Précipitations et risques : un projet scientifique

à l’école de Laguépie, classe de CM1/CM2 mené avec le soutien de Planète Sciences Midi-Pyrénées

Origine du projet : Entrer dans une démarche scientifique à partir de l’étude d’un phénomène vécu par les élèves et leur famille puisque les dernières inondations à Laguépie datent de décembre 2003. Le village bénéficie d’un Plan de Prévention du Risque Inondation. L’école a aussi identifié ce risque dans son PPMS.

Situation de Laguépie en bordure du Viaur et de l’Aveyron.

L’objectif général est non seulement de comprendre les phénomènes météorologiques à l’origine des précipitations, mais encore de modéliser les conséquences de l’aléa «précipitations» sur les enjeux humains, environnementaux et économiques. Il s’agit de : - Développer le travail en équipe en suivant une démarche expérimentale comprenant une approche climatologique, cartographique, hydrologique et documentaire. - Sensibiliser les enfants aux phénomènes météorologiques et à leurs conséquences sur notre environnement. - Favoriser la rencontre avec des professionnels de la météorologie.

Points abordés du programme de Sciences et Education à l’environnement au cycle 3 : Approche écologique à partir de l’environnement proche. Adaptation des êtres vivants aux conditions du milieu. Trajets et transformations de l’eau dans la nature : le cycle de l’eau. Déroulement : Mercredi 21 novembre : Matinée d’information et de formation à l’Université Champollion à Albi dans le cadre des Défis Scientifiques organisés en partenariat par l’Inspection Académique du Tarn, l’Université Champollion et Planète Sciences. Rencontre avec Bérengère Guéguen de Planète Sciences pour déterminer les premiers axes de travail. Décembre : Rédaction du projet et réajustements. Janvier : Démarrage du projet à l’école à raison de 1h30/semaine. Un suiveur identifié par Planète Sciences Midi-Pyrénées effectuera 4 visites jusqu'à la fin du projet. Mai /juin : Journée de valorisation du projet à l’occasion de la rencontre régionale des clubs météo à Ramonville St-Agne (Présentation des projets et ateliers de pratiques en météorologie). 29 mai 2008 : journée à Champollion à Albi pour découvrir l’université et communiquer nos travaux aux écoles qui ont participé aux Défis Scientifiques.

1ère étape : janvier, février

1ère séance : lancement du projet avec Florence Gendre-Casin, suiveur de Planète Sciences. 2ème séance / 3ème séance : Synthétiser les connaissances des enfants sur le sujet afin d’en donner une définition plus précise. A la suite de la première séance, les élèves ont mis par écrit leurs premières réflexions sur le sujet avant d’engager une discussion collective. Celle-ci est illustrée ponctuellement par la projection de photos. Certains ont peu de souvenirs, d’autres, arrivés récemment à Laguépie, n’ont pas connu ce phénomène ou l’ont vécu ailleurs. On observe aussi un amalgame entre l’inondation et les pluies diluviennes qui ont provoqué une coulée de boue à St Martin Laguépie en septembre 2005. Il apparaît nécessaire de différencier les risques naturels observés par les enfants mais aussi d’en dégager les points communs. > Point commun : l’inondation et la coulée de boue sont des risques majeurs. Ils ont causé des dommages importants.

Cas général

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Risques naturels

Inondation Avalanche Feu de forêt Mouvement de terrain Séisme Eruption volcanique Tsunami (raz-de-marée) Sécheresse Tempête/cyclone

Risques technologiques

Industries Rupture de barrage Nucléaire Transport de matières dangereuses (TMD)

Situation locale à exposer

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> Différences : Coulée de boue : les sols brutalement saturés par les eaux de pluie sont emportés au bas des versants. Inondation : débordement des eaux d’une rivière lors d'une crue.

Lit mineur : espace recouvert habituellement par les eaux. Lit majeur : espace situé entre le lit mineur et la limite de la plus grande crue répertoriée. Crue : élévation de la hauteur d’eau du cours d’eau et augmentation du débit.

Une crue n’est pas forcément débordante donc encore moins synonyme d’inondation.

Débit : quantité d'eau (m3) passant en un point donné par seconde ; il s'exprime en m3/s.

Situation locale à exposer

Crue du Viaur le 4 février 2003

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4ème séance : Relever des indices de crues lors d’une sortie dans le village. C’est l’occasion d’ouvrir les yeux sur le milieu dans lequel on vit. � Où se trouve le confluent des deux rivières ? Nous nous y rendons avec Monique Ceccarelli, ancienne enseignante à Laguépie et actuelle DDEN (Déléguée Départementale de l’Education Nationale de notre école). Elle nous explique qu’ici, au confluent, on peut observer des différences de couleurs entre les eaux des deux rivières qui se rejoignent mais tardent à se mêler. Elle nous parle de l’origine du nom du village.

� Traces des précédentes crues.

