Fin août, l'ouragan Ida de catégorie quatre a ravagé la Louisiane et causé d'énormes dégâts dans le nord-est en raison des inondations. De nombreuses maisons dans les deux régions ont été détruites et des pannes de courant prolongées se sont produites. Alors qu'Ida se dirigeait vers le nord, il a engendré des tornades, record de précipitations, inondations massives, et a fait 82 morts. Est-il possible de déterminer dans quelle mesure le changement climatique a influencé un événement extrême comme Ida ?

Aujourd'hui, comme les événements météorologiques extrêmes se produisent plus fréquemment, les gens demandent régulièrement si elles sont causées par le changement climatique. Il y a dix ans, les scientifiques auraient eu du mal à répondre à cette question. Aujourd'hui, un nouveau type de recherche appelé science de l'attribution peut déterminer, pas si le changement climatique a causé un événement, mais si le changement climatique a rendu certains événements extrêmes plus graves et plus susceptibles de se produire, et si oui, de combien. Il y a toujours eu des événements météorologiques extrêmes causés par de nombreux facteurs naturels, mais le changement climatique augmente le nombre et la force de ces événements. Maintenant, il est possible de quantifier plus précisément l'influence du changement climatique, cependant, déterminer que le changement climatique a contribué à un événement ne signifie pas qu'il a causé l'événement.

Que peut nous dire la science de l'attribution ?

Un article de 2004 intitulé « Contribution humaine à la vague de chaleur européenne de 2003 » est généralement considéré comme la première étude scientifique sur l'attribution. Il a modélisé dans quelle mesure les gaz à effet de serre d'origine humaine augmentaient la probabilité de la vague de chaleur historique de 2003 en Europe.

Aujourd'hui, l'initiative World Weather Attribution (WWA), une collaboration de scientifiques du monde entier, effectue des analyses en temps réel des événements extrêmes juste après qu'ils se produisent pour déterminer dans quelle mesure le changement climatique y a joué un rôle. La science de l'attribution détermine la probabilité ou la gravité d'un événement particulier qui se produit aujourd'hui par rapport à la façon dont il aurait pu se dérouler dans un monde imaginaire que les humains n'ont pas réchauffé. Mais parce que la variabilité naturelle joue toujours un rôle aussi, même s'il s'avère qu'un événement extrême a été rendu plus probable par le changement climatique, cela ne signifie pas nécessairement que la probabilité que ce type d'événement se produise chaque année augmentera.

Comment ça marche?

En cas d'événement météorologique extrême, les scientifiques déterminent d'abord la fréquence à laquelle un événement de cette ampleur pourrait se produire sur la base de données historiques et d'observation. Il est important d'avoir de bonnes données d'observation qui remontent à loin. La WWA dit que l'ensemble de données devrait remonter au moins aux années 1950, idéalement au 19ème siècle. Certains types d'événements extrêmes peuvent être analysés plus précisément que d'autres. Ceux avec de longs enregistrements d'observation qui peuvent être simulés par des modèles informatiques, notamment celles liées à la température, comme les vagues de chaleur, offrir le plus de certitude dans les études d'attribution.

Les études d'attribution exécutent ensuite des modèles climatiques identiques selon deux scénarios. En premier, les concentrations de gaz à effet de serre sont maintenues constantes à un certain niveau par rapport au passé avant que les humains ne commencent à brûler des combustibles fossiles, et le modèle climatique est écrasé, dire, une période de 150 ans. C'est ce qu'on appelle le « monde contrefactuel », le monde qui aurait pu être. Pour le deuxième scénario, le modèle climatique remonte à nouveau dans le temps, brancher les concentrations réelles de gaz à effet de serre pour chaque année à mesure qu'elles augmentaient au fil du temps. En comparant les résultats des deux scénarios modélisés, les scientifiques peuvent estimer à quel point les émissions humaines dues à l'activité des combustibles fossiles ont changé les chances. Des méthodes statistiques sont ensuite utilisées pour quantifier les différences de gravité et de fréquence de l'événement.

