GEOTROP: GEOmorphic hazards and compound events in a changing TROPical East Africa

Le projet GEOTROP (2022-2025) vise à évaluer le rôle du changement d’affectation des sols et du changement climatique dans la survenue de risques géomorphologiques (glissements de terrain et crues soudaines) en Afrique de l’Est tropicale. Outre l’analyse de la situation actuelle, nous étudierons également les effets potentiels des changements induits par l’homme au niveau du climat et de l’affectation des sols/de la couverture végétale sur la survenue d’événements extrêmes à l’avenir et sur les risques associés.

Ce projet de trois ans est financé par le Politique scientifique belge (BELSPO) dans le cadre du programme BRAIN-be 2.0 (contrat n° B2/223/P1/GEOTROP). Il est coordonné par le Musée royal de l’Afrique centrale (MRAC), en collaboration avec la Vrije Universiteit Brussel (VUB), le Centre européen de géodynamique et de sismologie (ECGS), le Musée national d’histoire naturelle (NMNH), l’École et Observatoire des Sciences de la Terre (EOST), le Centre national de la recherche scientifique (CNRS) et le Centre Helmholtz pour la recherche environnementale (UFZ).

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Figure 1 — Voorbeelden van twee gebeurtenissen waarbij aardverschuivingen en plotseling overstroming samen voorkomen en elkaar versterken. Deze gebeurtenissen worden ook wel ‘samengestelde gebeurtenissen’ (compound events) genoemd. A) aardverschuivingen en plotselinge overstroming op 16/17 april 2020 waarbij de stad Uvira (DR Congo) werd getroffen. B) aardverschuivingen en plotselinge overstromingen op 21/22 may 2020 in een natuurpark van het Rwenzori gebergte (Uganda).

 

CONTEXTE & OBJECTIFS

Les glissements de terrain et les crues soudaines sont des risques géomorphologiques (RG) qui résultent souvent d’une combinaison de processus en interaction à plusieurs échelles (tant spatiales que temporelles). Les événements liés aux RG sont liés à des facteurs climatiques (par exemple, l’intensité des précipitations) et à des facteurs paysagers (par exemple, la répartition de la végétation). La transformation du paysage, telle que la déforestation, a des conséquences sur les événements liés aux RG, et le changement climatique va modifier de nombreux facteurs climatiques.

Les régions tropicales constituent des environnements où les risques géomorphologiques n’ont pas encore fait l’objet d’études suffisantes. Les régions montagneuses tropicales se caractérisent également par des densités de population élevées et en augmentation, associées à une forte vulnérabilité sociale. Les événements liés aux risques géomorphologiques ont un impact disproportionné sur ces régions. À l’avenir, la fréquence et/ou les conséquences des risques géologiques seront plus graves, non seulement en raison de facteurs tels que le changement climatique et la déforestation, mais aussi en raison de la croissance démographique et d’une exposition accrue à ces catastrophes.

Dans de nombreux cas, les glissements de terrain et les crues soudaines se produisent très rapidement. Ils surviennent souvent simultanément et interagissent entre eux, entraînant des événements aux conséquences encore plus graves. La combinaison de divers processus (facteurs climatiques et/ou aléas) qui entraîne un impact significatif est appelée « événement composé ». Bien que l’on puisse supposer que de nombreux aléas géologiques puissent être considérés comme des événements composés, la compréhension, l’analyse, la quantification et la prévision de tels événements n’en sont encore qu’à leurs balbutiements, en particulier au niveau régional.

GEOTROP vise à analyser le rôle du changement d’affectation des sols et du changement climatique dans la survenue d’événements géologiques composés en Afrique de l’Est tropicale.

Les objectifs spécifiques (OS) sont les suivants :

  • OS1: Établir un inventaire régional sans précédent des événements géologiques composés;
  • OS2: Comprendre la répartition spatiale des événements géologiques composés à l’échelle du paysage et le rôle du changement d’affectation des sols dans leur survenue (localisation des événements géologiques composés);
  • OS3: Mettre en évidence l’interaction de multiples facteurs paysagers et climatiques dans le déclenchement des événements géologiques composés (calendrier des événements géologiques composés);
  • OS4: Prévoir l’évolution future des événements géologiques composés, afin d’identifier les futurs points chauds en matière de risques et de menaces.

