Impact des caractéristiques de la surface terrestre sur les inondations côtières composées à l’aide d’un cadre de modélisation couplé hydrodynamique-hydraulique

Pourquoi les inondations côtières comptent pour la vie quotidienne

Pour les personnes vivant près des embouchures fluviales et des côtes basses, les inondations pendant les cyclones peuvent arriver de plusieurs directions en même temps : rivières gonflées, fortes pluies et mer haute. Cette étude examine comment la nature du sol lui‑même — du bitume urbain aux champs agricoles en passant par les sols côtiers — peut aggraver ou atténuer ces inondations « composées » le long de la côte est de l’Inde. En montrant comment la couverture du sol et la capacité d’absorption influent sur les résultats réels des inondations, ce travail fournit des indications pour une planification plus sûre, des alertes améliorées et une gestion du foncier plus intelligente dans les deltas vulnérables du monde entier.

De nombreuses façons dont l’eau peut submerger une côte

Les auteurs se concentrent sur les inondations composées, où les marées de tempête, les pluies intenses et les débits fluviaux se combinent pour élever les niveaux d’eau au‑delà de ce que provoquerait chacun de ces facteurs isolément. Le long de la côte d’Odisha, les cyclones peuvent pousser un dôme d’eau à l’intérieur des terres tout en déversant d’importantes quantités de pluie sur les bassins versants qui se jettent dans la même côte. Des études antérieures traitaient souvent ces éléments séparément ou négligeaient la manière dont différents sols et surfaces influent sur l’infiltration ou le ruissellement des pluies. Cette étude vise à capturer ces connexions dans un seul cadre de modélisation, en portant une attention particulière à la façon dont les conditions de la surface terrestre amplifient ou atténuent les inondations lors du cyclone Yaas en 2021.

Comment l’équipe construit un jumeau numérique des inondations

Les chercheurs couplent deux outils bien connus en un seul système. Un modèle (ADCIRC) représente les marées et les niveaux d’eau entraînés par les cyclones dans le golfe du Bengale, tandis que l’autre (HEC‑RAS) suit la manière dont l’eau se déplace dans les rivières et les plaines inondables sur la terre. Ils alimentent le modèle fluvial avec les débits aux points amont, les niveaux de marée de tempête aux embouchures, les pluies horaires et l’évaporation sur une grille, ainsi que des cartes détaillées d’usage du sol et de types de sols. En utilisant la couverture terrestre dérivée par satellite et des données globales de sols, ils attribuent à chaque parcelle un « numéro de courbe » et une valeur minimale d’infiltration qui déterminent ensemble la facilité avec laquelle l’eau s’infiltre dans le sol ou ruisselle à la surface.

Vérifier le modèle par rapport à la tempête réelle

Pour évaluer les performances du système, l’équipe simule le cyclone Yaas et compare les résultats aux mesures de niveaux d’eau aux marégraphes et bouées, et surtout aux cartes d’inondation issues d’images radar Sentinel‑1 prises trois jours après l’atterrissage. Le modèle océanique reproduit les marées de tempête avec une grande précision, ce qui renforce la confiance dans les conditions limites côtières. Sur la terre, les premières simulations restituent la grande tendance des districts inondés mais sous‑estiment une grande partie des zones inondées observées, en particulier dans les districts côtiers bas. Cette sous‑estimation indique une infiltration trop importante dans la configuration par défaut, ainsi que des incertitudes dans les produits de pluie et d’évaporation utilisés pour forcer le modèle.

Ce que font le sol et la pluie au paysage des inondations

Les auteurs mènent ensuite une série d’expériences pour démêler comment les pluies, l’évaporation, les marées de tempête et les paramètres du sol affectent chacun les inondations. En essayant trois jeux de données de pluie différents, ils constatent qu’un produit indien à haute résolution (IMDAA) correspond le mieux aux mesures de pluie et aux schémas d’inondation observés. Ils montrent que les précipitations sont le principal moteur de la surface inondée, les marées de tempête ajoutant des effets importants mais plus localisés près des estuaires. L’évaporation réduit modestement les inondations dans les jours qui suivent le pic des pluies. Les tests de sensibilité révèlent que diminuer le taux d’infiltration minimum et utiliser des numéros de courbe plus élevés poussent davantage d’eau de pluie vers le ruissellement superficiel, augmentant fortement la surface inondée simulée, en particulier dans les districts aux certains types de sols côtiers.

Du tâtonnement à un outil d’inondation ajusté

Guidée par ces tests, l’équipe calibre les paramètres du sol district par district, en se concentrant sur le type de sol côtier dominant et en maintenant les schémas d’occupation du sol fixes. La réduction de son taux d’infiltration minimal et, dans un district, l’augmentation du numéro de courbe rapprochent fortement le modèle des étendues d’inondation observées par Sentinel. La configuration améliorée accroît la surface inondée simulée totale d’environ la moitié par rapport au cas par défaut et atteint un accord statistique solide avec les cartes satellites. Enfin, le modèle calibré est utilisé pour revenir sur deux cyclones antérieurs, le super cyclone d’Odisha de 1999 et Phailin en 2013, montrant que l’inclusion de précipitations réalistes et de processus de surface terrestre peut à peu près doubler l’estimation de l’inondation par rapport aux simulations ne considérant que le débit fluvial et les marées de tempête.

Ce que cela signifie pour les populations vivant près des deltas côtiers

En termes simples, l’étude montre que l’état d’humidité préalable des terres, la facilité d’absorption des sols locaux et la part de surface imperméabilisée ou construite peuvent être tout aussi déterminants que la hauteur de la marée de tempête pour décider qui sera inondé. En combinant dans un même cadre les informations côtières, fluviales, pluviométriques et de surface terrestre, puis en l’ajustant à l’aide d’observations satellitaires, les auteurs fournissent un outil plus réaliste pour estimer quels districts sont les plus à risque selon les différents types de cyclones. Ce type de modélisation peut aider les aménageurs à cartographier les zones inondables avec plus de précision, à prioriser les améliorations de drainage et de gestion des terres, et à concevoir des systèmes d’alerte précoce qui tiennent compte de toute la chaîne allant de la pluie et de la montée des eaux à l’eau dans la rue.

Citation: Tiwari, P., Rao, A.D. & Pant, V. Impact of land surface characteristics on coastal compound flooding using a coupled hydrodynamic-hydraulic modelling framework. Sci Rep 16, 15386 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-46242-1

Mots-clés: inondation côtière, précipitations cycloniques, infiltration du sol, inondation composée, deltas fluviaux