Pendant trois saisons cycloniques d'affilée, des tempêtes avec des précipitations record ont provoqué des inondations catastrophiques dans le sud des États-Unis :Harvey en 2017, Florence en 2018 et Imelda en 2019.

Une nouvelle analyse des chercheurs de Princeton explique pourquoi cette tendance devrait se poursuivre avec le réchauffement climatique. La teneur en humidité plus élevée de l'air plus chaud et la vitesse croissante du vent des tempêtes concourent à produire des tempêtes plus humides, les chercheurs ont rapporté dans une étude publiée le 18 octobre dans le La nature Journal des partenaires Science du climat et de l'atmosphère .

"Les changements potentiels dans la fréquence d'occurrence et les taux de précipitations des cyclones tropicaux sont des préoccupations majeures pour les risques d'inondation aux États-Unis, en particulier pour les régions urbaines le long des côtes du Golfe et de l'Atlantique, " a déclaré le co-auteur James Smith, William et Edna Macaleer de Princeton, professeur d'ingénierie et de sciences appliquées. "Cette étude constitue une étape importante dans la compréhension du problème du taux de précipitations; le tableau est celui dans lequel les changements dans les précipitations extrêmes devraient être soigneusement examinés dans l'évaluation des risques d'inondation."

Les résultats aident à résoudre un casse-tête qui a émergé des récentes études de modélisation climatique. Les modèles prévoient que d'ici la fin du siècle, les taux de précipitations des ouragans augmenteront jusqu'à deux fois plus vite que prévu en raison de l'augmentation de l'humidité due à la seule augmentation des températures de surface de la mer. L'équipe de Princeton voulait comprendre quelles autres forces pourraient contribuer aux tempêtes plus humides.

"Une augmentation prévue dépassant la simple théorie nous a donné un peu d'inconfort, parce que nous ne faisons confiance à nos prédictions que dans la mesure où nous pouvons les comprendre, et dans la mesure où ils apparaissent dans les observations, " a déclaré le co-auteur Gabriel Vecchi, professeur de géosciences et du Princeton Environmental Institute.

Les chercheurs soupçonnaient que le vent pourrait jouer un rôle. Les modèles climatiques prévoient également que les vents des tempêtes tropicales se renforceront à mesure que les températures augmenteront, et des études d'observation ont montré que les tempêtes avec des vents plus forts ont tendance à produire des taux de précipitations plus élevés. Vecchi et ses collègues ont estimé qu'une combinaison de températures de surface de la mer plus élevées et de tempêtes plus fortes pourrait expliquer les augmentations prévues des taux de précipitations.

Pour tester cette hypothèse, auteur principal de l'étude Maofeng Liu, chercheur associé postdoctoral en génie civil et environnemental, a conçu une approche pour isoler l'effet de l'augmentation de la vitesse du vent :il a considéré les taux de précipitations des tempêtes projetées dans des groupes séparés en fonction de l'intensité du vent.

Pour chacun des six bassins océaniques où se forment les cyclones tropicaux, Liu a regroupé les tempêtes en fonction de leurs vitesses de vent maximales soutenues :tempêtes tropicales, avec des vents entre 39 et 73 milles à l'heure; et les ouragans des catégories Saffir-Simpson 1 à 5, avec les catégories 4 et 5 regroupées en raison du plus petit nombre d'orages à ce niveau d'intensité.

Liu a utilisé cette méthode de rééchantillonnage pour analyser plus de 4, 000 tempêtes simulées dans les conditions climatiques actuelles et futures. L'approche a révélé qu'à l'intérieur de chaque catégorie d'intensité de tempête, l'augmentation des taux de précipitations avec la hausse des températures s'aligne bien sur l'augmentation par degré Celsius de réchauffement attendue selon la thermodynamique classique (environ 7 %). Ce n'est que lorsque les tempêtes de toutes intensités ont été regroupées que les taux de précipitations ont semblé dépasser ce qui devrait se produire en raison des seules augmentations de température.

"Nous avons découvert que non seulement la capacité de rétention d'une tempête pour la vapeur d'eau augmentait à cause du réchauffement climatique, " dit Liu, "mais aussi que les tempêtes devenaient plus fortes et contribuaient à des taux de précipitations plus élevés."

Vecchi a noté que plusieurs études ont montré que la probabilité actuelle d'une tempête comme l'ouragan Harvey est deux fois plus élevée en raison du réchauffement climatique. "Cette étude fait une déclaration sur l'avenir, " dit-il. " Mais nous avons cette convergence, où nos observations commencent à montrer l'augmentation des précipitations que nos modèles prédisent depuis un certain temps, et maintenant, nous avons également une compréhension théorique claire de la raison pour laquelle cela devrait se produire. »