Une chaleur estivale et des inondations sans précédent, feux de forêt, sécheresse et pluies torrentielles — les événements météorologiques extrêmes se produisent de plus en plus souvent, mais maintenant, une équipe internationale de scientifiques du climat a trouvé un lien entre de nombreux événements météorologiques extrêmes et l'impact du changement climatique sur le courant-jet.

"Nous nous sommes rapprochés autant que possible de démontrer un lien direct entre le changement climatique et une grande famille d'événements météorologiques extrêmes récents, " a déclaré Michael Mann, éminent professeur de sciences de l'atmosphère et directeur, Centre des sciences du système terrestre, État de Penn. "À court d'identifier réellement les événements dans les modèles climatiques."

Les événements météorologiques inhabituels qui ont piqué l'intérêt des chercheurs sont des choses telles que la vague de chaleur européenne de 2003, les inondations pakistanaises de 2010 et la canicule russe, la vague de chaleur et la sécheresse de 2011 au Texas et en Oklahoma et les incendies de forêt de 2015 en Californie.

Les chercheurs ont examiné une combinaison d'environ 50 modèles climatiques du monde entier qui font partie de la phase 5 du projet d'intercomparaison de modèles couplés (CMIP5), qui fait partie du Programme mondial de recherche sur le climat. Ces modèles sont exécutés à l'aide de scénarios spécifiques et produisent des données simulées qui peuvent être évaluées à travers les différents modèles. Cependant, tandis que les modèles sont utiles pour examiner les modèles climatiques à grande échelle et comment ils sont susceptibles d'évoluer au fil du temps, on ne peut pas s'y fier pour une description précise des événements météorologiques extrêmes. C'est là que les observations réelles s'avèrent critiques.

Les chercheurs ont examiné les observations atmosphériques historiques pour documenter les conditions dans lesquelles les conditions météorologiques extrêmes se forment et persistent. Ces conditions se produisent lorsque le jet stream, une onde atmosphérique globale qui englobe la Terre, devient stationnaire et les pics et les creux restent verrouillés en place.

"La plupart des perturbations du courant-jet stationnaire, cependant, se dissipera avec le temps, " a déclaré Mann. " Dans certaines circonstances, la perturbation des vagues est effectivement limitée par un guide d'ondes atmosphériques, quelque chose de similaire à la façon dont un câble coaxial guide un signal de télévision. Les perturbations ne peuvent alors pas se dissiper facilement, et des oscillations de très grande amplitude dans le courant-jet nord et sud peuvent rester en place pendant qu'il fait le tour du globe."

Cette configuration contrainte du courant-jet est comme une montagne russe avec des pics et des vallées élevés, mais ne se forme que lorsqu'il y en a six, sept ou huit paires de pics et de vallées entourant le globe. Le courant-jet peut alors se comporter comme s'il y avait un guide d'ondes - des barrières infranchissables au nord et au sud - et une onde avec de grands pics et creux peut se produire.

"Si le même temps persiste pendant des semaines dans une région, alors les journées ensoleillées peuvent se transformer en une grave vague de chaleur et sécheresse, et des pluies durables peuvent entraîner des inondations, " a déclaré Stefan Rahmstorf, Institut de Potsdam pour la recherche sur l'impact climatique (PIK), Allemagne.

La structure du courant-jet est liée à sa latitude et au gradient de température du nord au sud.

Les températures ont généralement les gradients les plus raides aux latitudes moyennes et un fort courant-jet circumpolaire se forme. Cependant, lorsque ces gradients de température diminuent dans le bon sens, un courant-jet affaibli à « double pic » apparaît avec les vents les plus forts du courant-jet situés au nord et au sud des latitudes moyennes.

"Le réchauffement de l'Arctique, l'amplification polaire du réchauffement, joue ici un rôle clé, " a déclaré Mann. " La surface et la basse atmosphère se réchauffent davantage dans l'Arctique que partout ailleurs sur le globe. Ce motif se projette sur le profil de gradient de température même que nous identifions comme supportant les conditions de guide d'ondes atmosphériques."

Théoriquement, les ondes du courant-jet stationnaires avec des ondulations nord/sud de grande amplitude devraient provoquer des événements météorologiques inhabituels.

"Nous ne faisons pas encore confiance aux modèles climatiques pour prédire des épisodes spécifiques de conditions météorologiques extrêmes car les modèles sont trop grossiers, " a déclaré le co-auteur de l'étude Dim Coumou de PIK. " Cependant, les modèles reproduisent fidèlement des modèles de changement de température à grande échelle, " a ajouté le co-auteur Kai Kornhuber de PIK.

Les chercheurs ont examiné des observations du monde réel et ont confirmé que ce modèle de température correspond au courant-jet à double pic et au modèle de guide d'ondes associés aux événements météorologiques extrêmes persistants à la fin du printemps et en été tels que les sécheresses, inondations et canicules. Ils ont découvert que le modèle est devenu plus important dans les observations et les simulations de modèles climatiques.

« En utilisant les simulations, nous démontrons que l'augmentation des gaz à effet de serre est responsable de l'augmentation, " a déclaré Mann. Les chercheurs ont noté dans le numéro d'aujourd'hui (27 mars) de Rapports scientifiques que "Les modèles et les observations suggèrent que ce signal n'a émergé que récemment du bruit de fond de la variabilité naturelle."

"Nous sommes maintenant en mesure de relier les points en ce qui concerne le réchauffement climatique d'origine humaine et un éventail d'événements météorologiques extrêmes récents, " dit Mann.

Bien que les modèles ne suivent pas de manière fiable les événements météorologiques extrêmes individuels, ils reproduisent les modèles de courant-jet et les scénarios de température qui, dans le monde réel, entraînent des pluies torrentielles pendant des jours, semaines de soleil brûlant et absence de précipitations.

"Actuellement, nous n'avons regardé que des simulations historiques, " a déclaré Mann. " La prochaine étape est d'examiner les projections du modèle pour l'avenir et de voir ce qu'elles impliquent sur ce qui pourrait être en magasin en ce qui concerne de nouvelles augmentations des conditions météorologiques extrêmes. "