En janvier 2011, des inondations et des glissements de terrain causés par des pluies saisonnières d’une intensité exceptionnelle

Deux extraits d’une image de la région de Nova Friburgo au Brésil acquise le 21 janvier 2011
à 13h12 UTC par le satellite Spot 5. Représentation en couleurs naturelles.
Copyright CNES 2011 – Distribution Astrium Services / Spot image.

L’image du quiz de février 2011 provient du satellite Spot 5. Elle a été acquise le 21 janvier 2011 et couvre la région de Nova Friburgo au Brésil. Sur cette image en couleur snaturelles, les glissements de terrain apparaissent en marron.

Dans la nuit du 11 au 12 janvier 2011, des inondations et des glissements de terrain ont touché l’état de Rio de Janeiro après des pluies exceptionnellement fortes. Les villes les plus touchées sont Nova Friburgo (qui tire son nom du canton suisse de Fribourg dont étaient originaires les colons suisses qui l’ont fondé au 19^ème siècle), Teresópolis, Petrópolis et Sumidoro, dans la région Serrana, une zone montagneuse à environ 80 km au nord de Rio de Janeiro.

Les pluies saisonnières, habituellement fortes, ont eu cette année une intensité exceptionnelle violence extrême : des trombes d’eau ont entraîné des glissements de terrain. Balayant arbres et rochers sur leur passage, les coulées de boue ont causé d’importants dégâts et de nombreuses victimes (près de 900 morts).

Près de 35000 personnes avaient dû abandonner leur maison, détruites ou menacées d’effondrement et l’alimentation en eau potable n’était plus assurée. Durant les deux semaines qui ont suivi la catastrophe, de nombreux habitants se trouvaient toujours dans des villages inaccessibles par la route et des hélicoptères de l'armée les ravitaillaient en eau et en vivres.

Il s’agit de la plus grave catastrophe naturelle de l’histoire du Brésil et la première crise importante que doit gérer la nouvelle présidente Dilma Rousseff qui a succédé à Luiz Inacio Lula da Silva début janvier.

La charte internationale « Espace et catastrophes majeures » activée

Le 14 janvier 2011, l’Institut National de Recherche Spatiale avait demandé le support de la charte internationale. Cette activation a été gérée par l’INPE (National Institute for Space Research). Comme d’autres satellites d’observation, Spot 5 a été mobilisé à cette occasion par le CNES (Centre National d’Etudes Spatiales) et l’image, qui a fait l’objet du quiz du mois de février, a été acquise dans le cadre de cette activation de la charte internationale.

La Charte internationale est un accord entre les agences spatiales permettant l'acquisition et la livraison d’images satellites dans les cas de catastrophes d'origine naturelle ou humaine. Elle peut être déclenchée par des utilisateurs autorisés. Chaque agence membre s'est engagée à fournir des ressources à l'appui de la Charte. La Charte internationale est officiellement entrée en vigueur le 1er novembre 2000. Il s’agit d’une coopération sur la base d'un volontariat (« meilleurs efforts »), sans échange de fonds entre les signataires de l’accord. En cas de déclenchement, ceux-ci mettent tout en œuvre en vue de programmer ou faire programmer les moyens spatiaux qui leur sont accessibles :

Accès aux archives de données pour connaître les situations avant crise (situation dite « de référence »)
Accès aux données acquises juste après la catastrophe pour mesurer son étendue.
Acheminement des informations vers le demandeur.

Les autorités brésiliennes critiquées par la presse pour la gestion de la crise

La presse brésilienne a mis en cause le gouvernement brésilien, avec des critiques portant sur différents volets de la gestion des risques et des crises, alors que ces épisodes pluvieux sont réguliers :

Au niveau de l’alerte : les populations n’ont pas été prévenues à temps, alors que, quelques jours avant la catastrophe, le nouveau radar de la mairie de Rio avait détecté une importante tempête en formation. Ces informations n’auraient pas été correctement interprétées et relayées localement. De nombreuses victimes ont été surprises dans leur sommeil.
Au niveau de la vulnérabilité et de la préparation : la gestion de la planification du développement de l’urbanisme est également mise en cause. La croissance rapide des zones urbaines s’est fait souvent sur des zones à risques, en particulier là où se concentrent les populations pauvres: sur les rives des cours d’eau, sur les pentes des collines et des montagnes. Environ cinq millions de personnes vivraient dans cinq cents zones à risque dans tout le Brésil.

