À quoi ressembleraient les conditions météorologiques d'aujourd'hui dans un temps plus chaud, atmosphère plus humide - un changement attendu annoncé par le changement climatique ?

La chercheuse de l'Université d'État du Colorado, Kristen Rasmussen, offre un nouvel éclairage sur cette question, en particulier, comment les orages seraient différents dans un monde plus chaud.

Le professeur adjoint de sciences de l'atmosphère travaille à l'interface du temps et du climat. Elle est l'auteur principal d'un nouvel article en Dynamique climatique qui détaille des simulations climatiques à haute résolution à travers les États-Unis continentaux. Ses résultats suggèrent que les orages extrêmes, ou ce que les scientifiques de l'atmosphère appellent les systèmes convectifs, augmentera en fréquence dans un scénario climatique plus chaud. Ce changement serait causé par des changements fondamentaux dans les conditions thermodynamiques de l'atmosphère.

Pour l'étude, Rasmussen a utilisé un nouvel ensemble de données puissant développé par le National Center for Atmospheric Research (NCAR) à Boulder, Colorado, où Rasmussen a effectué des travaux postdoctoraux avant de rejoindre la faculté de la CSU en 2016.

Les scientifiques ont généré l'énorme ensemble de données en exécutant le modèle de recherche et de prévision météorologique du NCAR à une résolution extrêmement élevée d'environ 4 kilomètres (environ 2,5 miles), sur l'ensemble des États-Unis contigus. Les modèles climatiques typiques ne se résolvent qu'à environ 100 kilomètres (environ 62 miles) - pas près des détails disponibles dans le nouvel ensemble de données. Les nouvelles données incluent des processus nuageux à plus petite échelle que ceux disponibles dans les modèles climatiques précédents.

En utilisant l'ensemble de données et en collaborant avec les chercheurs du NCAR, Rasmussen a dirigé l'analyse de simulations climatiques détaillées. La première simulation de contrôle comprenait des modèles météorologiques de 2000-2013. La deuxième simulation a superposé ces mêmes données météorologiques avec une technique de « pseudo réchauffement global » en utilisant un scénario accepté qui suppose une augmentation de 2 à 3 degrés de la température moyenne, et un doublement du dioxyde de carbone atmosphérique.

« Quand nous avons comparé la population convective actuelle à celle du futur, nous avons constaté que les orages faibles à modérés diminuent en fréquence, alors que les tempêtes les plus intenses augmentent en fréquence, " a déclaré Rasmussen. " C'est une indication d'un changement dans la population convective, et cela nous donne une idée de la façon dont les changements climatiques peuvent affecter l'occurrence des orages. »

Pour expliquer ce constat, l'étude a également montré que si la quantité d'énergie disponible pour la convection augmente dans un climat plus chaud et plus humide, l'énergie inhibitrice de convection augmente également. Les relations entre ces changements fournissent une explication thermodynamique pour le nombre croissant ou décroissant de tempêtes.

Les modèles climatiques actuels ne prennent pas correctement en compte les processus nuageux et ont émis des hypothèses sur leur comportement. En réalité, cloud et mésoéchelle, ou à moyenne échelle, les processus dans l'atmosphère sont parmi les plus grandes incertitudes dans les modèles climatiques d'aujourd'hui, dit Rasmussen.

« Maintenant que les modèles climatiques mondiaux sont exécutés à une résolution plus élevée, ils ont besoin de plus d'informations sur les processus physiques des nuages, afin de mieux comprendre toutes les ramifications du changement climatique, " dit-elle. "C'était l'une des motivations derrière l'étude."

Dans l'étude de Rasmussen, le comportement des nuages ​​a été défini de manière plus réaliste à l'aide de données résolues en blocs de 4 kilomètres. Cela signifiait qu'elle pouvait résoudre des caractéristiques topographiques comme les montagnes Rocheuses et permettre aux orages de se développer naturellement dans leur environnement. Son étude a pris en compte la propagation des tempêtes organisées, et comprenait également des cycles de précipitations quotidiens corrects à travers les États-Unis, ni l'un ni l'autre n'est représenté avec précision dans les modèles climatiques actuels.

Le NCAR prévoit davantage de simulations climatiques qui incluent des détails encore plus fins des processus météorologiques. Rasmussen espère mener des études de suivi qui tiennent compte des changements dans la trajectoire de la tempête, ce qui n'a pas été reflété dans son étude la plus récente.