Il y a huit jours, il a plu sur l'océan Pacifique occidental près du Japon. Il n'y avait rien de particulièrement remarquable à propos de cet événement pluvieux, pourtant il a fait de grosses vagues à deux reprises.

D'abord, il a perturbé l'atmosphère de la bonne manière pour déclencher une ondulation dans le courant-jet - une rivière de vents très forts dans la haute atmosphère - que les scientifiques de l'atmosphère appellent une onde de Rossby (ou une onde planétaire). Puis la vague a été guidée vers l'est par le courant-jet vers l'Amérique du Nord.

En chemin, la vague s'est amplifiée, jusqu'à ce qu'il se brise comme le fait une vague océanique lorsqu'elle s'approche du rivage. Lorsque la vague a éclaté, elle a créé une région de haute pression qui est restée stationnaire sur le nord-ouest de l'Amérique du Nord au cours de la semaine dernière.

C'est là que notre événement de pluie inoffensif a de nouveau fait des vagues :la région verrouillée de l'air à haute pression a déclenché l'une des vagues de chaleur les plus extraordinaires que nous ayons jamais vues, fracassant des records de température dans le nord-ouest du Pacifique des États-Unis et dans l'ouest du Canada jusqu'à l'Arctique. Lytton en Colombie-Britannique a atteint 49,6 cette semaine avant de subir un incendie de forêt dévastateur".

Qu'est-ce qui fait une canicule ?

Bien que cette vague de chaleur ait été extraordinaire à bien des égards, sa naissance et son évolution ont suivi une séquence bien connue d'événements qui génèrent des vagues de chaleur.

Les vagues de chaleur se produisent lorsque la pression atmosphérique est élevée au niveau du sol. La haute pression est le résultat de la pénétration de l'air dans l'atmosphère. Au fur et à mesure que l'air descend, la pression augmente, comprimer l'air et le réchauffer, comme dans une pompe à vélo.

L'air qui coule a un grand effet de réchauffement :la température augmente de 1 degré tous les 100 mètres où l'air est poussé vers le bas.

Les systèmes anticycloniques font partie intégrante d'une onde de Rossby atmosphérique, et ils voyagent avec la vague. Les vagues de chaleur surviennent lorsque les systèmes à haute pression cessent de bouger et affectent une région particulière pendant un temps considérable.

Quand cela arrive, le réchauffement de l'air en s'affaissant seul peut être encore intensifié par le sol chauffant l'air, ce qui est particulièrement puissant si le sol était déjà sec. Dans le nord-ouest des États-Unis et l'ouest du Canada, les vagues de chaleur sont aggravées par le réchauffement produit par l'air qui descend après avoir traversé les montagnes Rocheuses.

Comment les vagues de Rossby déterminent la météo

Cela laisse deux questions :Qu'est-ce qui fait qu'un système à haute pression, et pourquoi ça s'arrête de bouger ?

Comme nous l'avons mentionné plus haut, un système anticyclonique fait généralement partie d'un type spécifique de vague dans l'atmosphère, une vague de Rossby. Ces vagues sont très fréquentes, et ils se forment lorsque l'air est déplacé au nord ou au sud par les montagnes, d'autres systèmes météorologiques ou de vastes zones de pluie.

Les vagues de Rossby sont les principaux moteurs de la météo en dehors des tropiques, y compris le temps changeant dans la moitié sud de l'Australie. Parfois, les vagues deviennent si grosses qu'elles se renversent et se brisent. Le déferlement des vagues participe intimement à leur immobilité.

Surtout, tout comme pour l'événement récent, les germes des ondes de Rossby qui déclenchent les vagues de chaleur se trouvent à plusieurs milliers de kilomètres à l'ouest de leur emplacement. Donc pour le nord-ouest de l'Amérique, c'est le Pacifique occidental. Les vagues de chaleur australiennes sont généralement déclenchées par des événements dans l'Atlantique à l'ouest de l'Afrique.

Une autre caractéristique importante des vagues de chaleur est qu'elles s'accompagnent souvent de fortes précipitations plus près de l'équateur. Lorsque le sud-est de l'Australie connaît des vagues de chaleur, le nord de l'Australie connaît souvent de la pluie. Ces événements pluvieux ne sont pas seulement des effets secondaires, mais ils renforcent et prolongent activement les vagues de chaleur.

Que signifiera le changement climatique pour les vagues de chaleur ?

Comprendre la mécanique des causes des vagues de chaleur est très important si nous voulons savoir comment elles pourraient changer à mesure que la planète se réchauffe.

Nous savons que l'augmentation du dioxyde de carbone dans l'atmosphère augmente la température moyenne à la surface de la Terre. Cependant, alors que ce réchauffement moyen est à l'origine des canicules, les températures extrêmement élevées sont produites par les mouvements de l'atmosphère dont nous avons parlé plus tôt.

Alors pour savoir comment les canicules vont changer à mesure que notre planète se réchauffe, nous devons savoir comment le changement climatique affecte les événements météorologiques qui produire eux. C'est une question beaucoup plus difficile que de connaître l'évolution de la température moyenne mondiale.

Comment les événements qui ensemencent les vagues de Rossby vont-ils changer ? Comment les courants-jets changeront-ils ? Est-ce que d'autres vagues deviendront assez grosses pour se briser ? Les systèmes à haute pression resteront-ils au même endroit plus longtemps ? Les précipitations associées deviendront-elles plus intenses, et comment cela pourrait-il affecter les vagues de chaleur elles-mêmes ?

Nos réponses à ces questions sont jusqu'à présent quelque peu rudimentaires. Cela s'explique en grande partie par le fait que certains des processus clés impliqués sont trop détaillés pour être explicitement inclus dans les modèles climatiques actuels à grande échelle.

Les modèles climatiques s'accordent sur le fait que le réchauffement climatique modifiera la position et la force des courants-jets. Cependant, les modèles ne sont pas d'accord sur ce qu'il adviendra des vagues de Rossby.

Du changement climatique au changement climatique

Il y a une chose dont nous sommes sûrs :nous devons améliorer notre jeu pour comprendre comment le conditions météorologiques change à mesure que notre planète se réchauffe, parce que la météo est ce qui a le plus d'impact sur les humains et les systèmes naturels.

Pour faire ça, nous devrons construire des modèles informatiques du climat mondial qui incluent explicitement certains des moindres détails de la météo. (Dans les moindres détails, nous voulons dire quelque chose d'environ un kilomètre.) Cela nécessitera à son tour des investissements dans d'énormes quantités de puissance de calcul pour des outils tels que notre modèle climatique national, l'Australian Community Climate and Earth System Simulator (ACCESS), et les projets d'infrastructure de calcul et de modélisation de la Stratégie nationale d'infrastructure de recherche concertée (NCRIS) qui la soutiennent.

Nous devrons également briser les frontières artificielles entre le temps et le climat qui existent dans nos recherches, notre éducation et notre conversation publique.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.