Les scientifiques du laboratoire national d'Oak Ridge du ministère de l'Énergie et d'une douzaine d'autres instituts de recherche internationaux ont produit l'ensemble de projections le plus élaboré à ce jour qui illustre les futurs possibles pour les principales régions de mousson.

Plusieurs régions du monde planifient la production d'énergie, pratiques agricoles et autres efforts économiques essentiels basés sur l'arrivée annuelle des moussons, ce qui entraîne un changement saisonnier dans la direction des vents qui fournit des périodes de précipitations régulières. Cependant, des émissions incontrôlées de gaz à effet de serre pourraient perturber ces événements traditionnellement prévisibles.

En utilisant RegCM4, la dernière version d'un modèle climatique régional populaire développé par le Centre international de physique théorique en Italie, l'équipe a effectué une série de simulations pour projeter et évaluer les changements dans neuf régions de mousson sur cinq continents. Les chercheurs ont conçu les simulations avec une grille serrée de chaque région contenant un espacement de moins de 16 miles, qui a fourni un niveau de détail substantiel.

L'équipe, dans le cadre d'un effort mondial appelé l'expérience de réduction d'échelle régionale coordonnée, ou CORDEX, a publié ses conclusions dans Dynamique climatique .

"C'est la première fois qu'un modèle climatique régional est utilisé pour fournir une vue globale des changements dans les moussons, " a déclaré l'auteur principal Moetasim Ashfaq, un scientifique en informatique climatique à l'ORNL. « Il a fallu beaucoup de temps et d'efforts pour compiler et analyser un tel profil, données haute résolution, et ces simulations détaillées n'auraient pas été possibles sans une collaboration internationale significative."

Les chercheurs de l'ORNL ont simulé la région de la mousson en Asie du Sud à l'aide des ressources de l'environnement de calcul et de données pour la science du laboratoire et du cluster de calcul Eos, et le reste des simulations ont été menées dans divers autres centres de calcul. L'équipe a découvert des points communs dans les réponses régionales de la mousson à l'augmentation des émissions de gaz à effet de serre. Ces réponses comprenaient des retards d'apparition de la mousson, des moussons plus courtes et des fluctuations saisonnières plus intenses.

Les simulations ont prédit et comparé les changements qui se produiraient dans différents scénarios fournis par le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat, ou GIEC, connu sous le nom de Représentation Concentration Pathway, ou RCP8.5 et RCP2.6.

RCP8.5 suppose que les émissions de carbone suivent un scénario « business as usual » sans intervention politique, alors que le RCP2.6 est basé sur des augmentations beaucoup plus faibles des émissions avec des politiques d'atténuation agressives. Bien que les modèles de mousson changeront probablement pour les deux RCP, les simulations ont révélé que la quantité de changement serait probablement minime sous RCP2.6 mais pourrait être importante sous RCP8.5.

« Si les émissions sont réduites sur la base du RCP2.6 jusqu'en 2100, les simulations montrent que le long, des changements préjudiciables dans les comportements de mousson peuvent être évités pour la plupart, " a déclaré Ashfaq. " Si vous regardez le meilleur des cas, nous voyons encore des changements, mais ils sont peu différents de la variation typique d'une année sur l'autre des moussons régionales à laquelle les communautés sont déjà habituées. »

Des saisons de changement

Sept des neuf régions de mousson ont montré un retard progressif du début de la mousson avec une augmentation continue des émissions mondiales, ce qui pourrait avoir des conséquences de grande envergure qui affecteront directement environ les deux tiers de la population mondiale d'ici la fin de ce siècle. Contrairement aux régions qui reçoivent des quantités relativement égales de précipitations en toutes saisons, les régions de mousson fortement peuplées reçoivent 60 à 70 % de leurs précipitations pendant la mousson d'été.

"Les simulations RCP8.5 révèlent des retards importants dans le début des saisons des pluies qui se répercutent sur de nombreux aspects de la vie quotidienne dans ces régions, " a dit Ashfaq. " Par exemple, une mousson qui commence généralement la première semaine de juin en Asie du Sud et en Afrique de l'Ouest peut être retardée de 15 (jours) à 20 jours ou même d'un mois entier dans certaines parties de ces régions d'ici la fin du 21e siècle.