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* Pie signifie de deux couleurs

� Présence d’échelles rudimentaires, témoin du souci des hommes de connaître la hauteur des eaux.

� Présence d’échelles, d’instruments plus sophistiqués (limnimètres) qui mesure les variations de hauteur d’eau.

C’est la DIREM (Direction Régionale de l’Environnement) Midi-Pyrénées qui a en charge cette station. Ce service de l’Etat assure le suivi qualitatif et quantitatif des eaux.

La gestion de l’eau en période d’étiage vise à garantir des débits satisfaisants dans les cours d’eau, conciliant les usages et le bon fonctionnement des milieux aquatiques.

Etiage : Période pendant laquelle le cours d’eau est au plus bas.

La lecture du graphique fait apparaître une période d’étiage de la fin du printemps au début de l’automne. Il met surtout en évidence les deux crues de 2003, celle du 4 février et celle du 4 décembre.

� Aménagements humains pour contenir les eaux de la rivière : présences de glissières au niveau des passages à la rivière pour permettre leur fermeture par la pose éventuelle de madriers.

5ème séance : Lecture de cartes et de graphiques pour apporter un complément d’information sur le réseau hydrographique et les données qui s’y rapportent.

5ème séance : Lecture de cartes et de graphiques pour apporter un complément d’information sur le réseau hydrographique et les données qui s’y rapportent. Les graphiques sont tirés du site http://www.vigicrues.ecologie.gouv.fr/ qui est présenté aux enfants. Lors des relevés météo journaliers, les enfants consultent le site et notent la couleur qui correspond au niveau de risque.

Rouge : Risque de crue majeure. Menace directe et généralisée de la sécurité des personnes et des biens.

Orange : Risque de crue génératrice de débordements importants susceptibles d’avoir un impact significatif sur la vie collective et la sécurité des biens et des personnes.

Jaune : Risque de crue ou de montée rapide des eaux n'entraînant pas de dommages significatifs, mais nécessitant une vigilance particulière dans le cas d'activités saisonnières et/ou exposées.

Vert : Pas de vigilance particulière requise.

Parallèlement en géographie, acquisition du vocabulaire sur les cours d’eau.

L’Aveyron prend sa source à 817 mètres d’altitude dans le Causse de Séverac.

Le Viaur prend sa source sur la commune de Vezins du Levézou à 1090 mètres d’altitude.

Affluent : …………………………………………………………………………………………..............

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Confluent : ………………………………………………………………………………………………

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Aval : ………………………………………………………………………………………………………

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Amont : ……………………………………………………………………………………………………

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6ème séance : Cartographier le risque Identifier l’aléa et les enjeux d’une zone pour réaliser une carte et visualiser le risque majeur.

Déroulement

Identifier l’aléa et le représenter sur la carte (cartographie des risques sur le site prim.net) Identifier les enjeux (carte topographique) et les superposer à la carte de l’aléa

inondation. Réaliser une carte du risque majeur.

7ème séance : Mise en forme des différentes informations recueillies pour réaliser un exposé.

1er bilan : Toutes les informations recueillies jusqu’à présent ont permis aux élèves de mieux connaître l’évènement étudié et ses conséquences sur l’environnement.

Ils ont pu se rendre compte de l’importance de certaines crues et s’interroger sur les raisons d’une telle élévation du cours d’eau.

Pourquoi y a-t-il des inondations à Laguépie ?

Propositions des enfants :

> Parce que le village est proche de la rivière.

> A cause de la pluie qui tombe à Laguépie.

> A cause de la pluie qui tombe ailleurs, en amont vers la source. C’est le cycle de l’eau.

> A cause de la fonte des neiges.

> A cause de la fonte de la banquise.

> A cause de la rupture des barrages.

2ère étape : Mars / avril

S’intéresser à l’épisode pluvieux

- observer le temps - étudier les mécanismes à l’origine des pluies, - savoir les mesurer et les comparer aux situations courantes.

8ème séance : Mesurer les précipitations

- Présenter le pluviomètre, son utilisation et les documents qu’il permet d’établir.

- Installer un pluviomètre et s’organiser pour effectuer les relevés.

- Fabriquer une échelle et la placer à proximité de l’école pour mesurer la hauteur d’eau de la rivière. Mettre en relation les différentes données recueillies.

- Réfléchir à l’installation d’une station météo.

A la fin du mois de mars, faire le cumul des précipitations du mois et effectuer les premières comparaisons.

- Effectuer une lecture de relevés pour connaître l’ordre de grandeur des précipitations annuelles qui tombent à Laguépie (valeurs normales). Observer des différences entre les mois de l’année et mettre ces observations en relation avec le niveau de l’eau de la rivière en période d’étiage (phénomène très visible sur le Viaur l’été) et en période où le niveau d’eau est plus haut (période où la séance sera menée).

- Effectuer une lecture de relevés de l’année 2003 pour voir si on observe des extrêmes de précipitations à corréler avec les hauteurs d’eau observées. Etre attentif à l’intensité et à la durée de l’épisode pluvieux.

