Combler le fossé : établir les bases de la prévision sous-saisonnière des inondations en Afrique de l'Est

En 2018, le Kenya a connu l'une des saisons les plus humides jamais enregistrées. Des précipitations exceptionnellement élevées à des périodes distinctes tout au long de la saison des "longues pluies" ont entraîné d'importantes inondations, la perte d'environ 200 vies, des impacts sur les moyens de subsistance, le déplacement de personnes, la perturbation des services essentiels et des dommages aux infrastructures. Au total, on estime que 800 000 personnes ont été touchées.

L'alerte a-t-elle été suffisante ? Une analyse a posteriori semble indiquer que non. Les prévisions saisonnières n'annonçaient pas de saison des pluies. Par la suite, les avis de fortes pluies émis par le département météorologique du Kenya avant chaque période de précipitations en cours de saison ont constitué la prochaine indication de fortes précipitations. Bien que ces avis soient généralement exacts, ils ne donnent que quelques jours d'avance, ce qui limite les possibilités de préparation. En effet, les informations fournies par les informateurs clés suggèrent que le niveau de préparation aux inondations en 2018 était faible par rapport aux saisons précédentes.

Des alertes plus précoces auraient pu faciliter une meilleure préparation, mais existe-t-il toujours un compromis entre le délai et l'incertitude ? Alors que les prévisions saisonnières couvrent un long horizon, les signaux de prévision sont assez larges (pensez aux moyennes saisonnières) et l'incertitude est généralement élevée. En revanche, les prévisions pour les quelques jours à venir peuvent être beaucoup plus précises et présenter un degré de confiance élevé, mais leur délai d'exécution peut être trop court pour permettre une préparation suffisante.

Les prévisions infra-saisonnières peuvent combler cette lacune. Elles donnent un aperçu des conditions moyennes des prochaines semaines : elles sont plus précises que les prévisions saisonnières et plus longues que les prévisions météorologiques. Mais sont-elles habiles ? C'est l'une des questions auxquelles nous avons entrepris de répondre dans le cadre du projet ForPAc (Toward Forecast-based Preparedness Action, www.forpac.org), un consortium Royaume-Uni-Kenya qui a exploré et développé le potentiel d'une préparation basée sur les prévisions au Kenya. Nous présentons nos conclusions dans un nouveau document que nous analysons ci-dessous.

Pourquoi les prévisions sous-saisonnières sont-elles possibles ?

Les phénomènes météorologiques et climatiques s'étendent sur un continuum d'échelles de temps, depuis un simple nuage de pluie jusqu'à des phénomènes océan-atmosphère à grande échelle tels que l'oscillation australe El Niño (ENSO). L'état de l'ENSO est prévisible plusieurs mois à l'avance et affecte le climat régional dans le monde entier : c'est cette prévisibilité et cette influence qui sont à la base des prévisions saisonnières.

Quelque part entre l'ENSO et un simple nuage de pluie, il existe ce que l'on appelle l'oscillation de Madden-Julian (MJO). Il s'agit d'un système à grande échelle de convection couplée dans les tropiques, qui se déplace vers l'est autour du globe, s'intensifiant et se dissipant au fur et à mesure. Comme l'ENSO, la MJO est prévisible, plusieurs semaines (et non plusieurs mois) à l'avance. Et comme l'ENSO, la MJO a un impact sur les précipitations régionales dans le monde entier. De la même manière que l'ENSO sous-tend les prévisions saisonnières, la MJO ouvre la voie à des prévisions sous-saisonnières, c'est-à-dire qu'elle permet de prévoir les fluctuations des conditions moyennes au cours des prochaines semaines.

Évaluation des téléconnexions MJO et de l'efficacité des prévisions sous-saisonnières

Le lien entre la MJO et l'Afrique de l'Est est bien connu (en général, lorsque la MJO est active dans l'océan Indien, l'Afrique de l'Est a tendance à être plus humide). Dans notre article, nous élargissons cette compréhension en démontrant une forte relation entre la MJO et les précipitations extrêmes.

Nous évaluons ensuite les principaux modèles de prévisions sous-saisonnières de l'ECMWF et du Met Office (UK) pour voir dans quelle mesure ils représentent la téléconnexion MJO-Afrique de l'Est. Cette téléconnexion est cruciale pour les modèles : une bonne prévision de la MJO ne suffit pas à garantir de bonnes prévisions des précipitations sous-saisonnières. Heureusement, nous constatons que les modèles recréent assez bien la téléconnexion MJO observée. Nous constatons quelques écarts par rapport à la réalité : une cible pour les améliorations futures des modèles.