Bien que les simulations aient également montré un retard dans la fin de la saison des pluies, autrement connu sous le nom de disparition de la mousson, ce changement n'était pas aussi dramatique que le retard du début de la mousson, raccourcir la durée de toute la saison de la mousson. Les chercheurs ont également découvert que les régions de mousson touchées sont susceptibles de voir plus de précipitations au cours de cette période, entraînant des pluies plus intenses. Inversement, le reste de l'année connaîtrait des périodes sèches plus longues.

Cette saisonnalité accrue pourrait exacerber la prévalence des inondations, sécheresses, feux de forêt et autres événements climatiques extrêmes qui posent déjà des défis à ces régions. Des changements importants dans le comportement de la mousson pourraient contribuer à des épidémies de maladies à transmission vectorielle, comme le choléra, la dengue et le paludisme.

Étant donné que les activités agricoles dans les régions de mousson sont généralement programmées pour coïncider avec le début et la fin périodiques de la saison des pluies, ces facteurs pourraient altérer la production de rendements des cultures dépendant de la pluie.

« Plus de la moitié de l'approvisionnement mondial en café arabica est produit au Brésil, et plus de 70 % du cacao utilisé pour la fabrication du chocolat provient d'Afrique de l'Ouest, considérant que plus d'un tiers des exportations de riz proviennent de l'Inde et du Pakistan, " A déclaré Ashfaq. " Si l'agriculture régionale est soumise à des retards de mousson et à des saisons des pluies plus courtes, la production de ces types de produits sera réduite et aura un impact significatif sur l'économie mondiale."

De nombreux pays situés dans ces régions dépendent de l'hydroélectricité pour produire de l'électricité, dont le Brésil, qui produit 75 % de son énergie via cette méthode. Des saisons de mousson plus courtes ne fourniraient pas suffisamment de précipitations au bon moment pour fournir une électricité adéquate sans réviser les opérations actuelles.

Un équilibre délicat

En plus d'identifier les changements potentiels de mousson et leurs implications, l'équipe a également étudié les causes profondes de ces changements.

En l'absence de systèmes météorologiques organisés et d'un apport d'humidité soutenu, la saison de pré-mousson relativement sèche ne reçoit que des pluies intermittentes et convectives, qui est entraîné thermiquement. Les terres de ces régions se réchauffent chaque année pendant la période précédant la mousson, atteignant généralement des températures de surface de 120 degrés Fahrenheit. La combinaison des précipitations convectives réchauffant la haute atmosphère et des conditions de surface chaudes réchauffant la basse atmosphère provoque des disparités entre l'air chaud sur la terre et l'océan qui forcent la saison sèche à céder la place aux pluies de mousson.

Cependant, les simulations ont révélé qu'une augmentation continue des émissions mondiales rendra l'environnement d'avant la mousson moins propice aux précipitations convectives, ce qui retardera le réchauffement de la haute atmosphère et le passage de la saison sèche à la saison des pluies. Les chercheurs ont déterminé que l'un des facteurs clés qui réduira les précipitations convectives pendant la période précédant la mousson est la formation d'une couche limite plus profonde et moins saturée - une partie de la basse atmosphère où l'humidité et l'énergie sont échangées entre la terre et l'atmosphère.

"La force ascendante nécessaire pour soulever les particules d'air à leur niveau de convection libre augmente avec la profondeur de la couche limite, " a dit Ashfaq. " Et plus l'atmosphère est chaude, plus il faut d'humidité pour l'instabilité convective, ce qui est essentiel pour le développement des orages. Il est difficile de satisfaire à l'exigence pendant la période précédant la mousson en raison de l'apport d'humidité limité lorsque les vents s'éloignent de la terre."

L'équipe apportera ses simulations CORDEX au chapitre sur le changement climatique régional de la prochaine évaluation du GIEC.