Après d'énormes orages et pluies, l'Aar a inondé certaines parties de la ville suisse de Berne en août 2005. Crédit :Tomas Wüthrich
Les systèmes météorologiques de basse pression qui se déplacent vers le nord en été de l'Italie à l'Europe centrale apportent avec eux des pluies et des inondations redoutables au nord des Alpes. Mais d'où puisent-ils cette humidité destructrice ? La réponse à cette question a maintenant été clarifiée par des climatologues à Berne au moyen de simulations qu'ils ont exécutées sur le supercalculateur « Piz Daint » du CSCS.
Toutes les quelques années, Les Européens sont témoins d'événements météorologiques extrêmes en été :les précipitations torrentielles sur le versant nord des Alpes et en Europe centrale provoquent souvent l'Elbe, Le Danube et le Rhin gonflent et inondent leurs régions respectives. Ces phénomènes météorologiques peuvent être attribués à plusieurs facteurs, parmi lesquels se trouvent des types particuliers de systèmes dépressionnaires méditerranéens appelés cyclones Vb. De Gênes, ces cyclones Vb traversent la vallée du Pô ou le nord de l'Adriatique puis vers le nord, emportant avec eux de grandes quantités d'humidité. Mais d'où vient cette humidité à l'origine ?
Dans les études précédentes, l'eau dans le sol, dans l'océan Atlantique, et en mer Méditerranée ont tous été considérés et débattus comme des facteurs contribuant à l'un ou l'autre des phénomènes météorologiques extrêmes. Cependant, le rôle que ces sources jouent en tant que contributeurs individuels à la teneur en humidité totale d'un cyclone Vb n'a jamais été entièrement compris à ce jour. Mais maintenant, Les climatologues de l'Université de Berne ont utilisé des simulations exécutées sur le supercalculateur « Piz Daint » pour étudier cinq événements extrêmes datant entre 1979 et 2013 qui ont été attribués aux cyclones Vb. De cette façon, les chercheurs ont pu identifier la principale source d'humidité.
Humidité du sol, Océan Atlantique ou mer Méditerranée ?
En se basant sur les données disponibles de ces cinq événements extrêmes, les chercheurs ont testé trois sources distinctes d'humidité. Dans des simulations séparées, ils ont fait varier le degré d'humidité du sol et les températures de surface de la mer de l'Atlantique et de la Méditerranée.
Lors des inondations à Berne, certaines maisons n'étaient accessibles que par bateau. Crédit :Tomas Wüthrich
Pour identifier l'impact de l'humidité du sol, les chercheurs ont défini trois scénarios :pas d'humidité du tout; un faible taux d'humidité, comme c'est typique pour l'Espagne; et un sol complètement saturé. Selon l'étude, le cas expérimental très irréaliste de l'assèchement complet, le sol insaturé était la seule de ces trois variantes qui affectait significativement la teneur en eau des cyclones Vb. Avec ce facteur en jeu, les quantités moyennes de précipitations dans les cinq études de cas ont été réduites de 32 pour cent. Pendant ce temps, les deux autres expériences d'humidité du sol n'ont montré que des effets mineurs sur les cyclones Vb à l'étude.
Dans l'enquête sur l'Atlantique, les chercheurs ont modifié la température de surface de l'océan de plus ou moins 5 Kelvin par rapport au chiffre actuel. Les résultats ont montré que ces changements affectaient à peine la teneur en eau des cyclones. Ce n'est que lorsque le modèle a été alimenté par les changements de température de surface de la mer Méditerranée que le système a montré un changement notable :lorsque la température de surface de la mer a augmenté de 5 Kelvin, les quantités moyennes de précipitations dans les cyclones ont augmenté de 24 pour cent.
Expériences sur supercalculateur
« Des études de sensibilité comme celles-ci sur des événements réels sont une expérience où nous examinons comment un système réagit à des changements prédéfinis, " dit la chercheuse en climatologie Martina Messmer, auteur principal de l'étude qui a été récemment publiée dans la revue scientifique "Earth System Dynamics".
L'un des événements météorologiques testés dans l'étude était ce qui est entré dans l'histoire sous le nom de « inondation d'Europe centrale » d'août 2002. Ce cyclone Vb particulier a provoqué des inondations massives, en particulier autour des fleuves Elbe et Oder. Un autre événement que les chercheurs ont passé au microscope a été le temps violent et les fortes précipitations de l'été 2005, qui a inondé la Suisse en particulier.
Le panneau (a) montre les précipitations accumulées (mm jour-1) pour la simulation de contrôle des expériences d'humidité du sol en moyenne sur les cinq événements Vb. Le panneau (b) montre la même chose que le panneau (a) mais pour les expériences SST. Les deuxième à quatrième rangées montrent les différences entre les précipitations journalières moyennes obtenues par les différentes expériences de sensibilité et la simulation de contrôle (mm jour-1). Le panneau (c) montre l'expérience complète du sol de drainage, panneau (d) l'expérience du sol à saturation complète, panneaux (e) et (f) les expériences SST Atlantique -5 et +5 K, respectivement, et les panneaux (g) et (h) les expériences SST méditerranéennes -5 et +5 K. La zone hachurée indique des changements significatifs au niveau de signification de 5 % à l'aide d'un test U de Mann-Whitney non paramétrique.
Grâce à des études de sensibilité de ces événements réels, Messmer et son équipe de chercheurs ont compris que la réponse du système à un changement de température de surface de la mer en Méditerranée est une indication claire que ces cyclones Vb responsables des fortes précipitations estivales en Europe centrale tirent la majeure partie de leur humidité de la Méditerranée. Les simulations ont également montré qu'une augmentation de la température de surface de la mer Méditerranée a détourné les précipitations vers l'est et loin des Alpes centrales. Même si, les chercheurs mettent en garde contre la projection d'un tel déplacement vers l'est dans le cadre des futures tendances du réchauffement climatique sur la base de cette seule recherche.
"L'étude nous donne une indication de la façon dont les cyclones pourraient modifier leur comportement. Cependant, puisque le système climatique complexe changera sous l'influence du réchauffement futur, aucune conclusion directe sur le changement climatique ne peut être tirée de nos études de sensibilité, " dit le climatologue Christoph Raible, co-auteur de l'étude.
Recherche d'événements extrêmes possibles du futur
Des études comme celles-ci sont importantes car elles permettent de mieux comprendre les mécanismes derrière de telles conditions météorologiques, les chercheurs notent, ainsi que sur l'endroit où les cyclones recueillent leur humidité. Sachant maintenant que la mer Méditerranée est la principale source d'humidité, les chercheurs se préparent à passer à l'étape suivante de leur plan, qui est d'étudier l'impact futur du réchauffement climatique sur le développement et le comportement des tristement célèbres cyclones Vb.
