La Terre porte de nombreux signes d'influence humaine, d'un réchauffement qui dépasse les températures préindustrielles à une montée de la mer. Ajouter à cette liste, maintenant, l'influence humaine sur le calendrier du cycle de l'eau de la Terre, révélé par une nouvelle étude menée par des chercheurs du Pacific Northwest National Laboratory du département de l'Énergie des États-Unis.

La recherche, publié cette semaine dans la revue Nature Changement Climatique , épluche des couches de bruit climatologique pour découvrir un signal clair :de 1979 à 2019, l'augmentation des gaz à effet de serre et la réduction des aérosols d'origine humaine ont déclenché un retard d'environ quatre jours des précipitations saisonnières sur les terres tropicales et le Sahel. Le décalage pourrait signifier un retard de la production agricole, vagues de chaleur exacerbées, et aggravation des feux de forêt, entre autres conséquences.

"Le réchauffement climatique que nous avons vu a déjà été attribué aux activités humaines avec une grande confiance, " a déclaré la scientifique de l'atmosphère Ruby Leung, qui a co-écrit l'étude. "Mais, historiquement, nous n'avons pas vraiment réussi à cerner l'empreinte de l'activité humaine dans le cycle hydrologique. Cette étude montre que, Oui, l'apparition tardive des pluies de mousson, couplé au réchauffement futur projeté par les modèles climatiques, a déjà vu le jour."

Plus d'humidité

Ironiquement, le retard de pluie est causé par une atmosphère de plus en plus humide. Alors que les gaz à effet de serre réchauffent la surface de la Terre, plus de vapeur d'eau pénètre dans l'atmosphère. Cette humidité ajoutée augmente la quantité d'énergie nécessaire pour chauffer l'atmosphère pendant la transition du printemps à l'été, ce qui peut changer le calendrier des saisons des pluies.

"Quand il y a plus de vapeur d'eau dans l'atmosphère, il devient plus océanique, " a déclaré le scientifique de la Terre et premier auteur Fengfei Song. " Et nous savons que l'océan met plus de temps à se réchauffer que l'atmosphère. Plus d'humidité signifie qu'il faudra plus de temps à l'atmosphère pour absorber l'énergie et produire des précipitations. »

Aérosols d'origine humaine, comme les particules produites par la combustion de combustibles fossiles, ont tendance à refléter la lumière du soleil. Ceux-ci refroidissent l'atmosphère et sapent la tendance au réchauffement causé par les gaz à effet de serre.

Mais, alors que les concentrations d'aérosols continuent de baisser en raison des efforts visant à améliorer la qualité de l'air, une partie de cet effet de refroidissement est perdue, qui aggrave à la fois le réchauffement et le retard des pluies de mousson au cours des dernières décennies, selon l'étude.

Si les concentrations d'aérosols continuent de baisser et que les concentrations de gaz à effet de serre continuent d'augmenter, le retard s'allongera à l'avenir, dit Leung. Les auteurs de l'étude prévoient que, d'ici la fin du siècle, la saison des pluies pourrait être encore retardée de plus de cinq jours sur les terres tropicales du nord et de plus de huit jours sur le Sahel.

"Pour les régions de mousson, comme l'Inde, avec une économie agraire, " dit Leung, « un début tardif des précipitations estivales pourrait dévaster la production agricole et mettre en péril les moyens de subsistance de grandes populations, à moins que les agriculteurs ne reconnaissent et ne s'adaptent aux changements à long terme au milieu de la date de début de la mousson très variable."

Qu'est-ce que le cycle hydrologique ?

La majeure partie de l'eau de la Terre se trouve dans l'océan. La lumière du soleil chauffe la mer, et une partie de cette eau monte de la surface sous forme de vapeur. Cette vapeur d'eau, ainsi que l'eau transpirée des plantes et l'eau évaporée du sol, peut se condenser et produire des nuages ​​et des précipitations lorsqu'il rencontre de l'air ascendant.

Les courants d'air ascendants sont les plus forts sous les tropiques, où le rayonnement solaire est le plus fort. Regardez notre planète depuis l'espace et vous verrez le produit de ces puissants, courants d'air riches en humidité :bande de pluie emblématique de la Terre, vigoureuse avec orages et averses, encerclant la planète en son milieu.

Au fur et à mesure que les saisons changent et que le Soleil migre entre les hémisphères, la bande de pluie bouge. Quand la bande atteint la terre, il marque le début de la saison des moussons, fournir un approvisionnement en eau suffisant pour les forêts tropicales et les grandes populations qui vivent à l'intérieur et à proximité.

Dans un monde réchauffé par l'activité humaine, une atmosphère plus chargée d'humidité stocke plus d'énergie, retardant le mouvement de la bande de pluie et le début des pluies de mousson.

Un signal parmi le bruit

Les chercheurs ont d'abord projeté le retard de la pluie grâce à la modélisation climatique il y a environ une décennie. Être capable de signaler le retard dans le dossier d'observation, cependant, s'est avérée difficile. On ne se contente pas de mesurer les précipitations mondiales; la difficulté, dit Leung, est double.

D'abord, démêler l'influence d'origine humaine de la variabilité quotidienne ou annuelle du climat de la Terre est un travail ardu. Pensez à essayer de localiser l'onde audio caractéristique d'une seule voix dans un enregistrement rempli de bavardages en arrière-plan.

"La température et les précipitations ne sont pas les mêmes chaque année, " a déclaré Leung. "Il y a une énorme quantité de variabilité."

Le deuxième défi vient de la collecte des données. Là où le record historique de la température mondiale est de longue date, riche en données, et directement mesuré, le record des précipitations mondiales est relativement court et entaché d'incertitude.

Les satellites mesurent indirectement les précipitations mondiales en détectant l'énergie réfléchie par les nuages ​​et les gouttes de pluie, qui imprègne un certain degré d'incertitude. L'utilisation généralisée des satellites a commencé à la fin des années 1970, laissant un record de seulement plusieurs décennies.

La découverte du signal de retard enfoui dans le bruit de la variabilité climatique est intervenue alors que les données mondiales sur les précipitations sont devenues de plus en plus disponibles et que les modèles climatiques sont devenus plus robustes. En utilisant huit ensembles de données d'observation couplés à 243 simulations réalisées à travers plusieurs modèles, les auteurs de l'étude ont enfin pu montrer que les précipitations avaient bel et bien été retardées au printemps dans l'hémisphère nord.

Une grande partie du changement saisonnier est le résultat du développement économique de l'après-Seconde Guerre mondiale qui a entraîné une augmentation des émissions de gaz à effet de serre et, ensuite, une réduction des émissions d'aérosols à partir des années 1980, selon l'étude. L'activité humaine n'était pas le seul moteur du retard, toutefois. Variabilité décennale de la température de surface de la mer, entre autres facteurs, peut également avoir contribué au décalage saisonnier.