Dans les montagnes de Caroline du Nord, les glissements de terrain ne sont pas une blague. Déclenchés par de fortes pluies, les sols à flanc de montagne peuvent devenir saturés et « décollés ». En conséquence, ce qui commence comme un petit glissement de terrain peut rapidement dégénérer en une énorme coulée de débris qui déracine les arbres et déloge les rochers, récurant tout sur son passage alors qu’elle descend rapidement à des vitesses allant jusqu’à 30 mph. Le coût, tant en infrastructures qu’en vies humaines, peut être dévastateur.
Une note rapide sur la terminologie utilisée ici : Les glissements de terrain et les coulées de débris ne sont pas les mêmes. Ils sont tous deux considérés comme des « événements de perte de masse » en ce sens qu’ils déplacent le sol, les débris et les roches vers le bas, mais ils diffèrent à la fois par la teneur en eau et le mécanisme de mouvement. Les glissements de terrain se déplacent comme un traîneau sur une pente enneigée, tandis que les coulées de débris, qui contiennent plus d’eau, coulent comme un torrent de montagne turbulent, mais avec beaucoup plus de force.
Compte tenu de l’imprévisibilité de ces événements de gaspillage de masse, déterminer où ils sont plus susceptibles de se produire semble un projet valable. Entrez les géologues Karl Wegmann, ancien NC State Ph.D. étudiant Corey Scheip et LiDAR.
LiDAR, qui signifie détection et télémétrie de la lumière, est un instrument qui permet aux géologues de créer des images 3D précises de la surface de la Terre grâce à des impulsions de lumière.
Scheip et Wegmann étudiaient un événement de glissement de terrain au sud d’Asheville dans les Blue Ridge Mountains en 2018. Une tempête qui a déversé jusqu’à six pouces de pluie en trois heures a créé 240 coulées de débris de glissement de terrain distinctes dans la région.
« Nous avons eu de la chance car la Caroline du Nord est un chef de file dans l’étude de tout l’État avec des données de topographie LiDAR à très haute résolution », déclare Wegmann. « Et nous avions des données LiDAR avant et après l’événement, nous avons donc pu calculer ce qui a été déplacé et comment. »
Traditionnellement, lorsque les géologues estiment si une zone est susceptible de subir des glissements de terrain, ils étudient le volume de coulée de débris après un événement et essaient de déterminer où cela a commencé.
Mais les données LiDAR ont permis à Scheip et Wegmann d’examiner comment l’eau s’écoule vers le bas depuis les zones situées au-dessus de la coulée de débris. Ils ont ensuite calculé la quantité d’eau qu’une certaine zone pourrait recevoir d’une tempête et la probabilité de glissements de terrain dans cette zone.
« Essentiellement, nous avons calculé la zone de drainage contributive », explique Wegmann. « Si vous regardez chaque mètre du paysage au-dessus de la coulée de débris et estimez où l’eau est susceptible de s’accumuler, vous pouvez calculer où vous pouvez obtenir suffisamment d’eau pour créer un glissement de terrain déclencheur, que si elle est dirigée dans un canal de cours d’eau, très probablement peut se transformer en une coulée de débris rapide et dommageable. »
Les chercheurs ont également utilisé le LiDAR pour examiner le taux de transport des matériaux le long de la trajectoire de la coulée de débris, c’est-à-dire la quantité de « choses » déplacées du début à la fin de la coulée de débris. Ils ont découvert que l’érosion n’est pas synonyme de dépôt, ce qui était surprenant.
« Dans un monde parfait, une coulée de débris commence, s’écoule le long d’une piste et tout s’accumule au fond », explique Wegmann. « Donc, en théorie, la même quantité qui s’érode des dépôts de la pente au fond. Cependant, nous avons constaté que seulement 70% environ des matériaux finissent au fond. Cela signifie que 30% sont déplacés dans une rivière et emportés. » du système. »
Savoir combien de matériaux se déplacent réellement vers le bas est important pour modéliser et prédire le comportement des coulées de débris : à quelle vitesse elles ramasseront de nouveaux matériaux, quelle sera leur taille et jusqu’où elles iront. Ces informations permettent aux géologues de prédire les zones probables d’écoulement ou de dépôt.
« La plupart des maisons sont construites au pied des vallées », explique Wegmann. « Ces données pourraient donner aux constructeurs et aux planificateurs la possibilité d’examiner la topographie et de déterminer les endroits les moins dangereux à construire. »
L’ouvrage paraît dans la revue Glissements de terrain.
Corey Scheip et al, Aperçus sur la croissance et la mobilité des coulées de débris à partir d’un lidar à haute résolution répété, Glissements de terrain (2022). DOI : 10.1007/s10346-022-01862-2