Une nouvelle modélisation montre que les vagues de chaleur à travers l'Europe ont augmenté à la fois en fréquence et en étendue spatiale au cours du siècle dernier.

L'utilisation d'un ensemble de données d'observation sur 100 ans et des dernières techniques de modélisation des extrêmes climatiques a révélé l'évolution de la dynamique des vagues de chaleur à travers l'Europe sous l'influence du changement climatique.

Les vagues de chaleur peuvent avoir des impacts catastrophiques sur les humains, les habitations et l'environnement. Ils peuvent causer la maladie ou la mort, en particulier pour les personnes fragiles ou âgées, et déclencher des incendies de forêt qui détruisent des biens et de vastes étendues de nature sauvage.

Il est important de comprendre le comportement de ces événements de températures extrêmes dans l'espace et dans le temps pour planifier et gérer les risques présents et futurs. Cependant, la plupart des modélisations pour prédire les futures vagues de chaleur reposent sur les sorties de simulation des modèles climatiques, pas d'observations directes, et utilise des modèles rigides qui peuvent ne pas saisir avec précision la relation de dépendance entre les emplacements spatialement associés dans des conditions extrêmes.

Raphaël Huser et Peng Zhong du Extreme Statistics Research Group de KAUST, en collaboration avec Thomas Opitz de l'Institut national de la recherche agricole, Alimentation et environnement, ont maintenant développé une approche de modélisation qui utilise des enregistrements d'observation pour déterminer plus précisément la dynamique des événements de chaleur extrême.

"Notre groupe s'intéresse à la construction de modèles mathématiquement solides pour évaluer le risque associé au changement climatique, " dit Zhong. " Dans cette étude, nous avons examiné spécifiquement l'impact du changement climatique sur les vagues de chaleur en Europe et développé un modèle pour évaluer l'étendue spatiale des vagues de chaleur en modélisant et en estimant de manière flexible leur force de dépendance qui varie dans le temps."

Le problème avec les modèles statistiques existants est qu'ils sont bons pour capturer les conditions communes ou répandues, mais ils n'ont pas la flexibilité statistique pour capturer avec précision des événements extrêmes rares comme les vagues de chaleur ou les précipitations extrêmes. Le groupe KAUST a développé une gamme de techniques statistiques qui traitent directement ce problème des valeurs extrêmes.

"Notre modèle 'max-infiniment divisible' est suffisamment flexible pour décrire la structure de dépendance entre les valeurs de température élevées, " dit Zhong. " Nous l'utilisons pour dériver la plage de dépendance extrême effective, c'est-à-dire lorsque la distance à laquelle la probabilité que des événements extrêmes se produisent ensemble à deux endroits devient négligeable."

L'exécution de leur modèle pour de grands ensembles de données spatiales a également obligé l'équipe à implémenter leur code sur la plate-forme de supercalcul IBEX de KAUST. À l'aide d'un énorme ensemble de données de température sur 100 ans couvrant une grande partie de l'Europe centrale, le modèle a révélé de nouvelles informations sur la façon dont les vagues de chaleur ont changé au cours du siècle dernier.

"Nos résultats fournissent des preuves statistiques que l'étendue spatiale des vagues de chaleur en Europe s'étend et que la fréquence des vagues de chaleur a également augmenté au cours des cent dernières années, " dit Zhong. " Nous cherchons maintenant à appliquer notre méthodologie pour évaluer les risques d'inondation dans les principaux bassins fluviaux à travers le monde. "