Maintenant, avec des modèles qui prévoient la MJO plusieurs semaines à l'avance ET qui reproduisent sa téléconnexion avec l'Afrique de l'Est, nous nous attendons à des prévisions sous-saisonnières fiables. C'est exactement ce que nous constatons : nous évaluons un ensemble de prévisions couvrant deux décennies, montrant que dans de nombreuses régions d'Afrique de l'Est, les prévisions pour les semaines de fortes précipitations (quintile supérieur) présentent des probabilités fiables et précises jusqu'à deux, voire trois semaines à l'avance. Cela signifie que les modèles émettent souvent des probabilités élevées et que, lorsque c'est le cas, ces probabilités sont une bonne indication de l'évolution du risque.

Facteurs d'inondation fluviale : le bassin du Nzoia dans l'ouest du Kenya.

L'histoire ne s'arrête pas là : si une semaine de fortes pluies est un facteur clé pour certains types d'inondations, pour les inondations fluviales, l'hydrologie peut compliquer le tableau. Nous avons donc voulu savoir dans quelle mesure notre définition des semaines de fortes pluies était pertinente pour les inondations fluviales. Pour répondre à cette question pour un bassin inondable de la région, nous avons utilisé un enregistrement d'environ 70 ans du débit de la rivière Nzoia, dans l'ouest du Kenya. Cette rivière particulière dispose de la seule prévision d'inondation fluviale opérationnelle au Kenya, fournissant un aperçu à trois jours. La possibilité d'étendre le délai de prévision avec des prévisions sous-saisonnières est une question qui suscite un vif intérêt de la part des parties prenantes.

L'analyse des données du Nzoia nous a montré que notre définition de l'événement hebdomadaire de fortes pluies était un déclencheur clair des événements historiques d'inondation du Nzoia. En outre, l'analyse a montré clairement que la représentation des conditions de saturation préexistantes du bassin est essentielle pour saisir avec précision la réponse hydrologique à l'apport de pluie.

Ainsi, pour faire une prévision sous-saisonnière décente des inondations fluviales, il faut une prévision habile des précipitations, associée à une représentation de l'hydrologie du bassin. C'est exactement la configuration du système GloFAS, qui utilise les prévisions sous-saisonnières de l'ECMWF ainsi qu'un modèle hydrologique et une représentation des conditions initiales hydrologiques pour fournir des prévisions de crues pour les semaines à venir et au-delà. Nous avons examiné GloFAS sur le Nzoia et constaté que certaines inondations (mais pas toutes) ont été anticipées avec plusieurs semaines d'avance. Cela confirme son utilisation pour l'alerte précoce (bien qu'une évaluation plus approfondie soit en cours pour comprendre la raison pour laquelle certains événements d'inondation récents n'ont pas été détectés).

Des prévisions sous-saisonnières basées sur l'impact ?

Les prévisions sous-saisonnières sont-elles donc pertinentes pour l'Afrique de l'Est ? Oui : la MJO est prévisible et les principaux modèles de prévision de l'ECMWF et du Met Office (UK) sont capables de prévoir l'évolution de la MJO et de représenter sa téléconnexion. Les semaines de fortes précipitations peuvent être anticipées avec des probabilités fiables. Les modèles hydrologiques basés sur des prévisions de précipitations sous-saisonnières habiles telles que GloFAS ont le potentiel de fournir un avertissement fiable à long terme des inondations fluviales. La science soutient clairement le développement de produits de prévisions sous-saisonnières en Afrique de l'Est. En fait, la région se distingue comme un point chaud mondial en matière de compétences en matière de prévisions sous-saisonnières.

Pour concrétiser ce constat, des initiatives telles que le projet S2S fournissent des prévisions sous-saisonnières opérationnelles dans le cadre de projets pilotes : en Afrique de l'Est, ces prévisions sont actuellement testées sur une base limitée dans le cadre des projets ForPAc et Africa SWIFT. Il est essentiel d'assurer la pérennité de cette initiative et d'ouvrir l'accès à ces données prévisionnelles à partir des centres de production mondiaux. Ce faisant, les fournisseurs de prévisions régionales seront en mesure de collaborer avec les parties prenantes pour fournir des prévisions d'impact sur mesure, non seulement pour les inondations, mais aussi pour l'agriculture, la santé et d'autres domaines. De nouvelles initiatives telles que le projet H2020, DOWN2EARTH, travaillent dans ce sens dans la région, en traduisant les informations climatiques en informations utiles à la prise de décision sur la pénurie d'eau.

Ce développement de prévisions sous-saisonnières basées sur l'impact permettra de réduire les risques, de sauver des vies et des moyens de subsistance et de s'adapter à un avenir incertain. Des saisons extrêmes comme les longues pluies de 2018 au Kenya se reproduiront - mais grâce aux prévisions sous-saisonnières, les résultats pourraient être différents la prochaine fois.

Rédigé par David MacLeod, chercheur associé principal, École des sciences géographiques, University of Bristol. Veuillez prendre contact avec l'auteur si vous avez des questions sur la recherche.

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