Les chercheurs ont eu du mal à modéliser avec précision les changements des pluies estivales abondantes qui balayent le sud-ouest des États-Unis et le nord-ouest du Mexique, connue des scientifiques sous le nom de « mousson nord-américaine ».

Dans un rapport publié le 9 octobre dans la revue Nature Changement Climatique , une équipe de chercheurs de Princeton et de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) a appliqué un facteur clé dans l'amélioration des modèles climatiques - la correction des températures de surface de la mer - à la mousson.

Les auteurs du rapport sont Salvatore Pascale, chercheur associé en sciences atmosphériques et océaniques (AOS); Tom Delworth, maître de conférences en géosciences et AOS et chercheur au Laboratoire de dynamique des fluides géophysiques (GFDL) de la NOAA ; Sarah Kapnick, une ancienne élève de Princeton en 2004 et un ancien postdoctorant de l'AOS qui est actuellement chercheur en physique au GFDL ; le chercheur associé de l'AOS Hiroyuki Murakami; et Gabriel Vecchi, professeur de géosciences et du Princeton Environmental Institute.

Lorsqu'ils ont corrigé les biais persistants de la température de surface de la mer (SST) et utilisé des données à plus haute résolution pour la géographie régionale, les chercheurs ont créé un modèle qui reflète avec précision les conditions pluviométriques actuelles et suggère que les changements futurs pourraient avoir des conséquences importantes pour les ressources en eau et les risques régionaux.

"Cette étude représente la science fondamentale relative à la physique de la mousson nord-américaine, mais se répercute sur les prévisions météorologiques et climatiques et renforce la résilience de notre approvisionnement en eau et les réponses aux aléas, " a déclaré Kapnick. " Je suis enthousiasmé par ce bond en avant pour améliorer nos modèles et pour les applications potentielles qu'ils fourniront à l'avenir à la société. "

Leurs résultats mettent en évidence la possibilité d'une forte réduction des précipitations en bordure nord de la mousson en réponse au réchauffement, avec des conséquences sur les ressources en eau régionales, l'agriculture et les écosystèmes.

"Les pluies de mousson sont critiques pour le sud-ouest des États-Unis et le nord-ouest du Mexique, pourtant le sort de la mousson nord-américaine est assez incertain, " dit Pascale, l'auteur principal de l'article. "L'avenir de la mousson aura des impacts directs sur l'agriculture, sur les moyens de subsistance."

Les modèles de circulation générale précédents ont suggéré que les moussons se déplaçaient simplement plus tard, avec une diminution des pluies jusqu'en juillet mais une augmentation des précipitations en septembre et octobre.

"Le consensus était que le réchauffement climatique retardait la mousson... ce qui est aussi ce que nous avons trouvé avec la simulation si vous ne corrigez pas les biais SST, " dit Pascale. " Incontrôlable, les biais SST peuvent modifier considérablement la réponse. Ils peuvent nous tromper, en introduisant des artefacts qui ne sont pas réels."

Une fois ces biais corrigés, les chercheurs ont découvert que la mousson n'est pas simplement retardée, mais que les précipitations totales sont confrontées à une réduction spectaculaire.

Cela a des implications importantes pour les décideurs régionaux, expliqua Kapnick. « Les projets d'infrastructures hydrauliques prennent des années à une décennie à planifier et à construire et peuvent durer des décennies. Ils nécessitent une connaissance du climat futur ... pour assurer l'approvisionnement en eau pendant les années sèches. Nous savions auparavant que d'autres modèles propre mousson nord-américaine. Cette étude répond à ce besoin et met en évidence ce que nous devons faire pour améliorer les modèles de mousson nord-américaine et comprendre l'eau dans le sud-ouest.

Le nouveau modèle suggère également que les célèbres orages de la région pourraient devenir moins fréquents, car la diminution des précipitations est associée à une stabilité accrue dans la basse à moyenne troposphère et à une convection atmosphérique affaiblie.

"La mousson nord-américaine est également liée à des événements de précipitations extrêmes qui peuvent provoquer des crues soudaines et des pertes de vie, " a déclaré Kapnick. " Savoir quand la mousson commencera et prédire quand des événements majeurs se produiront peut être utilisé pour des alertes précoces et une planification pour éviter les pertes de vie et les dommages matériels. Cet article représente la première étape majeure vers la construction de meilleurs systèmes de prévision des pluies de mousson. »

Les chercheurs ont choisi de s'attaquer à la région en partie parce qu'auparavant, des modèles à résolution plus grossière avaient montré que cette zone allait s'assécher, une prédiction qui a été confirmée par les sécheresses et les incendies de forêt de ces dernières années. Mais la plupart de ces sécheresses sont attribuées au changement des tempêtes hivernales, dit Pascale.

"La trajectoire de la tempête devrait se déplacer vers le nord, donc ces régions pourraient recevoir moins de pluie en hiver, mais ce qui arrive à la mousson était très incertain, qui est l'autre contributeur aux pluies de la région. Nous ne savions pas, et il est crucial de savoir, " il a dit.

Dans leur modèle, les chercheurs ont pu démêler les impacts d'un facteur à la fois, qui leur a permis d'étudier et de quantifier la réponse de la mousson au doublement du dioxyde de carbone atmosphérique, augmentation des températures et autres changements individuels.

Pascale a souligné les limites de ce modèle climatique ou de tout autre. "Ils doivent être utilisés avec une compréhension de leurs lacunes et utilisés à leur potentiel attendu, mais pas plus loin. Ils peuvent nous donner des informations assez fiables sur la circulation atmosphérique à grande échelle, mais si vous voulez regarder le régional, effets à petite échelle, tu dois être très prudent, " a-t-il dit. " Les modèles sont critiques mais ils ne sont pas parfaits, et les petites imperfections peuvent conduire à de gros malentendus."

Il a poursuivi:"Nous ne disons pas, 'Nous sommes sûrs que c'est ce qui sera, ' mais nous voulions souligner certains mécanismes qui sont essentiels, et doivent être pris en compte dans les futures recherches sur la mousson nord-américaine. C'est une région difficile, donc les recherches futures indiqueront si nous avions raison, et dans quelle mesure."