Instrumentation sismologique des rivières: un nouveau moyen de quantifier le role des evenements climatiques extremes sur la dynamique des rivières – SEISMORIV

Dans la plupart des massifs montagneux du globe, la fréquence et l’ampleur des crues torrentielles engendrées par des évènements de précipitations intenses ou par le drainage soudain de lacs formés par barrage naturel (glissements de terrains, glaciers) devraient progressivement augmenter avec le réchauffement climatique. Ces crues d’extrême ampleur vont très certainement modifier le rythme auquel la morphologie des rivières alpines évolue, et vont générer de nouveaux aléas pour les populations. Cependant, notre connaissance limitée de la physique des crues torrentielles et leur impact sur la morphologie des rivières empêche l'anticipation des changements à venir. Les évènements de crues extrêmes sont particulièrement dévastateurs, et sont difficiles à observer par des méthodes de mesure traditionnelles. Cette limite instrumentale est la principale faiblesse à la source de notre incapacité à répondre à des questions scientifiques majeures, telles que (1) combien de matériel (eau et sédiments) est transporté pendant l’événement, à quelle distance et quelle vitesse? (2) comment la physique des crues extrêmes contrôle-t-elle la morphologie des rivières et donc leur dynamique long terme? (3) dans quelle mesure les inondations extrêmes déterminent-elles l'évolution à long terme des paysages dans un climat changeant? L'objectif de ce projet est d’apporter de nouveaux éléments de réponses à ces questions en surmontant les difficultés d’instrumentation traditionnelle grâce à l'utilisation innovante d’observations sismiques.
Nous proposons une nouvelle stratégie d’exploitation de l'observation sismique pour l’apport de contraintes observationnelles quantitatives et sans précédent sur la physique des crues extrêmes, et sur la quantification de leurs impacts sur les paysages à court et à long terme. Notre approche s'appuie sur les progrès récents dans le domaine émergent de la sismologie fluviale, dans lequel un cadre théorique novateur a été proposé pour lier les phénomènes physiques des rivières (écoulement turbulent, transport de sédiments) aux signaux sismiques. Le premier objectif de ce projet est de démontrer la validité du cadre sismo-mécanique dans des environnements naturels. Pour cela nous instrumenterons des sites dédiés permettant la mesure des paramètres physiques de la rivière par l’instrumentation de pointe (trappe à sédiments, plaques géophones). Cette instrumentation pour nous permettre de tester, améliorer et valider le cadre théorique sismo-mécaniques récemment établi. Le deuxième objectif de ce projet est d'appliquer le cadre sismo-mécanique à des environnements fluviaux spécifiques où les crues torrentielles contrôlent la plupart des changements géomorphologiques de la rivière et constituent une source principale d’aléas pour les populations. Sur ces sites nous utiliserons l’instrumentation sismique pour fournir des contraintes observationnelles uniques sur la physique des crues modérées à importantes et sur leur impact sur les paysages dans diverses régions du monde. La quantité importante de données rassemblées sur les sites multiples permettra d’extraire des relations génériques et donc d’apporter des éléments de réponse aux questions majeurs posées ci-dessus. Le troisième et dernier objectif de ce projet est de construire une plateforme de communication et rendre accessible la base de données acquise dans le projet SEISMORIV. Cette étape servira de base pour l’initiation d’un effort collaboratif international visant à faciliter la croissance et l’établissement du nouveau et particulièrement actif champs de recherche sur la sismologie environnementale.