Une nouvelle étude menée par des chercheurs du MIT et de l'Institut fédéral suisse de technologie à Zurich montre que les événements de pluie les plus extrêmes dans la plupart des régions du monde augmenteront en intensité de 3 à 15 pour cent, selon les régions, pour chaque degré Celsius que la planète se réchauffe.

Si les températures moyennes mondiales augmentent de 4 degrés Celsius au cours des cent prochaines années, comme le prédisent de nombreux modèles climatiques compte tenu des émissions de CO2 relativement élevées, une grande partie de l'Amérique du Nord et de l'Europe connaîtrait une augmentation de l'intensité des précipitations extrêmes d'environ 25 pour cent. Certains endroits tels que certaines parties de la région de la mousson asiatique connaîtraient des augmentations plus importantes, alors qu'il y aura des augmentations plus faibles en Méditerranée, Afrique du Sud et Australie.

Il y a quelques régions qui devraient connaître une diminution des précipitations extrêmes à mesure que le monde se réchauffe, principalement situé au-dessus des océans subtropicaux qui se trouvent juste à l'extérieur du tropical, ceinture équatoriale.

L'étude, publié aujourd'hui dans Nature Changement Climatique , constate que les changements variés des précipitations extrêmes d'une région à l'autre peuvent être expliqués par différents changements dans la force des vents locaux :les vents lèvent cette chaleur, l'air chargé d'humidité dans l'atmosphère, où il se condense et redescend à la surface. Mais les changements de force des vents locaux influencent également l'intensité des tempêtes de pluie les plus extrêmes d'une région.

Paul O'Gorman, co-auteur de l'article et professeur agrégé de sciences atmosphériques au département de la Terre du MIT, Sciences atmosphériques et planétaires, dit être capable de prédire la gravité des événements de pluie les plus forts, région par région, pourrait aider les planificateurs locaux à se préparer à des tempêtes potentiellement plus dévastatrices.

« Il y a un intérêt dans le monde entier pour la question de savoir s'il faut ajuster les codes pour s'adapter au changement climatique et aux précipitations, en particulier pour les inondations, " dit O'Gorman. "Nous avons constaté qu'il existe des variations régionales dans la réponse des précipitations projetées en raison des changements de vent, et bien sûr si vous êtes intéressé par les impacts des précipitations extrêmes, vous voudriez savoir ce qui se passe dans votre région.

Une vue globale en grille

Depuis les années 1990, les scientifiques ont prédit, sur la base de modèles climatiques, que l'intensité des événements de pluie extrêmes dans le monde devrait augmenter avec la hausse des températures mondiales. Les observations actuelles ont jusqu'à présent vérifié cette tendance sur un large échelle globale. Mais sachant comment les tempêtes extrêmes vont changer sur un plan plus spécifique, l'échelle régionale a été une image plus délicate à résoudre, étant donné que les données climatiques ne sont pas également disponibles dans tous les pays, voire des continents, et le signal du changement climatique est masqué par le bruit météorologique dans une plus large mesure à l'échelle régionale.

"Les observations nous disent qu'il y aura des augmentations [des précipitations extrêmes] à presque toutes les latitudes, mais si vous voulez savoir ce qui va se passer à l'échelle d'un continent ou plus petit, c'est une question beaucoup plus difficile, " dit O'Gorman.

Lui et ses collègues ont commencé leur étude en adoptant une perspective globale. Ils ont d'abord parcouru une archive massive de simulations mondiales, connu sous le nom de Projet d'intercomparaison de modèles couplés Phase 5 (CMIP5), qui agrège les sorties, ou des prédictions, réalisés par différents modèles climatiques, pour tout, de la pression atmosphérique locale à l'épaisseur de la glace de mer en réponse au changement climatique.

Pour cette étude, les chercheurs ont sélectionné les archives CMIP5 pour des sorties spécifiques, y compris les précipitations et la température de surface accumulées quotidiennement, vitesse et pression verticales du vent, et l'humidité atmosphérique quotidienne. Ces sorties ont été simulées par 22 modèles climatiques, pour les années 1950 à 2100, dans un scénario où les émissions de CO2 sont relativement élevées.

L'équipe a examiné chacun des 22 résultats des modèles sur un plan régional, base grille par grille. Chaque modèle simule les conditions climatiques en divisant le globe en une grille, le côté de chaque cellule de la grille mesurant de 100 à 200 kilomètres. Pour chaque cellule de chaque modèle, les chercheurs ont identifié les précipitations quotidiennes maximales par an et les ont comparées à la température mondiale moyenne pour cette année-là.

Les 22 modèles ont prédit que les plus fortes augmentations des précipitations extrêmes se produiront sur certaines parties de la région de la mousson asiatique comme l'Inde et sur certaines parties du Pacifique équatorial, avec des augmentations plus modérées en Amérique du Nord, Amérique centrale, le méditéranéen, et l'Australie.

O'Gorman dit que même si le modèle spatial de changement était robuste dans tous les modèles, l'ampleur du changement était beaucoup plus incertaine dans les régions tropicales, et une modélisation à plus haute résolution est nécessaire pour réduire cette incertitude.

Pour voir ce qui influait sur la variabilité d'une région à l'autre dans l'augmentation des précipitations, l'équipe a branché les résultats dans une formule basée sur la physique qui relie la quantité de précipitations de surface aux vents verticaux et à la quantité de vapeur d'eau dans l'atmosphère. Ils ont trouvé que, globalement, c'était les changements de vents, et non de la vapeur d'eau, qui a déterminé les variations d'une région à l'autre dans le changement d'intensité des pluies extrêmes.

Expansion tropicale

Les chercheurs ont également constaté une diminution des quantités de précipitations extrêmes dans les régions océaniques subtropicales, où l'atmosphère sus-jacente est généralement sèche, produisant des systèmes orageux relativement faibles.

"C'est assez frappant, " dit O'Gorman. " Presque partout, il y a une augmentation des précipitations extrêmes, à l'exception de ces régions océaniques."

Il suggère que cela peut être dû en partie à l'expansion continue des tropiques, et les changements associés à un système de circulation atmosphérique connu sous le nom de cellule de Hadley, dans lequel l'air monte près de l'équateur et descend plus loin vers les pôles. Comme le climat s'est réchauffé au cours des dernières décennies, les chercheurs ont constaté que le climat à l'équateur s'est étendu vers les pôles, créant une ceinture tropicale beaucoup plus large. Alors que les tropiques et la cellule de Hadley continuent de s'étendre, cela affecterait le schéma des précipitations extrêmes, surtout dans les régions subtropicales.

"Les régions subtropicales sont généralement sèches, et si vous déplacez la région de l'air descendant vers les pôles, vous obtiendriez certaines régions avec des augmentations, et d'autres avec des diminutions [des précipitations extrêmes], " dit O'Gorman. " Cependant, nous avons constaté que cela n'expliquait que la moitié des diminutions dues aux changements de vent, C'est donc encore un mystère de savoir pourquoi vous obtenez une diminution des précipitations extrêmes là-bas. »

O'Gorman étudie actuellement si la durée des événements de précipitations extrêmes change avec l'augmentation des températures, ce qui pourrait avoir des implications pratiques pour déterminer la résilience des bâtiments et des infrastructures.

« Étant donné un événement de précipitations extrêmes, combien de temps cela dure-t-il, disons en heures, et ce temps change-t-il avec le réchauffement climatique ?" dit O'Gorman. "Nous pensons que l'intensité d'un événement change, et si la durée change également, cela pourrait aussi être important."

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l'actualité de la recherche du MIT, innovation et enseignement.