9ème/ 10ème séances …: Comprendre le cycle de l’eau

- Définir le trajet de l’eau et les différentes façons dont elle peut se répandre sur la terre.

- Expérimenter pour comprendre ces différentes transformations : montrer que l’eau peut être dans un état différent (liquide, solide, gazeux) en fonction de la température et de la pression de l’air.

Au fur et à mesure de nos expérimentations, le besoin de faire d’autres relevés météos peut apparaître (températures et pressions). Nous pourrions ensuite effectuer des prévisions de temps pour le lendemain.

1/ Demander aux enfants de dessiner le cycle de l’eau.

2/ Observer les dessins et mettre en évidence les points communs : Représentation de l’évaporation suivie de la formation des nuages puis des précipitations (pluie, neige, grêle..) et retour au point de départ. Le déplacement de l’eau est alors représenté à l’aide de flèches. 3/ Mettre en évidence les différences : - Le cycle de l’eau se déroule exclusivement sur l’eau.

- Le cycle de l’eau se déroule aussi bien sur l’eau que sur la terre.

4/ Bâtir l’étude du cycle de l’eau à partir des indications présentes dans les dessins Les enfants pensent que : - l’évaporation de l’eau a lieu sur la mer et qu’elle est favorisée par la chaleur du

soleil. Un enfant montre aussi l’évaporation au niveau des rivières et fleuves. � Les enfants parlent d’évaporation mais savent-ils ce que c’est ?

Ils pensent que l’eau se change en vapeur d’eau mais ils illustrent souvent le terme vapeur par fumée. Inviter les enfants à réfléchir sur ce qu’est la vapeur d’eau par opposition à l’état liquide de l’eau. Les enfants définissent alors la vapeur d’eau comme un gaz. Visible ou invisible ? Pour répondre à cette question, prendre en exemple les flaques de la cour : voit-on l’eau s’évaporer ? A ce stade de la discussion, les enfants définissent l’évaporation comme la transformation de l’eau (liquide) en vapeur d’eau (gaz invisible). � Y a t-il d’autres lieux à partir desquels l’eau s’évapore ?

� Qu’est ce qui peut influencer l’évaporation ? -------------------------------------------------------------------------------------------

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En prévision :

Poursuivre l’étude du cycle de l’eau à partir des indications présentes dans les dessins Les enfants pensent que : - l’eau est présente sous différentes formes (glace, neige, grêle, pluie, buée, vapeur d’eau lors

de l’évaporation mais aussi dans les nuages ??) > Quels sont les différents états de l’eau dans la nature ? Les enfants écrivent : quand il fait froid la pluie se transforme en neige / quand la neige fond, elle

devient de l’eau. Les enfants ont déjà défini la vapeur d’eau comme de l’eau à l’état gazeux et invisible. > Dans quel état est l’eau dans les nuages ? Les enfants écrivent : le nuage s’évapore / le nuage absorbe l’eau / un nuage de pluie / quand le

nuage est assez plein, il pleut ou il neige / le nuage aspire l’eau de la mer et la lâche un peu partout / Les nuages relâchent l’eau où la neige.

Les enfants ont déjà des éléments pour répondre à cette question. Comprendre le mécanisme de formation des nuages.

Interroger les enfants sur les raisons de la présence de montagne sur leur dessin - le vent joue un rôle mais lequel ? 5/ Indications manquantes - Dans leur dessin, l’eau tombe sur la mer, sur les rivières. Il n’y a aucune indication de

ruissellement et d’infiltration.

Mise en forme des différentes informations recueillies sur le cycle de l’eau pour réaliser un exposé. Présentation à Florence Gendre-Casin des différents panneaux réalisés lors de sa deuxième visite.

Séance suivante : Classifier les nuages, apprendre à observer le ciel et reconnaître les nuages.

Etudier la plaquette sur les nuages de Météo-France où 11 nuages sont présentés. Prendre le réflexe d’observer le ciel 2 fois par jour (le matin et en fin d’après-midi). Noter le type de nuages observés et le temps (état du ciel) qu’il fait ce jour-là. Ainsi, il est facile de corréler les 2 informations : un cirrus dans le ciel est preuve de beau temps pour la journée, etc.

Intervention d’un météorologue envisagée

2ème bilan : utiliser les connaissances acquises à ce stade du projet pour apporter quelques éléments de réponse et chercher d’autres pistes de travail afin de trouver les informations manquantes.

A partir des connaissances concernant le cycle de l’eau et le trajet de l’eau, A partir des connaissances concernant les précipitations et leurs caractéristiques à l’approche des crues et pendant les crues, réfléchir à la façon dont la crue se forme et aux éléments qui peuvent exacerber le phénomène (caractéristiques du sol, capacité d’infiltration, saturation, relief du bassin versant…)

3ère étape : les facteurs d’influence