niveau d’eau est élevé et plus la plaine inondable entourant la rivière sera inondée. Cela peut réduire les niveaux et les débits d’inondation en aval. Les plantes renforcent également les berges des rivières, réduisant l’érosion et augmentant le dépôt de sédiments.

Une fois qu’une rivière dépasse ses rives, le niveau d’inondation maximal atteint dépend grandement de la nature de la plaine inondable adjacente. Par exemple, les plaines inondables larges et plates peuvent stocker un plus grand volume d’eau de crue que les vallées à flancs raides, et les inondations qui en résultent se déplacent plus lentement. Les modifications apportées aux plaines inondables, comme le défrichement de la végétation ou la construction de remblais (par exemple, pour un corridor routier ou ferroviaire sans inondation), peuvent avoir une incidence sur les schémas et les processus naturels de drainage des plaines inondables.

Structures: Les structures placées dans un ruisseau ou une voie navigable, par exemple des ponceaux dans un système de drainage urbain ou des ponts dans une rivière, réduisent la capacité de charge de l’eau de la voie navigable et peuvent contribuer aux inondations. Les débris peuvent également s’emmêler sur ces structures, aggravant ce processus.

Les digues le long d’une voie navigable sont conçues pour protéger les zones situées « derrière  » la digue des inondations jusqu’à un certain niveau, mais leur influence contraignante sur les débits de crue peut entraîner des niveaux de crue en amont plus élevés qu’ils ne le seraient autrement. Les remblais routiers et ferroviaires, dont la capacité de drainage transversal est insuffisante (par exemple, l’utilisation de ponceaux), peuvent bloquer certaines parties de la plaine inondable avec un effet similaire. Une fois que les digues ou les remblais sont dépassés ou percés, la façon dont les eaux de crue se propagent sur une plaine inondable peut changer considérablement et l’impact des inondations est souvent grave.

Niveaux d’eau en aval: La capacité des cours d’eau peut également être affectée par le niveau d’eau de l’océan ou du lac dans lequel ils se jettent. Par exemple, une marée de roi ou une onde de tempête peut entraver le rejet d’eau d’une rivière dans l’océan. Un effet similaire peut se produire près de la jonction des ruisseaux et des rivières, où les effets de remous causés par l’inondation des rivières peuvent s’étendre sur une distance significative jusqu’au ruisseau.

Références et lectures complémentaires

• McBride, JL & Nicholls, N 1983, ‘Seasonal relationships between Australian rainfall and the Southern Oscillation’, Monthly Weather Review, vol. 111, p. 1998-2004.
• Nicholls, N & Wong, KK 1990, « Dependence of rainfall variability on mean rainfall, latitude, and the Southern Oscillation », Journal of Climate, vol. 3, p. 163 à 170.
• Perdrix, IJ (éd.) 2001, Va-t-il pleuvoir ?: les effets de l’Oscillation australe et d’El Niño sur l’Australie, Département des Industries primaires, Gouvernement du Queensland, Brisbane.
• Lire la liste complète des références pour le rapport Understanding Floods