Le réchauffement climatique devrait affecter les régions côtières du monde entier à mesure que les glaciers et les calottes glaciaires fondent, l'élévation du niveau de la mer à l'échelle mondiale. Pour la première fois, une équipe internationale a trouvé des preuves de la façon dont l'élévation du niveau de la mer affecte déjà les marées hautes et basses dans les baies de Chesapeake et du Delaware, deux grands estuaires de l'est des États-Unis.

L'équipe a combiné un modèle informatique avec 100 ans d'observations pour démêler le fait que l'élévation mondiale du niveau de la mer augmente l'amplitude des marées, ou la distance entre les marées hautes et basses, dans de nombreuses zones de chaque baie.

Les marées, ou la montée et la descente de la surface de l'océan, surviennent à intervalles réguliers et résultent de nombreux facteurs, dont le plus important est l'attraction gravitationnelle du soleil et de la lune. Depuis des siècles, les gens ont documenté et prédit les marées hautes et basses quotidiennes, car elles peuvent avoir un impact sur la navigation océanique. Les marées peuvent également affecter la vie océanique, risque d'inondation, faire de la pêche, la météo, et certaines sources d'énergie telles que l'énergie hydroélectrique.

En 2015, Andrew Ross, doctorant en météorologie, État de Penn, remarqué un motif étrange émergeant lors du test d'un modèle informatique numérique pour la recherche sur les marées. L'ajout d'un mètre d'élévation du niveau de la mer au modèle a entraîné un schéma distinct de changements des marées hautes et basses dans toute la baie de Chesapeake.

"Nous ne savions pas pourquoi c'était là, mais c'était assez unique pour que nous pensions qu'il devrait apparaître dans les observations, trop, si c'était vraiment réel, " dit Ross, maintenant associée de recherche postdoctorale, Université de Princeton. "Nous avons donc commencé à regarder les observations, faire plus de comparaisons."

Ross a commencé à travailler avec une équipe qui comprenait son conseiller, Raymond Najjar, professeur d'océanographie, État de Penn, pour identifier les effets précis de l'élévation du niveau de la mer en soustrayant d'autres forces qui affectent les changements de l'amplitude des marées. Certaines de ces forces sont prévisibles, y compris les 18,61 années qu'il faut à l'orbite de la Lune autour de la Terre pour osciller. D'autres forces sont moins prévisibles, comme l'effet du dragage d'une baie pour créer une plus large, espace plus profond pour les porte-conteneurs. L'équipe a analysé les enregistrements de marégraphes de 15 emplacements dans les baies du Delaware et de Chesapeake, dont le plus ancien remonte à 1901. Ils ont également étudié les villes voisines à l'extérieur de chaque baie pour contrôler les changements plus importants affectant l'océan plus largement.

Une fois qu'ils ont isolé l'influence de l'élévation du niveau de la mer sur les marées à l'aide des enregistrements des marégraphes, ils ont comparé ces informations avec un modèle informatique dans lequel ils pouvaient ajuster le niveau global de la mer, simuler les effets du passé ou du futur. Ils ont rapporté, dans le Journal of Geophysical Research :Océans , que les données marégraphiques et le modèle s'accordent généralement sur les principaux effets de l'élévation du niveau de la mer sur les marées. L'analyse a montré qu'un mètre d'élévation du niveau de la mer a augmenté l'amplitude des marées jusqu'à 20 pour cent dans certaines régions. La quantité exacte de changement par rapport à l'élévation du niveau de la mer variait en fonction des caractéristiques physiques telles que la forme de la baie.

« Dans la baie du Delaware, en remontant vers Philadelphie, les rivages convergent en une sorte d'entonnoir, et donc on voit que ça amplifie les effets de l'élévation du niveau de la mer sur les marées, " a déclaré Ross. " Cette amplification s'amplifie au fur et à mesure que vous montez en amont. "

Par contre, la forme de la baie de Chesapeake a entraîné un schéma d'effets différent, dans certains cas, diminuant légèrement l'amplitude des marées. Par rapport à la baie du Delaware, la baie de Chesapeake est plus longue et a moins la forme d'un entonnoir. Après qu'une vague pénètre dans la baie de Chesapeake depuis l'océan, il atteint finalement le fond de la baie et se réfléchit vers l'océan, soit en ajoutant ou en soustrayant les hauteurs des vagues qu'il contacte. Parce que les vagues voyagent plus vite dans des eaux plus profondes, un niveau de la mer plus élevé entraîne une vitesse des vagues plus rapide. Cela change où les ondes entrantes et sortantes interagissent les unes avec les autres, qui a un effet en cascade sur les modèles de marée dans toute la baie.

"Quand les gens pensent aux inondations associées à l'élévation du niveau de la mer, ils pensent souvent que tout va juste monter, y compris les marées, mais la réalité est que dans certains cas, le marnage peut rester le même ou diminuer, " dit Najjar. " Tout dépend de la géométrie de la baie et de la vitesse des vagues, dont nous savons qu'ils sont affectés par l'élévation du niveau de la mer."