Thèse en sciences de l’environnement, soutenue le 29 septembre 2025 par Herminia Torello i Sentelles, rattachée à l’Institut des dynamiques de la surface terrestre (IDYST) de la FGSE.
Les zones urbaines, qui accueillent désormais plus de la moitié de la population mondiale, exercent une influence significative sur le climat local. Ces impacts résultent de modifications de la surface terrestre, comme le remplacement du sol et de la végétation par des bâtiments et des revêtements imperméables, ainsi que des émissions de polluants. Ces transformations peuvent altérer les processus atmosphériques et influencer les épisodes de fortes précipitations, en modifiant leur formation et leurs caractéristiques mêmes, et non seulement leurs impacts une fois au sol. Les villes sont particulièrement vulnérables lors de fortes pluies, car leurs surfaces imperméables empêchent l’infiltration de l’eau dans le sol, provoquant un ruissellement rapide qui peut saturer les systèmes de drainage et entraîner des inondations. Alors que le changement climatique rend les événements de pluie extrême plus fréquents et plus intenses, comprendre comment les villes influencent les fortes précipitations est crucial pour mieux gérer les risques d’inondation et concevoir des infrastructures urbaines résilientes.
La recherche a montré que les zones urbaines peuvent modifier les régimes de précipitations, mais les effets spécifiques et leur ampleur varient considérablement selon les études et les villes. Il reste difficile de prédire comment les villes affectent les précipitations, en particulier pour les orages courts et intenses, qui sont les plus susceptibles de causer des inondations urbaines. Au-delà de la quantité de pluie, d’autres facteurs comme la répartition spatiale et temporelle des précipitations jouent également un rôle important, mais sont moins étudiés. De plus, les processus responsables de l’influence des villes sur les précipitations demeurent encore mal compris. Avec la croissance continue des zones urbaines, il est essentiel de mieux comprendre comment les villes modifient les régimes de pluie.
Cette thèse vise à approfondir notre compréhension de l’impact des zones urbaines sur les fortes précipitations, en se concentrant sur les propriétés qui influencent le risque d’inondation urbaine. En utilisant des données radar météorologiques à haute résolution provenant de huit villes, nous avons examiné les différences d’intensité des précipitations, de répartition spatiale et de vitesse des orages entre les zones urbaines et rurales. Nous avons constaté que les villes tendent à intensifier les fortes précipitations et à modifier leur répartition, les plus grandes agglomérations ayant un effet amplificateur plus marqué. Nous avons également observé que les orages se forment plus fréquemment au-dessus des villes et que, dans certains cas, les villes peuvent ralentir leur progression.
Pour comprendre les raisons de ces changements, nous avons utilisé un modèle de prévision météorologique pour simuler des épisodes de fortes pluies sur des zones urbaines. En supprimant la ville des simulations ou en modifiant sa configuration, nous avons découvert que la caractéristique de la ville qui exerce l’influence la plus significative sur l’intensité des précipitation est sa taille. Cette intensification est causée par les changements de chaleur, d’humidité et de circulation atmosphérique engendrés par la ville, tandis que le ralentissement des orages est uniquement lié à la chaleur et à l’humidité.
Enfin, nous avons exploré le potentiel de capteurs acoustiques de pluie à faible coût, utilisant des microphones pour détecter le bruit des gouttes, afin d’améliorer la surveillance des précipitations et les alertes de crue à court terme. Après les avoir testés dans deux villes, nous avons constaté qu’ils fournissent des informations utiles sur le moment, le lieu et la quantité de pluie, avec un potentiel intéressant pour compléter les systèmes de surveillance existants.
En conclusion, cette thèse souligne que les villes seront probablement confrontées à des risques accrus d’inondation à l’avenir, les orages devenant plus intenses, plus concentrés et plus lents au-dessus des zones urbaines. Améliorer notre compréhension des effets urbains sur les précipitations dans diverses régions et approfondir les mécanismes qui sous-tendent ces modifications sont des étapes essentielles vers une planification urbaine efficace et une résilience climatique accrue.
