Détection de l’impact d’événements climatiques intenses

En mars 2015, un événement climatique extrême a frappé la région de Copiapó situé à l’extrême sud désert d’Atacama, l’un des déserts les plus arides sur Terre. Des pluies intenses (plus de 70 mm en 5 jours) ont entraîné des crues soudaines et des coulées de boue, qui ont ravagé la ville de Copiapó. Ces précipitations extrêmes et leur ruissellement sur le sol constituent la cause fondamentale de l’érosion mécanique dans ces zones arides. Ce processus peut être limité ou accéléré par la nature du sol, la pente, le couvert végétal, les actions anthropiques conduisant à une dynamique spatiale et temporelle complexe des processus d’érosion. Cette complexité  des interactions limite fortement  notre aptitude à bien comprendre des  relations entre l’érosion sur l’amont des bassins versants et les flux de sédiments à l’aval. Les approches classiques pour tenter de cartographier les variations spatiales des processus d’érosion (changement de couleur du sol, modèle numériques haute résolution) permettent généralement de mettre en évidence les zones affectées par des processus d’érosion concentrée, de ravinement ou de glissement de terrain. Cependant, elles échouent à détecter les zones affectées par des processus d’érosion diffuse. Ainsi, nous manquons de méthode pour cartographier l’érosion au cours d’un évènement de pluie à l’échelle d’un bassin, ce qui reste le verrou le plus important pour contraindre les modèles d’érosion.

Carte de la variation de cohérence à la suite de l’évènement climatique survenu entre le 23 et le 27 mars 2015 dans la région de Copiapó. Les zones en rouge indiquent celles qui ont été le plus impactées par les fortes précipitations où la perte de cohérence est liée à des processus érosifs ou sédimentaires.

Pour tenter de mettre en évidence les variations spatiales de la stabilité structurale des sols soumis à des précipitations extrêmes sur la zone d’étude, nous avons procédé à une analyse détaillée des variations temporelles de la cohérence d’une série temporelle d’images InSAR (Interferometric Synthetic Aperture radar), obtenue à partir de données acquises par le satellite européen Sentinel-1A. La cohérence interférométrique, qui correspond à un calcul de variance d’un interférogramme, est en effet très sensible au changement de la nature du sol (changement de texture, de couvert végétal, etc.) et peut constituer, lorsque toutes les précautions sont prises, un indicateur indirecte sur l’aptitude des sols à conserver leur structure lors de fortes précipitations. Notre étude a montré que certaines zones sont affectées par une perte de cohérence temporelle vraisemblablement liée à une variation de l’humidité du sol, tandis que d’autres se caractérisaient par une perte de cohérence permanente en relation avec des phénomènes d’érosion ou de sédimentation. Une observation originale est que ces zones de perte de cohérence permanente correspondaient essentiellement à des terrains en pente douce plutôt qu’en pente raide. Cette observation, qui va à l’encontre des prédictions des modèles classiques prédisant une érosion plus élevée sur les pentes plus raides, souligne le rôle essentiel de l’épaisseur de la couche de régolithe sur les mécanismes d’érosion dans la zone d’étude. Enfin, cette étude a permis de cartographier à une échelle régionale de nouvelles sources de production de sédiment, et d’apporter des informations sur le transport de ces sédiments et la modalité de connectivité de ce transport au réseau hydrographique.

Sources :

A. Cabré, D. Remy , G. Aguilar, S. Carretier , R.Riquelme (2020) , Mapping rain storm erosion associated with an individual storm from InSAR coherence- loss validated by field evidences for the Atacama Desert ESPL, doi:10.1002/esp.4868.

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