Le gouvernement brésilien s’est engagé à mettre en place un système d’alerte et de prévention des désastres naturels, avant la Coupe du monde de football que la Brésil organise en 2014.

Préparation, alerte, intensité de l’aléa, enjeu, vulnérabilité, risque : Quelques explications sur ces mots-clés qui reviennent dans toutes les situations de catastrophes naturelles.

Attention aux donneurs de leçons… beaucoup d’événements dans le monde montre que la prise de conscience des enjeux et de la vulnérabilité intervient souvent… après la crise ! Les pays les plus développés ne sont finalement pas toujours mieux préparés.

En France, il y a un peu plus d’un an, c’était la tempête Xynthia et son impact dramatique en Vendée et en Charente, avec le débat sur l’entretien des digues et les permis de construire en zone inondable. En Hongrie, à Kolontar, la proximité du bassin de stockage des boues rouges des habitations et des affluents du Danube n’était pas une surprise. Depuis le 11 mars, le Japon tente de gèrer les conséquences d’un tremblement de Terre très intense de magnitude 8,9 sur l’échelle de Richter, suivi d’un tsunami meurtrier, avec notamment des dégâts très inquiétants sur plusieurs centrales nucléaires (Fukushima Dai-Ichi, Tokai) gérées par la société Tepco et un dramatique exemple d’effet dominos. On a salué dans un premier temps le niveau de préparation des japonais et la résistance de leurs immeubles face à un séisme. Le tsunami a néanmoins été dévastateur et les conséquences sur les centrales nucléaires vont certainement amener à relativiser ce niveau de préparation.

Chaque fois qu’une catastrophe naturelle se produit, son impact dépend bien sûr de l’intensité de l’événement (le terme consacré est « l’aléa ») mais également de la vulnérabilité des zones et des populations touchées.

La manière classique de définir un risque naturel est la suivante : Le risque est une mesure de la situation dangereuse qui résulte de la confrontation d’un aléa et des enjeux.

(Risque) = (aléa) x (enjeu)

L’aléa est défini par son intensité, sa probabilité d’occurrence spatiale (où ?) et temporelle (Quand ? Quelle durée ?)
L’intensité peut être mesurée (hauteur d’eau pour une inondation, magnitude d’un séisme) ou estimée (durée de submersion, vitesse de déplacement).
La probabilité d’occurrence spatiale est conditionnée par des facteurs de prédisposition ou de susceptibilité (géologique par exemple). L’extension spatiale de l’aléa est plus difficile à estimer (avalanche ou mouvement de terrain par exemple). La probabilité d’occurrence temporelle peut être estimée qualitativement (négligeable, faible, forte) ou quantitativement (période de retour de 10 ans, 50 ans, 100 ans). La durée du phénomène doit être également prise en compte.
Les enjeux et la vulnérabilité dépendent de la présence humaine (personnes, habitations, sites industriels, installations à risque) et sont difficiles à définir. A chaque aléa peut correspondre une vulnérabilité particulière.

Depuis quelques années, on s’intéresse davantage à la fragilité d’un système dans son ensemble et à sa capacité à surmonter la crise provoquée par l’aléa. On parle alors de résistance (capacité à résister face à un événement non souhaité) et de résilience (capacité à récupérer un fonctionnement normal après un événement non souhaité) du système. La vulnérabilité d’un système est d’autant plus faible que sa résilience sera grande. Le tremblement de terre au Japon est un exemple de crise avec des effets dominos, dont nous n'avons pas encore vu toutes les conséquences.

Face aux risques naturels, deux questions principales se posent :

Quel niveau de risque peut être accepté ?
Quelle protection doit être mise en place ? quelle intensité de phénomène extrême prend-on en compte pour dimensionner un barrage ou un système de refroidissement de centrale nucléaire ?

A l’occasion d’une exposition organisée au Palais de la Découverte (« Vivre avec le risque, séismes et tsunamis ») d’octobre 2007 à mai 2008, Badaoui Rouhban, directeur de la section de prévention des catastrophes l’Unesco, expliquait :

« Le rôle de l’homme est déterminant dans la transformation d’un phénomène naturel en catastrophe. Ce ne sont pas les tremblements de terre en tant que tels qui tuent ou blessent, ce sont les habitations construites par l’homme qui s’effondrent sur leurs occupants.

