En septembre 2013, de violentes tempêtes ont frappé le Colorado avec des fortes précipitations, entraînant au moins neuf décès, 1, 800 évacuations et 900 maisons détruites ou endommagées. La tempête de huit jours a déversé plus de 17 pouces de pluie, entraînant la rivière Platte à atteindre des niveaux de crue plus élevés que jamais enregistrés.

La sévérité des tempêtes, qui s'est également produit exceptionnellement tard dans l'année, a suscité l'intérêt des scientifiques du Lawrence Berkeley National Laboratory, spécialisés dans l'étude des conditions météorologiques extrêmes. Dans de nombreux cas, leurs recherches ont montré que de tels événements sont rendus plus intenses dans un climat plus chaud.

Dans un article paru en ligne le 18 juillet, 2017 à Conditions météorologiques et climatiques extrêmes , l'équipe rapporte que le changement climatique attribué à l'activité humaine a rendu la tempête beaucoup plus grave qu'elle ne se serait produite autrement.

"La tempête était si forte, tellement intense, que les modèles climatiques standard qui ne résolvent pas les détails à petite échelle n'ont pas été en mesure de caractériser les fortes précipitations ou le régime météorologique à grande échelle associés à la tempête, " a déclaré Michael Wehner, un scientifique du climat dans la division de recherche informatique du laboratoire et co-auteur de l'article.

Les chercheurs se sont ensuite tournés vers un cadre différent utilisant le modèle régional de recherche et de prévision météorologiques pour étudier l'événement plus en détail. Le groupe a utilisé le modèle accessible au public, qui peut être utilisé pour prévoir le temps futur, pour « intérioriser » les conditions qui ont conduit au 9-16 septembre, 2013 inondations autour de Boulder, Colorado. Le modèle leur a permis d'étudier le problème plus en détail, diviser la zone en carrés de 12 kilomètres.

Ils ont exécuté 101 simulations rétrospectives de deux versions du modèle :une basée sur des conditions actuelles réalistes qui prend en compte les changements atmosphériques induits par l'homme et le changement climatique associé, et un qui a supprimé la partie du changement climatique observé attribuée aux activités humaines. La différence entre les résultats a ensuite été attribuée à ces activités humaines. L'influence humaine s'est avérée avoir augmenté l'ampleur des fortes précipitations de 30 pour cent. Les auteurs ont découvert que cette augmentation résultait en partie de la capacité d'une atmosphère plus chaude à retenir plus d'eau.

"Cet événement était typique en termes de la façon dont la tempête a envoyé de l'eau dans la région, mais c'était inhabituel en termes de quantité d'eau et de temps, " a déclaré le co-auteur Dáithí Stone, également de Berkeley Lab. "Nous savons que la quantité d'eau et d'air peut contenir des augmentations d'environ 6 pour cent par degré Celsius d'augmentation, ce qui nous a amené à penser que les précipitations auraient été de 9 à 15 pour cent plus élevées, mais au lieu de cela, nous avons trouvé qu'il était 30 pour cent plus élevé."

Les résultats ont d'abord rendu l'équipe perplexe, car les réponses se sont avérées plus compliquées qu'elles ne l'avaient initialement postulé - la tempête était plus violente en termes de vent et de pluie.

"Nous nous attendions à ce que l'air humide frappant la chaîne de montagnes" pousse "l'eau de l'air, " a déclaré l'auteur principal Pardeep Pall. " Ce que nous n'avions pas réalisé, c'est que la pluie elle-même " attirerait " plus d'air. L'air monte lorsqu'il pleut, et qui à son tour a attiré plus d'air d'en bas, qui était humide, produire plus de pluie, faisant monter plus d'air, aspirer plus d'air, etc."

Les précipitations plus abondantes ont à leur tour entraîné davantage d'inondations et de dégâts. Les photos de la tempête montraient de nombreuses voitures détruites ou bloquées alors que les routes et les ponts étaient emportés. Les dommages aux routes à eux seuls ont été estimés à 100-150 millions de dollars.

"L'augmentation des précipitations a été supérieure à ce que le réchauffement à lui seul aurait prédit, " Stone a dit. " En utilisant le modèle dynamique local, nous avons constaté que la "tempête qui était" était plus violente que la "tempête qui aurait pu être", quelque chose que nous n'avions pas supposé."

Christine Patricola, co-auteur et chercheur à la division Sciences du climat et des écosystèmes du laboratoire, qui travaillait chez Texas A&M pendant l'étude, a déclaré que la compréhension des conditions météorologiques extrêmes est importante parce que la façon dont nous vivons le climat, par exemple par des dommages liés aux intempéries, a tendance à être dominé par les conditions météorologiques extrêmes. Cependant, la nature de tels événements est également difficile à comprendre parce qu'ils sont si rares. Des études d'attribution d'événements comme celle décrite dans le document peuvent aider à améliorer la compréhension.

Les auteurs ont souligné que l'étude n'est pas destinée à prédire de tels événements à l'avenir.

"C'était un événement très rare et le reste, et nous ne faisons pas de prédictions avec ce travail, " dit Stone. " L'événement exact ne se reproduira plus, mais si nous obtenons le même type de conditions météorologiques dans un climat encore plus chaud que celui d'aujourd'hui, alors nous pouvons nous attendre à ce qu'il déverse encore plus de pluie." Mais au-delà de l'augmentation des précipitations, Wehner ajoute, "Cette étude augmente plus généralement notre compréhension de la façon dont les divers processus des tempêtes extrêmes peuvent changer à mesure que le climat global se réchauffe." Malgré la compréhension acquise grâce à cette étude, de nombreuses questions sur les phénomènes météorologiques extrêmes demeurent.

"Notre cadre de modélisation climatique ouvre la porte à la compréhension d'autres types d'événements météorologiques extrêmes, " a déclaré Patricola. "Nous étudions maintenant comment les humains ont pu influencer les cyclones tropicaux. Les progrès de la superinformatique rendent possible l'exécution de simulations qui peuvent révéler ce qui se passe à l'intérieur des nuages ​​​​d'orage."

Les modèles ont été exécutés dans le cadre de la caractérisation calibrée et systématique, Attribution, et le projet de détection des extrêmes (CASCADE) au Berkeley Lab. Les modèles ont été exécutés sur des superordinateurs du National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC), une installation utilisateur du DOE Office of Science située à Berkeley Lab.