Dynamiques spatiotemporelles de l’utilisation et de la couverture des sols et réponses pluie‑ruissellement dans la ville en urbanisation de Gdynia, Pologne

Pourquoi la croissance urbaine et les pluies violentes importent au quotidien

Lorsque de fortes pluies frappent une ville, la destination de cette eau peut faire la différence entre une averse banale et des rues, des sous‑sols et des lignes de transport inondés. Cette étude porte sur Gdynia, une ville côtière à forte croissance dans le nord de la Pologne, afin de comprendre comment des décennies d’urbanisation et l’évolution des régimes de précipitations modifient la manière dont l’eau circule sur le paysage. Les résultats aident à expliquer pourquoi les inondations soudaines deviennent plus probables dans de nombreuses villes — et ce qui peut être fait pour réduire ce risque.

Des champs et forêts aux chaussées et toitures

Au cours des quarante dernières années, de larges secteurs de Gdynia ont été transformés. À partir d’images satellitaires et de l’apprentissage automatique, les chercheurs ont reconstitué l’évolution de l’occupation des sols entre 1985 et 2024 pour l’ensemble de la ville, et entre 1949 et 2030 pour le bassin versant inondable de la Kacza. Ils ont constaté que les terres agricoles et les espaces herbeux ont fortement diminué, tandis que les surfaces bâties et les forêts ont augmenté. À l’échelle de Gdynia, les surfaces imperméabilisées — lotissements, routes et zones industrielles — se sont accrues d’environ la moitié, alors que les terres agricoles représentent désormais moins du tiers de leur étendue antérieure. Dans le bassin de la Kacza, l’emprise au sol des constructions a augmenté de plus de cinq fois depuis 1949 et devrait continuer de croître d’ici 2030, principalement le long des pentes et des corridors routiers qui alimentent rapidement les cours d’eau.

Comment les scientifiques ont mesuré le ruissellement dans une ville en mutation

Pour traduire ces changements cartographiques en risque d’inondation, l’équipe a appliqué une formule d’ingénierie largement utilisée qui relie la couverture du sol, le type de sol et la pente à la quantité de pluie qui devient ruissellement de surface au lieu d’infiltrer le sol. Ils ont combiné cela avec un modèle numérique d’élévation et des données pédologiques pour estimer la réponse des différentes surfaces — des forêts aux parkings — lors de fortes pluies. Plutôt que de s’appuyer sur un seul épisode historique, ils ont utilisé des pluies « de conception » synthétiques représentant des tempêtes rares mais dangereuses durant 15 minutes, une heure et 24 heures, chacune ayant une probabilité de 1 sur 100 par an. Ils ont aussi intégré des projections climatiques pour deux trajectoires d’émissions de gaz à effet de serre (RCP4.5 et RCP8.5) afin de voir comment les précipitations journalières futures pourraient modifier le ruissellement dans la ville.

Que devient l’eau de pluie à mesure que la ville s’étend

Les résultats montrent un schéma net : à mesure que Gdynia s’est urbanisée, une plus grande partie des pluies se transforme directement en ruissellement rapide. Pour l’ensemble de la ville, le volume d’eau ruisselée lors d’une tempête extrême de 24 heures est passé d’environ 25,9 millimètres en 1985 à 31,7 millimètres en 2024, bien que l’intensité de la tempête ait été supposée identique. Les événements plus courts et plus intenses présentent des augmentations similaires. La fraction de précipitation se convertissant en ruissellement (coefficient de ruissellement) a augmenté de façon régulière, en particulier dans les quartiers où de nouveaux lotissements et liaisons de transport ont remplacé des champs et des espaces ouverts. Les cartes de la ville montrent que les plus fortes augmentations du ruissellement correspondent à des ceintures nouvellement urbanisées au nord, à l’est et au sud‑ouest, tandis que les collines boisées jouent encore le rôle de « éponges » avec un ruissellement plus faible.

Perspectives sous un climat plus chaud

Le changement d’occupation des sols n’est qu’une partie de l’histoire. Lorsque les chercheurs ont combiné la couverture actuelle des sols avec les projections de précipitations futures, ils ont constaté de nouvelles augmentations du ruissellement pour Gdynia. Sous une trajectoire d’émissions modérée (RCP4.5), le ruissellement de surface lors d’événements journaliers intenses devrait augmenter d’environ 1–2% à la moitié du siècle, puis un peu davantage d’ici 2100. Sous un scénario à fortes émissions (RCP8.5), les augmentations atteignent approximativement 7% à la fin du siècle. Les coefficients de ruissellement suivent une tendance similaire à la hausse. Dans le bassin de la Kacza, où des inondations passées ont déjà endommagé des infrastructures, la même analyse montre que le ruissellement a augmenté de manière spectaculaire depuis 1949 et continuera probablement de croître à mesure que l’urbanisation progresse, même si une partie de la couverture forestière est préservée.

Ce que ces conclusions signifient pour des villes à l’épreuve des inondations

Pour un public non spécialiste, le message de l’étude est simple : lorsqu’une ville remplace champs et prairies par des réseaux connectés de rues, toits et canalisations — et lorsque les tempêtes deviennent plus intenses — l’eau de pluie arrive plus vite et en plus grand volume dans les cours d’eau, augmentant les risques d’inondation urbaine. À Gdynia, cette tendance est la plus marquée là où les nouvelles zones bâties se trouvent directement au‑dessus des ruisseaux et des lignes de drainage, de sorte que les décisions d’aménagement en amont peuvent avoir de fortes conséquences en aval. Les auteurs soutiennent que les seules défenses rigides traditionnelles ne suffiront pas. Ils mettent plutôt en avant des approches de type « ville‑éponge » : protéger les forêts restantes, ajouter des corridors verts, des bassins de rétention et des revêtements perméables, et placer ces mesures là où le ruissellement est généré. Leur cadre combinant cartographie et modélisation offre aux urbanistes un moyen pratique d’identifier ces zones prioritaires et de concevoir une croissance future qui maintienne sols et fondations plus secs lors de la prochaine grande tempête.

Citation: Galata, A.W., Gulshad, K. & Szydłowski, M. Spatiotemporal land use land cover dynamics and rainfall-runoff responses in the urbanizing Gdynia, Poland. Sci Rep 16, 11153 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39241-9

Mots-clés: inondation urbaine, changement d’utilisation des terres, ruissellement de surface, villes côtières, impacts du changement climatique