Le changement climatique augmentera la taille des systèmes météorologiques à haute pression bloqués appelés « événements bloquants » qui ont déjà produit certaines des vagues de chaleur les plus meurtrières du 21e siècle, selon une étude de l'Université Rice.

Les événements de blocage atmosphérique sont des latitudes moyennes, systèmes à haute pression qui restent en place pendant des jours, voire des semaines. Selon le moment et l'endroit où ils se développent, des événements bloquants peuvent provoquer des sécheresses ou des averses et des vagues de chaleur ou de froid. Des événements bloquants ont provoqué des vagues de chaleur meurtrières en France en 2003 et en Russie en 2010.

En utilisant les données de deux ensembles de simulations de modèles climatiques complets, Les dynamiciens des fluides de riz Ebrahim Nabizadeh et Pedram Hassanzadeh, et ses collègues ont découvert que la zone d'événements bloquants dans l'hémisphère nord augmentera jusqu'à 17% en raison du changement climatique anthropique. L'étude, qui est disponible en ligne sur Lettres de recherche géophysique , a été co-écrit par Da Yang du Lawrence Berkeley National Laboratory et de l'Université de Californie, Davis, et Elizabeth Barnes de l'Université d'État du Colorado.

Hassanzadeh, un professeur assistant de génie mécanique et de la Terre, sciences de l'environnement et de la planète, utilise le calcul, des modèles mathématiques et statistiques pour étudier les flux atmosphériques liés à un large éventail de problèmes allant des événements météorologiques extrêmes à l'énergie éolienne. Il a déclaré que les chercheurs étaient de plus en plus intéressés à savoir comment le changement climatique pourrait affecter les événements bloquants, mais la plupart des études se sont concentrées sur la question de savoir si les événements de blocage deviendront plus fréquents à mesure que l'atmosphère se réchauffera en raison des émissions de gaz à effet de serre.

"Des études dans le passé ont examiné si vous obteniez plus ou moins d'événements bloquants avec le changement climatique, " at-il dit. " La question que personne n'avait posée est de savoir si la taille de ces événements va changer ou non. Et la taille est très importante car les événements bloquants ont plus d'impact lorsqu'ils sont plus importants. Par exemple, si le système à haute pression s'agrandit, vous allez avoir des vagues de chaleur plus importantes qui touchent plus de gens, et vous allez probablement avoir des vagues de chaleur plus fortes."

Nabizadeh, un étudiant diplômé en génie mécanique à la Brown School of Engineering de Rice, a décidé de répondre à la question il y a deux ans. En utilisant une approche de modélisation hiérarchique, il a commencé par des expériences sur un modèle de turbulence atmosphérique bien plus simple que l'atmosphère réelle.

Le modèle simple, qui capture la dynamique fondamentale des événements de blocage, a permis à Nabizadeh de faire beaucoup d'exploration. Apporter de légères modifications à un paramètre ou à un autre, il a exécuté des milliers de simulations. Ensuite, les données ont été analysées à l'aide d'une puissante technique d'analyse dimensionnelle appelée théorème de Buckingham-Pi, qui est souvent utilisé dans la conception de systèmes d'ingénierie vastes et complexes impliquant des écoulements de fluides.

L'objectif était de trouver une loi d'échelle, une formule mathématique qui décrit la taille d'un événement bloquant à l'aide de variables que les climatologues étudient et comprennent déjà. Nabizadeh a commencé avec des lois d'échelle qui ont été développées pour prédire la taille des conditions météorologiques au jour le jour, mais il a constaté qu'aucune des variables n'était prédictive des événements bloquants.

Sa persévérance a finalement porté ses fruits avec une formule simple qui relie la zone d'événements bloquants à la largeur, latitude et force du courant-jet, qui sont tous bien étudiés et mesurés.

"J'ai donné une conférence à ce sujet récemment, et l'un des gens est venu après et a dit, 'C'est magique, que ces pouvoirs s'additionnent et que soudain vous obtenez la bonne réponse.' Mais il a fallu beaucoup de travail à Ebrahim pour obtenir ce résultat élégamment simple, " il a dit.

À un moment donné, Nabizadeh avait analysé les données de nombreuses simulations et produit une comparaison qui comprenait page après page de chiffres, et Hassanzadeh a déclaré que la découverte de la loi sur l'échelle avait été encouragée par une agence improbable :le Texas Department of Motor Vehicles (DMV).

"Ebrahim est allé au DMV un week-end, et je suis allé au DMV la semaine d'après, et au DMV tu dois t'asseoir et tu n'as rien à faire, " dit-il. " Donc, après avoir regardé ces chiffres pendant des heures, nous avons réalisé que c'était la bonne échelle."

Ils ont également comparé les résultats d'un modèle simple avec la sortie de modèles de plus en plus complexes de la météo et du climat de la Terre. Nabizadeh a déclaré que la loi d'échelle prévoyait des changements dans la taille des futurs événements de blocage hivernal dans des simulations complètes de modèles climatiques avec une précision remarquable.

"Il fonctionne mieux pour les événements d'hiver que pour les événements d'été pour des raisons que nous ne comprenons pas encore, ", a déclaré Nabizadeh. "Nos résultats suggèrent que les études futures devraient se concentrer sur une meilleure compréhension des blocs d'été et également sur la manière dont des événements de blocage plus importants pourraient affecter la taille, l'ampleur et la persistance des phénomènes météorologiques extrêmes comme les vagues de chaleur. »