Les Grands Lacs nord-américains contiennent environ un cinquième de l'eau douce de surface du monde. En mai, de nouveaux records de niveau d'eau élevé ont été établis sur les lacs Érié et Supérieur, et il y a eu des inondations généralisées sur le lac Ontario pour la deuxième fois en trois ans. Ces événements coïncident avec des précipitations persistantes et de graves inondations dans une grande partie du centre de l'Amérique du Nord.

Pas plus tard qu'en 2013, les niveaux d'eau de la plupart des Grands Lacs étaient très bas. À cette époque, certains experts ont proposé que le changement climatique, ainsi que d'autres actions humaines telles que le dragage des canaux et les dérivations d'eau, entraînerait la poursuite de la baisse des niveaux d'eau. Ce scénario a suscité de vives inquiétudes. Plus de 30 millions de personnes vivent dans le bassin des Grands Lacs, et beaucoup dépendent directement des lacs pour l'eau potable, utilisation industrielle, la navigation commerciale et les loisirs.

Mais depuis 2014, le problème a été trop d'eau, pas trop peu. Les hautes eaux posent autant de défis pour la région, y compris l'érosion des rives, dommages à la propriété, déplacements de familles et retards dans les semis des cultures de printemps. Le gouverneur de New York Andrew Cuomo a récemment déclaré l'état d'urgence en réponse aux inondations autour du lac Ontario tout en appelant à de meilleures décisions de planification à la lumière du changement climatique.

En tant que chercheurs spécialisés en hydrologie et climatologie, nous croyons que les transitions rapides entre les niveaux d'eau extrêmement élevés et bas dans les Grands Lacs représentent la « nouvelle normalité ». Notre point de vue est basé sur les interactions entre la variabilité du climat mondial et les composantes du cycle hydrologique régional. Augmentation des précipitations, la menace de périodes récurrentes de forte évaporation, et une combinaison d'événements climatiques routiniers et inhabituels, tels que des explosions d'air froid extrême, placent la région en territoire inconnu.

Calcul du bilan hydrique des lacs

Les niveaux d'eau actuels des Grands Lacs établissent des records. Lac Supérieur, le plus grand lac d'eau douce de la planète en superficie, a dépassé son record de 602,82 pieds pour le mois de mai, et s'apprête à établir un nouveau record pour le mois de juin. Le lac Érié, le neuvième plus grand lac du monde en superficie, a dépassé non seulement son niveau d'eau record du mois de mai, mais aussi son record mensuel de niveau d'eau de 574,28 pieds, qui existe depuis juin 1986.

Ces extrêmes résultent de changements dans le bilan hydrique des Grands Lacs – le mouvement de l'eau entrant et sortant des lacs. Les niveaux d'eau des lacs fluctuent avec le temps, influencé principalement par trois facteurs :la pluie et les chutes de neige sur les lacs, évaporation sur les lacs, et le ruissellement qui pénètre dans chaque lac depuis les terres environnantes par les affluents et les rivières. Le ruissellement est directement affecté par les précipitations sur les terres, couverture neigeuse et humidité du sol.

Les interactions entre ces facteurs entraînent des changements dans la quantité d'eau stockée dans chacun des Grands Lacs. Par exemple, à la fin des années 1990, les températures de l'eau de surface des lacs Supérieur et Michigan-Huron ont augmenté d'environ 2 degrés C. L'eau s'évapore plus rapidement lorsqu'elle est plus chaude, et pendant cette période, les taux d'évaporation étaient près de 30 % supérieurs aux niveaux moyens annuels. Water levels on Lake Michigan-Huron dropped to the lowest levels ever recorded.

Then in 2014 the Midwest experienced an extraordinary cold air outbreak, widely dubbed the "polar vortex." The lakes froze and evaporation rates dropped. Par conséquent, water levels surged.

At roughly the same time, precipitation was increasing. The 2017 Lake Ontario flood followed a spring of extreme overland precipitation in the Lake Ontario and Saint Lawrence River basins. The 2019 flood follows the wettest U.S. winter in history.

What do these trends mean for water levels? In addition to the current onset of record highs, water levels in Lake Erie have been rising earlier in spring and declining earlier in fall. More winter precipitation is falling, often as snow. The snow is melting earlier in response to rising temperatures and shorter winters. The resulting runoff is then amplified in years like 2019 with large springtime rains. The net effect of this combination of hydrological events is that Lake Erie's current water levels are much higher than usual for this time of year.

Le rôle du changement climatique

Great Lakes water levels have varied in the past, so how do we know whether climate change is a factor in the changes taking place now?

Precipitation increases in winter and spring are consistent with the fact that a warming atmosphere can transport more water vapor. Converting water from vapor to liquid and ice releases energy. Par conséquent, increased atmospheric moisture contributes to more precipitation during extreme events. C'est-à-dire, when weather patterns are wet, they are very wet.

Changes in seasonal cycles of snowmelt and runoff align with the fact that spring is coming earlier in a changing climate. Climate models project that this trend will continue. De la même manière, rising lake temperatures contribute to increased evaporation. When weather patterns are dry, this produces lower lake levels.

Wet and dry periods are influenced by storm tracks, which are related to global-scale processes such as El Niño. De la même manière, cold air outbreaks are related to the Arctic Oscillation and associated shifts in the polar jet stream. These global patterns often have indirect effects on Great Lakes weather. It is uncertain how these relationships will change as the planet warms.

Tools for better forecasts

Rapid changes in weather and water supply conditions across the Great Lakes and upper Midwest are already challenging water management policy, engineering infrastructure and human behavior. We are undoubtedly observing the effects of a warming climate in the Great Lakes, but many questions remain to be answered.

The Great Lakes are, collectively, a critical water resource. Government agencies and weather forecasters need new tools to assess how future climate conditions may affect the Great Lakes water budget and water levels, along with better shorter-term forecasts that capture changing conditions.

Innovative techniques, such as incorporating information from snow and soil moisture maps into seasonal water supply forecasts, can help capture a full picture of what is happening to the water budget. The bigger point is that past conditions around the Great Lakes are not a reliable basis for decision-making that will carry into the future.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.