Le fleuve Colorado dévale à travers des paysages variés, drainage des bassins versants de sept États de l'Ouest. Ce 1, Le système de 450 milles de long est un approvisionnement en eau essentiel pour l'agriculture, l'industrie et les municipalités de Denver à Tijuana.

Dans les terres arides du bassin inférieur du Colorado, formé par le Nevada, Arizona et Californie, les orages - connus dans le jargon météorologique sous le nom de précipitations convectives - contrôlent généralement le ruissellement, débit du cours d'eau, l'approvisionnement en eau et les risques d'inondation pour les populations humaines en plus de la disponibilité de l'eau pour la végétation.

Précipitations convectives, ce qui peut entraîner d'énormes inondations et des catastrophes ultérieures, est généré par la chaleur de la surface de la Terre. L'humidité monte rapidement dans l'atmosphère, puis se condense très rapidement pour former des orages soudains qui sont mal compris dans les modèles climatiques mondiaux et les ensembles de données.

Les scientifiques utilisent ces informations pour explorer l'impact du changement climatique futur sur les précipitations, mais à ce jour, ils se sont surtout imposés lorsqu'il s'agit de précipitations convectives. Une meilleure compréhension de ce type de précipitations pourrait aider les scientifiques à améliorer l'évaluation statistique et la prévision du changement climatique grâce à la modélisation.

À cette fin, des hydrologues de l'Earth Research Institute de l'UC Santa Barbara ont mis au point un générateur de pluie torrentielle simple (STORM). Leur modèle simule les précipitations des bassins versants dans divers scénarios de changement climatique qui reflètent les différences de degré d'humidité ou de tempête. Les conclusions de l'équipe, qui paraissent dans le journal Lettres de recherche environnementale , fournir un aperçu des tendances hydrologiques régionales observées ou projetées.

"Nous nous attaquons à un problème général qui a des implications régionales, en particulier dans les zones pauvres en eau, " a déclaré Michael Singer, également conférencier à l'Université de Cardiff au Pays de Galles. "Le problème général est, nous savons que le changement climatique se produit partout dans le monde, mais ce que nous ne savons pas, c'est comment cela affectera les précipitations convectives et le ruissellement associé."

Chanteur et son co-auteur, Katerina Michaelides, a résolu le problème en créant un modèle qui permet aux chercheurs d'étudier différents types de changement climatique. Ils l'ont appliqué à la zone autour du bassin versant expérimental de Walnut Gulch en Arizona, un endroit avec d'excellentes données de précipitations historiques à long terme enregistrées sur une base par minute.

"Pour un moment, il y a eu ce mystère d'un signal de ruissellement en baisse dans le bassin inférieur du fleuve Colorado, en particulier dans la rivière San Pedro en aval de Walnut Gulch, qui est très important au niveau régional dans le sud-est de l'Arizona, " expliqua Singer. " Dans cette partie du bassin, les gens soupçonnaient depuis longtemps qu'il y avait moins de ruissellement dans ces cours d'eau en provenance d'affluents éphémères, ce qui signifie qu'ils coulent parfois mais sont secs la plupart du temps. »

La combinaison du modèle STORM avec l'analyse de l'ensemble de données sur les précipitations a permis aux enquêteurs de mieux comprendre les tendances décennales de l'intensité des précipitations de mousson sous le changement climatique. Ils ont constaté qu'il y a eu une augmentation des précipitations mais moins d'eau livrée lors de fortes tempêtes. Cela va à l'encontre des notions antérieures sur la façon dont les précipitations devraient réagir au réchauffement atmosphérique. Les chercheurs ont attribué le phénomène à moins d'humidité importée dans la région en provenance du golfe de Californie ou de l'océan Pacifique pendant les moussons.

"Même s'il pleut plus globalement, chaque tempête est moins intense et laisse tomber moins d'eau, " a déclaré Singer. " Alors que la quantité de précipitations augmente avec le temps et que les petites tempêtes déversent plus de précipitations dans l'ensemble, il vient par poussées plus petites et plus fréquentes. Cette pluie de moindre intensité implique moins de ruissellement en surface, ce qui signifie que nous devrions voir une baisse du ruissellement sur l'ensemble d'un bassin. Et les résultats de notre modèle concordent bien avec les données de ruissellement :il y a eu une baisse du ruissellement dans ce flux éphémère. »

Toujours, ce changement dans le ruissellement éphémère était trop faible pour affecter à lui seul le débit en aval. Singer a suggéré qu'un déclin régional des manteaux neigeux et une recharge moindre des eaux souterraines sur les fronts des montagnes ont eu un impact négatif sur les ressources en eau.

« On pourrait dire que l'ensemble du bassin du fleuve Colorado a été affecté à bien des égards par le changement climatique, " a expliqué Michaelides, également maître de conférences à l'Université de Bristol au Royaume-Uni. "D'autres recherches ont montré des baisses de ruissellement pour le bassin supérieur du Colorado, nos résultats soutiennent donc un déclin régional plus large des ressources en eau, c'est probablement ce que nous verrons dans de nombreux endroits à travers le monde."

Même si STORM a été développé en utilisant les données d'un réseau de pluviomètres dans un seul bassin de drainage des terres arides, il est applicable n'importe où. STORM permet aux scientifiques d'examiner, sur plusieurs décennies, les détails de l'endroit où les précipitations se produisent et combien sont tombées sur une base par minute. À ce jour, Singer et Michaelides l'ont utilisé pour identifier le changement climatique réel sur une vaste région, mais ils sont en train de coupler STORM à un modèle de ruissellement pour explorer des scénarios de changement climatique et comment ils pourraient réellement affecter l'ampleur et la fréquence du ruissellement.