Outre ces quatre objectifs spécifiques, GEOTROP vise également à renforcer les capacités des institutions africaines impliquées dans la réduction des risques de catastrophe.

 

ZONE D'ÉTUDE

GLa zone d'étude de GEOTROP correspond à la branche occidentale du rift est-africain ; il s'agit d'une région montagneuse caractérisée par une grande diversité de climats tropicaux et de conditions environnementales. Outre la diversité de ses paysages naturels, cette zone d'étude se distingue par la coexistence de paysages vierges et de paysages fortement modifiés par l'activité humaine. Une compréhension approfondie de la zone d'étude est essentielle à la réussite du projet et en fait le lieu idéal pour nos recherches, étant donné qu'elle:

 

  • Un « point chaud » mondial de la biodiversité en raison de conditions environnementales particulièrement favorables. Malgré les recherches récentes menées par le RMCA dans la zone d’étude, d’importantes lacunes subsistent concernant la compréhension des facteurs climatiques et paysagers influant sur la biodiversité à l’échelle régionale;
  • Un fort gradient climatique nord-sud lié à la dynamique de la zone de convergence intertropicale (ZCIT) et influencé par les fluctuations climatiques du dipôle de l’océan Indien (IOD) et du phénomène El Niño-Oscillation australe (ENSO), qui contribuent à une succession fréquente de périodes extrêmement sèches et humides;
  • Une zone particulièrement sensible au changement climatique, avec des modifications attendues tant au niveau des températures que des régimes de précipitations moyennes et extrêmes;
  • Un environnement tropical caractérisé par une urbanisation et une déforestation incontrôlées;
  • Des paysages diversifiés où les conditions pédologiques et climatiques sont très favorables à l’expansion agricole;
  • Une forte densité de population (souvent supérieure à 300 habitants/km²) en augmentation, une grande vulnérabilité et un besoin sociétal marqué de comprendre les processus climatiques et les risques à la frontière entre six pays;
  • Une expertise unique à long terme dans la région, détenue par la KMMA et ses partenaires.
Figure 2
Figure 2 — Locatie van het interessegebied (AOI).

 

MÉTHODES

Dans le cadre du projet GEOTROP, l’utilisation de satellites permettra de déterminer avec une grande précision, à l’échelle régionale, le moment et la localisation des événements de GG. Les conditions nuageuses étant omniprésentes dans notre zone d’étude tropicale, la localisation et le moment de l’événement de GG seront déterminés à l’aide d’une combinaison de satellites optiques et radar. L’analyse des événements de GG détectés sera réalisée à l’aide de mesures satellitaires et de modèles harmonisés du climat et de l’évolution de l’occupation des sols et du paysage. GEOTROP s’appuie sur des infrastructures de calcul haute performance et de cloud computing pour traiter ces très grands ensembles de données. Les informations fournies par le public serviront à valider les méthodes et à mieux comprendre les processus sous-jacents.

Ce projet permettra d’améliorer notre compréhension des risques naturels dans le contexte du changement global, dans des climats encore peu étudiés. Il est novateur en ce qu’il vise à élaborer de meilleures stratégies de zonage des risques et de réduction des risques de catastrophe (RRC) dans la région, ainsi qu’à mieux comprendre l’évolution des paysages et les risques qui y sont associés. Le projet combine des méthodes innovantes en matière d’observation de la Terre et de sciences du climat pour opérer à une échelle régionale d’une ampleur sans précédent.

 

RÉSULTATS DE LA RECHERCHE

Data

  • GH event inventory from Deijns et al. 2022 NHESS  Timing landslide and flash flood events from SAR satellite - https://doi.org/10.5281/zenodo.7198322, 2022b.

Scripts

  • Python scripts for GH event timing estimation from Sentinel-2 SAR data used from Deijns et al. 2022 NHESS  Timing landslide and flash flood events from SAR satellite - https://doi.org/10.5281/zenodo.7198346, 2022a.

Wetenschappelijke artikelen

  • Deijns, A. A. J., Dewitte, O., Thiery, W., d'Oreye, N., Malet, J.-P., and Kervyn, F.: Timing landslide and flash flood events from SAR satellite: a regionally applicable methodology illustrated in African cloud-covered tropical environments, Nat. Hazards Earth Syst. Sci., 22, 3679–3700, https://doi.org/10.5194/nhess-22-3679-2022, 2022.

 

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