Trois grands facteurs d'incertitude façonnent l'état actuel des connaissances sur la prévision des fortes précipitations et la surveillance des crues éclair.
- D'une part, une prévision spatiale précise des fortes précipitations et la prévision de l'intensité de la plupart des événements convectifs ne sont actuellement possibles qu'avec un temps d'avertissement très court.
- D'autre part, la densité des réseaux de surveillance conventionnels est souvent trop grossière pour enregistrer et mesurer les très petites rafales de nuages.
- En fin de compte, la plupart des modèles de prévision des crues ne conviennent que dans une mesure limitée à l'échelle spatiale et temporelle très spécifique sur laquelle se produit une forte pluie.
Par conséquent, il est urgent de mettre au point de nouvelles méthodes pour mieux surveiller les processus hydrologiques pendant les fortes pluies. L'Administration de la gestion de l’eau (AGE), chargée de la prévision et de la surveillance des crues, en coopération avec POST Telecom Luxembourg et le Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST), a donc lancé un projet de recherche pour développer de nouvelles possibilités de surveillance et améliorer la prévision des crues éclair. Le projet "Flash Flood", d'une durée de deux ans, soutenu financièrement par le Fonds National de la Recherche et la Fonds pour la gestion de l’eau, étudie le suivi du phénomène des fortes précipitations depuis début 2019.
La zone d'essai est le bassin versant de l'Ernz blanche. Affluent de la Sauer, l'Ernz blanche draine une superficie de 101 km2 sur un plan d'eau de 27,5 km de long. Le bassin versant de la Ernz blanche présente une topographie variable. Le dénivelé passe d’une hauteur en amont de 421 m à l'embouchure à Reisdorf de 177 m. Le gradient moyen est de 0,9 %. Des précipitations extrêmes sont tombées dans la soirée du 22 juillet 2016. Les fortes pluies sont attribuées à plusieurs cellules convectives. Alors qu'une cellule s'est formée près de Longsdorf vers 19 h 30, une deuxième cellule était située au-dessus de Larochette au même moment. Ce nuage orageux quasi stationnaire est devenu plus gros et plus fort avant d'entrer en collision avec le nuage orageux au-dessus de Longsdorf vers 20:00. Une troisième cellule orageuse s'est formée plus tard au sud d'Echternach, a migré vers l'ouest et a intensifié l'événement. Bien qu'il y ait eu 6 pluviomètres à proximité de l'événement et un pluviomètre à Christnach dans le bassin versant, l'événement n'a été que partiellement enregistré.
Dans la zone d'essai de l'Ernz blanche, un réseau de mesure très dense composé de 4 limnigraphes, 4 pluviomètres et 6 humidimètres de sol a été installé. Il s'agit de vérifier l'hypothèse selon laquelle l'incertitude liée à la surveillance des événements pluvieux extrêmes peut être considérablement réduite en augmentant la densité de mesure. De plus, ces mesures améliorées et plus denses d'un événement pluvieux devraient faire progresser l'élaboration de modèles prédictifs des événements de fortes précipitations.
Grâce à l'intégration de nouvelles technologies de connexion dans le domaine de la connectivité IoT, 5G et LPWAN, tous les appareils du bassin d'essai sont reliés via un système interconnecté. Ce "Smart Monitoring" permet d'ajuster les intervalles de mesure à tout moment. Par exemple, l'avantage d'un "mode d'urgence" est testé, de sorte que les appareils de mesure commutent leurs enregistrements vers un mode cadencé plus élevé dans tous les appareils lorsqu'une pluie intense est enregistrée dans les pluviomètres. De plus, ce type de connexion permet une surveillance constante du réseau de surveillance, le réglage des différents niveaux d'alarme, ainsi que la gestion des appareils et la télémaintenance.
En conclusion, les partenaires du projet s'attendent à ce que le projet FLASHFLOOD produise deux types de résultats:
- la compréhension scientifique des processus hydrologiques de base conduisant à des crues éclair en réponse à de fortes précipitations et
- un prototype de surveillance et de prévision spécifique des crues éclair.
L'Administration de la gestion de l'eau soutient le projet FLASHFLOOD en finançant les capteurs hydrométéorologiques compatibles LPWAN. Dans le cadre du projet, AGE aura l'occasion d'évaluer le potentiel de techniques novatrices de mesure et de modélisation pour réduire les incertitudes associées à la prévision des crues éclair, y compris les essais de matériel sur place, l'intégration de la connectivité du matériel et le modèle de prévision des crues éclair.