Des prévisions très localisées et précises de la couverture de glace des Grands Lacs ont été démontrées par des chercheurs de l'Université du Michigan, et leur outil de modélisation prédictive peut être adapté à n'importe quelle région géographique.

L'équipe a développé l'approche en travaillant en étroite collaboration avec les responsables de l'Apostle Islands National Lakeshore sur le lac Supérieur dans le Wisconsin. Le parc abrite de majestueuses grottes de glace qui ne sont accessibles que certains hivers, lorsque les visiteurs peuvent traverser la glace du lac gelé en toute sécurité.

De telles prévisions localisées seraient utiles plus largement, car le changement climatique entraîne des montagnes russes de variabilité météorologique dans de nombreuses régions du monde, y compris ceux qui vivent le long, jouer et gagner leur vie grâce à la plus grande source d'eau douce au monde.

« Ces modèles pourraient être utiles non seulement pour favoriser une circulation piétonnière sûre sur la glace dans les zones côtières des Grands Lacs, mais pour la navigation des grands et petits bateaux, pêche et chasse, et d'autres activités humaines dans le monde, " a déclaré Richard Rood, professeur de sciences et d'ingénierie du climat et de l'espace, et co-auteur d'un article sur le nouveau modèle publié dans Changement climatique .

La nouvelle approche peut prévoir de manière fiable des mois à l'avance :en septembre, peut-être si de la glace se formera au cours d'un hiver donné, ainsi que le moment de l'apparition de la glace. De nombreux efforts antérieurs se sont concentrés sur la couverture de glace sur le lac dans son ensemble. En se concentrant sur une petite zone, il est possible de trouver des relations entre le temps et les conditions locales qui rendent possible la formation de glace, même les années où les conditions ne favorisent pas la formation de glace à l'échelle du lac.

Le projet d'U-M est né d'un commentaire fait lors d'une réunion de planification sur le changement climatique avec le personnel des sciences et évaluations intégrées des Grands Lacs et du personnel national des îles Apostle Lakeshore. GLISA est une équipe soutenue par la NOAA qui se concentre sur l'avancement des connaissances climatiques pour l'adaptation dans la région des Grands Lacs, hébergé conjointement à l'U-M et à la Michigan State University. Rood est un chercheur principal de GLISA.

Le parc avait connu une année étonnamment froide, ce qui a conduit à des visites hivernales énormes et inattendues. Le surintendant du parc, Robert Krumenaker, a soulevé la question de la prévision de la couverture de glace pour anticiper les touristes en hiver. Les auteurs ont relevé le défi.

La couverture de glace aux îles Apostle était une chose sûre.

"Pendant des années, dans les années 1970, années 1980 et début des années 1990, il était simplement entendu que, à un moment donné de la saison, la couverture de glace autour du rivage allait se former et resterait constante d'une année à l'autre, " a déclaré Andrew Gronewold, professeur agrégé à l'École pour l'environnement et la durabilité de l'U-M. « À la fin des années 90, tout d'un coup, nous avons vu des années où il n'y avait pas de couverture de glace sûre. Cela a déclenché cette période de variabilité - des différences dans la couverture de glace d'une année à l'autre. »

Ce genre d'incertitude crée des problèmes pour les gestionnaires de parc, ainsi que ceux qui souhaitent visiter.

Pour développer leur nouvelle approche, les chercheurs ont découvert des indices cachés dans les modèles climatiques oscillants, souvent originaires de l'autre côté de la planète.

Ils ont examiné les données météorologiques historiques pour la région des Grands Lacs et au-delà, ainsi que des modes spécifiques de variabilité—des régimes climatiques oscillants—sur le temps dans les Grands Lacs. Trois modes—El Niño, l'oscillation arctique et l'oscillation décennale du Pacifique ont fourni des indices prédictifs de la formation de glace dans la région des îles Apostle.

« Si nous avions utilisé ces relations dans le passé, nous aurions, presque chaque année, prédit avec précision si une couverture de glace sûre se formerait ou non aux îles Apostle, ainsi qu'une indication raisonnable du moment, " a déclaré Gronewold. " C'est à quel point les relations étaient fortes. "

Gronewold et Xiaolong Ji, un étudiant en climat appliqué, évalué les modèles statistiques et trouvé le meilleur ajustement dans un endroit inattendu.

"Nous avons découvert que la meilleure explication de ce que nous observions provenait d'un type de modèle appelé modèle de survie, ou modèle de risque, " a déclaré Gronewold. "Ils sont couramment utilisés dans les études sur la santé humaine ou les études sur la santé environnementale."

Il a ajouté que le projet des îles Apostle pourrait être la première fois que le modèle est utilisé pour prévoir la couverture de glace sur les Grands Lacs.

En appliquant le modèle de risque à quatre décennies de données historiques, Vieilli, Les étudiants Rood et doctorants Ji et Houraa Daher ont pu prédire la couverture de glace pour la région des îles Apostle des mois à l'avance avec une précision surprenante. À l'avenir, Les chercheurs de l'U-M espèrent étendre leur modélisation prédictive à d'autres domaines.

« Les recherches que nous menons de manière plus générale prévoient une gamme de conditions affectant les côtes des Grands Lacs, " a déclaré Gronewold. "Ceux-ci peuvent aller des conditions de qualité de l'eau qui peuvent entraîner des proliférations d'algues nuisibles, aux niveaux d'eau entraînés par des surtensions à court terme ou des fluctuations à long terme, à des choses comme la couverture de glace."