Des sécheresses et des incendies de forêt aux inondations et aux grands gels, les phénomènes météorologiques extrêmes se multiplient. Mais dans quelle mesure sont-ils liés au changement climatique ? Quelques mois seulement avant que le premier satellite de surveillance du vent au monde entre en orbite, les scientifiques ont finalisé un modèle climatique à la résolution exceptionnelle, et les nouveaux outils aideront à identifier l'impact du changement climatique sur les catastrophes naturelles liées aux conditions météorologiques telles que les ondes de tempête, ouragans et canicules.

Pour quantifier la probabilité que des événements météorologiques dangereux se produisent, Le Dr Peter Stott du Met Office – le service météorologique national du Royaume-Uni – a aidé à coder un modèle informatique qui trace l'atmosphère de la Terre avec des détails sans précédent.

"La résolution est essentielle car même de minuscules perturbations de l'environnement peuvent avoir des impacts massifs sur la météo, " a déclaré le Dr Stott.

Les algorithmes climatiques typiques simplifient des portions du ciel en tant que pixels uniques couvrant des volumes d'environ 100 kilomètres de diamètre. Mais grâce au travail réalisé dans le cadre d'un projet appelé EUCLEIA, coordonné par le Met Office, les climatologues peuvent désormais zoomer sur des détails inférieurs à la moitié de cette taille.

Le détail du nouveau modèle se fait au prix d'une puissance de calcul plus élevée et le Met Office s'appuie sur un superordinateur pour exécuter son code. Cette vaste machine simule des événements météorologiques extrêmes qui émergent de l'extrapolation des données terrestres et satellitaires recueillies au cours des 50 dernières années.

Pour tenir compte du caractère chaotique des éléments, le modèle imposant exécute chaque scénario des centaines de fois en boucle, la compilation d'une gamme de résultats possibles. Il répète ensuite le calcul en supposant que les températures mondiales n'ont pas augmenté au cours de la même période et trouve un ensemble différent de résultats.

Saut conceptuel

« Après la canicule de 2003, nous avons fait un bond conceptuel en avant, " a déclaré le Dr Stott. " La communauté scientifique avait précédemment résolu que des événements météorologiques uniques ne pouvaient pas être attribués à des tendances à long terme du climat. Mais nous parlons maintenant de la probabilité que ces événements se produisent, et cela s'avère utile."

S'appuyant sur les prévisions statistiques de l'approche EUCLEIA, le projet de suivi EUPHEME aide désormais à gérer certains des impacts du changement climatique sur la société. Dans le cadre de son consortium fort de 18 pays, Le Dr Stott peaufine le nouveau modèle climatique avec des phénomènes complexes tels que les mécanismes de rétroaction climatique et les mouvements de l'air dans la haute atmosphère.

"Nous aimerions travailler sur l'éolien à l'avenir, " a déclaré le Dr Stott. " Mais pour cela, nous avons besoin d'une bonne conservation de bonnes données. Sans ça, nous ne pouvions rien faire de tout cela."

L'aide pourrait bientôt être à portée de main, alors que l'Agence spatiale européenne (ESA) s'apprête à lancer Aeolus, le premier satellite à observer la vitesse du vent directement depuis l'espace.

Le climat européen est largement influencé par les courants d'air au-dessus des tropiques. Aujourd'hui, on sait peu de choses sur ce coin de l'atmosphère, mais l'ESA espère que cela changera.

"C'est une rupture totale dans les techniques de mesure depuis l'espace, " a déclaré Anders Elfving, chef de projet mission spatiale à l'ESA, qui gère le projet Aeolus de 480 millions d'euros.

Lumière ultraviolette

Le satellite Aeolus contient un puissant laser qui émet de la lumière ultraviolette dans l'atmosphère. Un télescope de 1,5 mètre à bord captera le faisceau réfléchi, permettant aux scientifiques d'identifier les vitesses du vent à partir de minuscules changements dans la fréquence de la lumière.

L'ESA a commencé à développer la technologie en 2002. La NASA et d'autres grandes agences spatiales ont lancé des initiatives similaires mais ont manqué de fonds face à des défis techniques écrasants.

Elfving dit que la décharge laser à elle seule fait exploser les matériaux 50 fois par seconde avec près de 30 mégawatts de puissance de crête. "A cette puissance, une seule couche atomique de contamination suffirait à tuer nos optiques, " il a dit.

Même la salle blanche la plus impeccable de la planète ne peut atteindre de telles normes. Résoudre le problème, L'ESA a mis au point une technique pour décontaminer des pièces de satellite dans le vide de l'espace. Pulvérisation de très faibles concentrations d'oxygène sur l'optique, le faisceau laser brûle la matière organique, l'empêchant de carboniser et de surchauffer les composants.

En 2017, L'ESA a assemblé l'équipement à bord d'Aeolus et l'a mis à l'épreuve aussi bien au décollage qu'au vide. Le satellite est actuellement vérifié et monté avec des panneaux solaires au centre spatial Intespace à Toulouse, La France. Il sera bientôt expédié en Guyane française pour un lancement à bord d'une fusée européenne Vega le 21 août.

Une fois en orbite, le satellite balayera le globe entier en continu sur des intervalles de sept jours et fournira gratuitement des données actuellement indisponibles. Les satellites ultérieurs pourraient même fournir une couverture 24 heures sur 24 à quiconque cartographie les vents tropicaux précoces et le cours des tempêtes émergentes.

"Aeolus sera un atout majeur pour les prévisions météorologiques et les modèles climatiques, " dit Elfving.