Le risque est le produit de l’aléa par la vulnérabilité. L’aléa est la probabilité qu’un phénomène naturel se produise dans un temps et une zone donnés. La vulnérabilité est le niveau d'exposition de la population et de ses équipements à ce phénomène.

On peut réduire les risques en connaissant mieux les aléas et en réduisant notre vulnérabilité, c’est-à-dire en construisant des infrastructures résistantes, en adaptant notre mode de vie, en s’éduquant aux gestes qui sauvent. »

Syndrome chinois ou syndrome japonais ?

Pour les acteurs de la culture scientifique technique et industrielle se pose la question supplémentaire de savoir comment les débats sont menés et comment les décisions sont prises ? Comme les citoyens sont –ils informés sur les enjeux des choix scientifiques et techniques et quelles possibilités ont-ils de participer au débat de manière éclairée. La crise au Japon a déjà relancé la question de l’énergie nucléaire. On a vu à partir du 13 mars combien ce sujet était sensible dans tous les pays équipés de centrale nucléaire. Les pro- et les anti-nucléaires se sont immédiatement mobilisés.

Comme souvent quand il s’agit de nucléaire, il devient rapidement difficile de distinguer information et communication. Autant les chiffres sont précis quand on parle de l’intensité du tremblement de terre ou de la hauteur des vagues du tsunami, autant le vocabulaire devient qualitatif et vague quand il est question de radioactivité… J’aime bien aborder sur ce blog la question des unités de mesures et des ordres de grandeur mais, dans ce cas précis, pas grand-chose à commenter à ce stade !

On commence cependant à mentionner des mesures indépendantes : six journalistes de l'association JVJA (Japan Visual Journalist Association), dont le directeur du magazine Days Japan, Ryuichi Hirokawa, se sont rendus près de la mairie de Futaba, à 2 km de la centrale de Fukushima Daiichi, pour mesurer la radioactivité avec trois compteurs Geiger le dimanche 13 mars. À l'aide d'un compteur Victoreen 209-SI, le débit de dose a été mesuré à 10 milli-Röntgen/h (soit 0,1 mSv/h, milli-Sievert par heure), ce qui correspond en dix heures à la dose annuelle tolérée en France au-delà de la radioactivité naturelle.

Pour information, le Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie de Grenoble donne quelques points de repère sur son site :

Une dose comprise entre 2 et 10 Sieverts en une fois cause des dommages sérieux mais non définitifs jusqu'à 4 Sv. A partir de cette valeur, ils deviennent irréversibles et les risques de mortalité augmentent avec la dose.
Une dose 10 000 mSv (10 Sv) en une fois (temps court inférieur à quelques heures) entraîne de dommages immédiats, très sévères causant la mort en quelques semaines.
Un sievert accumulé sur un temps plus long entraîne une augmentation du risque de développer un cancer mortel d'environ 5% plusieurs années plus tard.
Au-delà de 50 mSv/an, on note une augmentation du nombre de cancers.

L’image du satellite Spot 5 : de l’image brute à la spatiocarte…

Aperçu de la scène complète acquise le 21 janvier 2011 à 13h12 UTC par le satellite Spot 5
et traitée en niveau 2A, reconnaissable aux 4 triangles noirs qui entourent l'image. Représentation en couleurs naturelles. Copyright CNES 2011 – Distribution Astrium Services / Spot image.

L’image est ici un produit évolué dit de niveau 2A. L’image d’origine a été ré-échantillonnée pour donner une résolution au sol de 2,5 mètres. Le produit complet correspondant à l’aperçu présenté ici a une dimension d’environ 30000 par 3000 pixels. Il a subi plusieurs types de traitement.

Que signifient les niveaux de traitement 1A, 1B, 2A, 2B ?

