La Californie et d'autres régions du sud-ouest des États-Unis pourraient connaître à l'avenir moins de précipitations hivernales que ne le prévoyaient auparavant les modèles climatiques. Après avoir sondé une erreur persistante dans les modèles largement utilisés, des chercheurs du Pacific Northwest National Laboratory du ministère de l'Énergie estiment que la Californie connaîtra probablement des hivers plus secs à l'avenir que ne le prévoient certains modèles climatiques, ce qui signifie que les résidents peuvent voir moins de ruissellement printanier, des températures printanières plus élevées, et un risque accru d'incendie de forêt dans les années à venir.

Le scientifique de la Terre Lu Dong, qui a dirigé l'étude aux côtés de la scientifique de l'atmosphère Ruby Leung, a présenté ses conclusions à la réunion d'automne de l'American Geophysical Union mardi, 1er décembre et répondra virtuellement aux questions mercredi, 16 décembre.

En tant que simulations imparfaites de systèmes extrêmement complexes, les modèles climatiques d'aujourd'hui comportent des biais et des erreurs. Lorsque les nouvelles générations de modèles s'affinent et deviennent de plus en plus précises, certains biais sont atténués tandis que d'autres persistent. L'un de ces biais de longue durée dans de nombreux modèles est la fausse représentation d'une caractéristique de circulation importante appelée zone de convergence intertropicale, communément appelé ITCZ.

L'ITCZ marque une zone juste au nord de l'équateur terrestre où les alizés du nord-est de l'hémisphère nord se heurtent aux alizés du sud-est de l'hémisphère sud. La lumière du soleil et l'eau chaude réchauffent l'air ici, l'énergisant avec l'humidité qu'il retient pour se déplacer vers le haut.

Au fur et à mesure que l'air monte, il se dilate et se refroidit. La condensation de l'humidité fournit plus d'énergie pour produire des orages avec des précipitations intenses. Depuis l'espace, on peut même voir une épaisse bande de nuages, ininterrompus sur des centaines de kilomètres alors qu'ils se déplacent dans la région.

"L'ITCZ produit le plus fort, longue file de convection persistante dans le monde, " a déclaré Dong. " Cela peut influencer le cycle mondial de l'eau et le climat sur une grande partie de la Terre, " comprenant, elle a ajouté, Le climat californien.

Doubler le biais du modèle climatique

De nombreux modèles climatiques représentent à tort un double FIT :deux bandes apparaissant dans les deux hémisphères au lieu d'une, qui imprègne l'incertitude dans les projections du modèle. Les scientifiques appellent cela le biais du double ITCZ. Les variations des systèmes de vent et de pression qui influencent le FIT ajoutent à cette incertitude.

"Il y a beaucoup d'incertitude dans les précipitations futures de la Californie, " dit Dong, qui a décrit des modèles climatiques qui projettent une gamme d'humidité hivernale dans l'état en moyenne sur plusieurs années, de fortes augmentations à de petites diminutions. "Nous voulons savoir d'où vient cette incertitude afin de mieux prévoir les changements futurs dans les précipitations."

Pour analyser l'effet du double biais ITCZ ​​et créer des projections plus précises, Dong et la scientifique de l'atmosphère Ruby Leung ont analysé les données de près de 40 modèles climatiques, découvrir des liens statistiques et mécanistiques entre le biais et les sorties des modèles. La part du lion des modèles analysés prévoyait une accélération du cycle saisonnier des précipitations en Californie, apportant des hivers plus humides et des saisons d'automne et de printemps plus sèches.

Mou, tendre, la neige blanche repose de chaque côté d'une voie navigable californienne. Les précipitations hivernales comprennent plus que de la pluie, englobant le manteau neigeux dans les zones montagneuses et d'autres facteurs qui influencent les processus climatiques tout au long de l'année.

Moins d'eau, plus de feu

Ces relations découvertes, Dong a dit, jettent désormais le doute sur les estimations des modèles CMIP5 qui prévoyaient des hivers plus humides à l'avenir. Modèles sellés avec un biais double ITCZ ​​plus important, il s'avère, ont tendance à exagérer les hivers plus humides du sud-ouest des États-Unis. Ils sous-estiment également les hivers plus secs dans le bassin méditerranéen, qui présente également des hivers humides prononcés et des étés secs similaires à ceux de la Californie, dans des scénarios de réchauffement climatique.

La correction du biais réduit les projections de précipitations hivernales à un niveau à peu près égal aux hivers actuels de la Californie, s'élevant à peu de changement et pas d'hivers futurs plus humides. Dans le bassin méditerranéen, dit Dong, la correction signifie que le séchage hivernal sera intensifié de 32 pour cent.

"Une implication importante de ce travail, " dit Dong, « est-ce qu'une réduction des précipitations hivernales estimées entraînera probablement une réduction du ruissellement printanier et une augmentation de la température printanière, et les deux augmentent la probabilité de risque d'incendie de forêt en Californie."

Apprendre des modèles climatiques

Bien que l'étude se concentre uniquement sur les précipitations hivernales, dit Leung, ses implications s'étendent à toutes les saisons.

"Les implications ne concernent pas seulement à quel point les choses seront humides ou ne seront pas, " dit Leung. " Quand les gens pensent aux précipitations, ils ont tendance à penser à la quantité de pluie qu'ils recevront. Mais les précipitations ont beaucoup d'implications, comme le manteau neigeux dans les régions montagneuses, par exemple, et cela signifie que tous les changements que nous voyons dans les précipitations hivernales auront des implications ultérieures pour le printemps ou même l'été. Les impacts n'affectent pas seulement l'hiver; ils se feront sentir tout au long de l'année."

Les résultats ne sont pas de bon augure pour la production agricole, comme plus d'un tiers des légumes du pays sont cultivés sur le sol californien, et les deux tiers de ses fruits et noix sont cultivés dans des fermes californiennes, selon le ministère californien de l'Alimentation et de l'Agriculture. Amandes et raisins, deux cultures particulièrement gourmandes en eau, figuraient parmi les principaux produits de base de l'État, totalisant 11,5 milliards de dollars en 2019.

Plus de 4 millions d'acres et près de 10, 500 structures incendiées au cours de la saison 2020 des incendies de forêt dans l'État. La saison des incendies s'est allongée, selon Cal Fire, qui cite les températures printanières plus chaudes comme l'une des raisons pour lesquelles les forêts sont désormais plus sensibles aux incendies de forêt.

Dong et ses partenaires de recherche espèrent que les résultats informeront mieux les groupes de gestion des ressources alors qu'ils se préparent pour les prochaines saisons de feux de forêt et planifient des hivers plus secs que prévu.

Le double biais ITCZ ​​est prédominant dans tous les modèles climatiques CMIP5, dit Leung, ainsi que les modèles CMIP6, la génération la plus récente, bien que ces derniers n'aient pas été pris en compte dans ce travail. "Si vous regardez l'ensemble des modèles, " dit Leung, "vous voyez des biais assez similaires."