Les climatologues savent depuis des décennies que le changement climatique ne se résume pas à des températures plus élevées. Le niveau de la mer monte, les incendies de forêt flambent et les sécheresses réduisent l'approvisionnement en eau à travers le monde.

événements météorologiques extrêmes, comme les ouragans et les orages, risquent également de s'aggraver. Mais afin de prédire à quel point ces tempêtes changeront dans un monde plus chaud, nous devons comprendre comment ils fonctionnent dans le climat actuel.

Dan Chavas, professeur adjoint de sciences de l'atmosphère à l'Université Purdue, essaie de résoudre ce dilemme.

« Quand les gens demandent comment les tempêtes vont changer à l'avenir, Ma question est, « Comment comprenons-nous bien comment ce phénomène fonctionne dans le climat en général ? » a-t-il déclaré. « Parfois, cette étape intermédiaire est ignorée. Si vous n'avez pas une compréhension de base de la relation entre le climat et le type de tempête que vous observez, il est difficile de dire que vous pourriez répondre à la question du changement climatique. »

Bien qu'il cause des centaines de morts et des milliards de dollars de dégâts chaque année aux États-Unis, il y a beaucoup de choses sur les ouragans que nous ne comprenons toujours pas. Emplacement, la température de l'eau, la pression et la circulation des nuages ​​jouent tous un rôle dans la gravité ultime de la tempête, mais il n'est pas tout à fait clair comment ils travaillent ensemble.

Les chercheurs ne comprennent pas encore ce qui définit la taille d'un ouragan, Soit. Les tempêtes peuvent être très grandes ou très petites et avoir la même vitesse de vent maximale. En tant qu'expert en physique des phénomènes météorologiques extrêmes, une grande partie du travail de Chavas à ce jour s'est concentrée sur ce qui contrôle la taille d'un ouragan et comment la vitesse du vent change en fonction de la distance par rapport au centre de la tempête.

Plus récemment, il a commencé à essayer de déterminer ce qui définit la fréquence à laquelle les ouragans se forment. Il y a environ 90 tempêtes tropicales sur Terre chaque année, mais personne ne sait vraiment ce qui régit ce nombre.

"C'est une grande question ouverte dans notre domaine - nous ne savons pas pourquoi il n'y en a pas neuf ou 900, " a déclaré Chavas. "Je fais des recherches sur la formation des ouragans pour comprendre pourquoi ils apparaissent là où ils le font, ce qui régit la fréquence, et comment cela varie avec la latitude et en général avec l'espace et le temps."

Chavas utilise des modèles informatiques pour simuler les tempêtes sur Terre. Dans ses recherches, il compare souvent deux versions de la planète - une qui ressemble beaucoup à la Terre réelle, et une version très simplifiée où la terre n'existe pas, les océans couvrent entièrement la planète et le soleil brille de la même manière partout.

Dans cet imaginaire, monde simple, il y a des milliers de cyclones tropicaux.

"Ils ont beaucoup de propriétés intéressantes qui sont potentiellement très pertinentes pour le monde réel, " a déclaré Chavas. "Comme un biologiste utilise une souris ou une mouche des fruits comme terrain d'essai expérimental, nous utilisons une version simplifiée de la Terre. Nous pouvons manipuler ce qui s'y passe - faire tourner le monde deux fois plus vite, ou agrandissez-le ou réduisez-le - et testez la théorie."

Pour une très bonne estimation de la façon dont les conditions météorologiques extrêmes vont changer à l'avenir, les chercheurs auraient besoin d'une compréhension physique du fonctionnement de ces phénomènes parallèlement aux simulations de prévision - pour les examiner simultanément et voir s'ils correspondent.

Mais la tension entre la théorie de la physique et les phénomènes du monde réel dans les sciences météorologiques et climatiques rend cela difficile. De nombreux physiciens travaillent dans des environnements plus simples que le système climatique actuel, parfois à tel point que leurs résultats ne s'appliquent pas au monde réel.

D'autre part, les prévisions météorologiques ont tendance à être orientées vers la pratique. De nombreux météorologues se concentrent sur la création de prévisions précises, et s'ils peuvent le faire, ils voient moins le besoin de comprendre la physique sous-jacente. En apportant ses résultats de recherche du monde simplifié au monde réel, Chavas comble cet écart.

"Nous pouvons toujours simuler le climat dans le futur, mais cela aide beaucoup si nous avons des théories pour comprendre comment fonctionnent les phénomènes météorologiques et comment ils surviennent dans un système qui s'étend à n'importe quel climat, " a-t-il dit. " Si nous savons comment les choses vont changer, que le climat soit de 10 degrés plus chaud ou de 10 degrés plus frais, ou si un autre aspect du système climatique est altéré, alors nous pouvons enfin dire que nous le comprenons très bien."

Disposer de la puissance informatique nécessaire pour exécuter un modèle climatique mondial qui résout les petites tempêtes n'est devenu une réalité qu'au cours de la dernière décennie. Les modèles climatiques peuvent prédire assez bien les changements de précipitations, mais alors qu'ils se dirigent vers les ouragans et les tornades, ces systèmes à plus petite échelle deviennent plus difficiles à résoudre. Les modèles utilisés par le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat, l'organisme des Nations Unies qui produit régulièrement des rapports d'évaluation du changement climatique, n'inclut pas du tout les tornades.

Sans d'énormes modèles climatiques pour fournir des prévisions précises de phénomènes météorologiques violents, Chavas a tourné son attention plus près de chez lui, dans les montagnes Rocheuses.

"Une hypothèse qui circule depuis longtemps dans la communauté scientifique dit qu'il existe un point chaud pour les orages violents et les tornades en Amérique du Nord, ", a-t-il déclaré. "L'idée est que le fait d'avoir les montagnes Rocheuses à l'ouest et le golfe du Mexique au sud crée un environnement propice aux événements météorologiques extrêmes."

Si les montagnes sont essentielles à la formation des tempêtes, puis leur suppression devrait éliminer les phénomènes météorologiques violents (selon l'hypothèse). Hypothétiquement, sur une planète entièrement recouverte d'eau, il n'y aurait pas d'orages violents.

Chavas a récemment commencé à tester ces hypothèses dans des modèles climatiques où il manipule ces caractéristiques sur une Terre imaginaire. Il espère publier des résultats préliminaires à ce sujet dans les prochains mois.

"Quelles caractéristiques sont essentielles à la formation de phénomènes météorologiques violents, et comment l'ampleur des orages et de l'activité des tornades peut-elle dépendre des aspects des montagnes, ou la relation entre l'endroit où se trouvent la montagne et les plans d'eau ?", a-t-il déclaré. à partir de laquelle nous pouvons faire des hypothèses sur la façon dont cela donne lieu à des phénomènes météorologiques violents sur Terre. Mais jusqu'à ce que nous fassions des expériences où nous modifions ces paramètres, nous ne serons pas sûrs de bien comprendre ces systèmes."