Niveau 1A : Seule une Correction radiométrique est appliquée pour corrigées les écarts de sensibilité entre les détecteurs de la barrette CCD de l'instrument de prise de vue. Ces produits sont destinés aux utilisateurs désireux d'effectuer eux-mêmes les traitements géométriques de l'image.
Niveau 1B : En plus des corrections du niveau 1A, un traitement corrige les effets géométriques systématiques (effet panoramique, inclinaison de l’orbite, courbure et rotation de la Terre). Les distorsions internes de l'image sont corrigées, ce qui permet les mesures de distances, d'angles et de surface. L’image apparaît comme un parallélogramme avec deux triangles noir à gauche et à droite. C’est le produit privilégié pour la photo-interprétation et les études thématiques.
Niveau 2A (comme l’exemple publié ici) : En plus des traitements précédents, une correction géométrique ramène l’image dans une projection cartographique standard (UTM WGS84 par défaut). Ce traitement est réalisé sans prise de points d'appui. Il permet de combiner l'image à d’autres informations géographiques (cartes, autres images satellite, données vectorielles). Pour Spot 1, 2, 3 et 4, l'altitude de rectification est constante sur toute la scène. Pour Spot 5, on utilise un modèle numérique d’élévation mondial avec des mailles de 1 km de côté. L’image apparaît comme un parallélogramme incliné avec quatre triangles noirs à gauche, à droite, en haut en en bas.
Niveau 2B (Précision) : Mise en projection cartographique comme le niveau 2A mais avec en plus prise de points d’appui prélevés sur des cartes ou par mesure sur site de type GPS. L’image est corrigée à une altitude moyenne dans une projection et un découpage cartographique standardisés.Ce niveau est utilisé lorsque les déformations dues au relief ne sont pas déterminantes (terrain relativement plat).
Niveau 3 (Ortho-image) : Mise en projection cartographique à partir de points d’appui et d’un modèle numérique d’élévation (MNE, appelé Reference3D dans le cas des produits Spot) pour éliminer les distorsions dues au relief.

Au fait, qui a trouvé la bonne réponse ce mois-ci?

Eh bien, c’est à nouveau Jérémie qui a posté le commentaire suivant le 23 février :

« Merci pour l'indice ! Ce village se trouve au Brésil, à 80 km au Nord-Est de Rio de Janeiro, c'est la partie nord de Nova Friburgo. On peut faire le rapprochement avec les récentes inondations dans cette région. En effet, sur Google Earth, les images satellites datent de janvier 2011. On peut revenir en arrière dans le temps en changeant la date des images et on aperçoit tout de suite les différences. Sur l'image de Spot 5, on aperçoit les traces des coulées de boues dévastatrices sur les flancs des collines entourant le village, provoquées par les pluies torrentielles. »

Bravo à Jérémie qui commence à être un habitué des quiz du blog Un autre regard sur la Terre et qui remporte le petit cadeau de ce mois-ci.

En savoir plus :

Une vidéo de l’INPE représentant en 3D les dégâts autour de Nova Friburgo.
Des cartes produites par l’INPE après l’activation de la charte internationale.
Sur le site Big picture du journal Boston Globe, une série de photographies prises après les coulées de boue au Brésil et une autre sur le tsunami au Japon.
Le site de la « Charte internationale Espace et catastrophes majeures », la page sur les coulées de boue au brésil et le rapport d’activité pour l’année 2009 (en anglais).
Sur le site du palais de la découverte, les pages sur l’exposition « Séismes et tsunamis » .
Sur le site du Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie de Grenoble, une page du groupe « Physique des réacteurs nucléaires » sur les unités de mesure de la radioactivité et les ordres de grandeur des doses radioactives dans différents contextes.
Sur le site de Spot Image, le manuel de géométrie des images Spot.

Suggestions d’utilisations pédagogiques en classe :

Initiation aux notions de risque, d’aléa et de vulnérabilité, en mettant l’accent sur la signification précises des mots employés (voir par exemple le site de l’IUFM d’Aix-Marseille).
Travail sur les tremblements de terre récents dans différentes régions du monde. Comparer l’intensité des évènements et leur impact sur les populations.
Travail sur le traitement de l’information après les catastrophes industrielles en général et les accidents nucléaires en particulier.

Les quiz image satellite des mois précédents :

Le quiz image satellite de janvier 2011 et la réponse.
Le quiz image satellite de décembre 2010 et la réponse.
Le quiz image satellite de novembre 2010 et la réponse.
Les autres quiz satellites d'observation et environnement.