Par exemple, si l'événement extrême se produit deux fois plus souvent dans le modèle climatique actuel que dans le modèle climatique contrefactuel, il est alors déterminé que le changement climatique a rendu l'événement deux fois plus probable qu'il ne l'aurait été autrement dans un monde sans émissions d'origine humaine.

Les limites des analyses d'attribution

En raison de la variabilité naturelle, cependant, faire des analyses d'attribution d'événements de précipitations extrêmes comme l'ouragan Ida est plus difficile, selon le climatologue Radley Horton, de l'Observatoire de la Terre Lamont-Doherty de la Columbia Climate School. "Ce n'est pas facile d'attribuer des événements de pluie extrême comme celui-ci, bien que les gens le fassent à coup sûr, " Il a dit. " C'est parce que la variabilité naturelle des précipitations extrêmes d'une année à l'autre dans un endroit est beaucoup plus grande, ce qui rend plus difficile de voir le signal du changement climatique par rapport au bruit de la variabilité."

Les modèles climatiques sont également moins fiables pour les précipitations extrêmes car ils fonctionnent avec des grilles qui couvrent de vastes zones spatiales; par exemple, 100 milles sur 100 milles. Pour chaque case de la grille, il y a un nombre qui représente tout :la température, précipitation, et la vitesse du vent, sans les différencier. Précipitations extrêmes, cependant, tombe souvent dans des bandes géographiques relativement étroites. Les précipitations les plus extrêmes, par exemple, pourrait se produire dans une bande de 40 milles de large, et dans la plupart des modèles climatiques, la zone de grille est plus grande que 40 milles.

"Le modèle climatique ne peut rien vous dire à une échelle spatiale plus fine que sa grille, il ne peut donc pas vraiment capturer les événements de précipitations extrêmes, " dit Horton. Il a ajouté, "Maintenant, les résultats d'attribution sont plus robustes pour les vagues de chaleur, conditions changeant progressivement qui couvrent une vaste zone comme l'élévation du niveau de la mer, température moyenne mondiale, ou l'étendue de la banquise arctique. Essayer de quantifier dans quelle mesure le changement climatique a augmenté les précipitations extrêmes est toujours un défi et fait l'objet d'une recherche active."

Les modèles climatiques n'ont actuellement pas une résolution spatiale suffisamment fine pour traiter les nombreux aspects des précipitations extrêmes, en grande partie parce qu'ils manquent de puissance de calcul suffisante. En outre, ils sont limités par ce que les scientifiques ignorent encore sur les relations entre les différents composants du système atmosphérique que le changement climatique peut modifier de manière imprévisible – des processus clés qui pourraient interagir pour déclencher de nouveaux comportements à mesure que les gaz à effet de serre augmentent et que les températures augmentent.

À l'avenir, cependant, la science de l'attribution deviendra probablement plus définitive. "Tous les cinq à dix ans, nous avons plus d'années de données, nous sommes donc mieux en mesure d'estimer le risque de base, car on parle d'événements très rares, " a déclaré Horton. "Nous aurons également de nouveaux produits de données comme des satellites qui peuvent nous aider à regarder les températures des nuages ​​et à estimer les précipitations dans des endroits où il n'y a peut-être pas beaucoup de stations météorologiques. Mais je pense que ce qui est encore plus important, c'est qu'à mesure que notre puissance de calcul augmente, ces grilles deviendront de plus en plus fines. Nous aurons des modèles à plus haute résolution."

Alors que les études d'attribution sont limitées lorsqu'il s'agit de déterminer dans quelle mesure le changement climatique affecte les événements de précipitation, l'essentiel est que le changement climatique a rendu de nombreux types d'événements extrêmes plus courants qu'ils ne l'étaient par le passé.

Et pour n'importe quelle tempête donnée, comme Ida, il existe un fort potentiel de précipitations plus abondantes car une atmosphère qui se réchauffe retient plus d'humidité. Les scientifiques sont confiants dans leurs projections selon lesquelles les événements de précipitations extrêmes sont en augmentation, et qu'ils seront un problème croissant à l'avenir parce que les tendances observées ont été si importantes dans tant d'endroits. Mais il existe encore de grandes incertitudes quant à la gravité des extrêmes supérieurs, ce qui est essentiel pour savoir planifier, éviter les dommages économiques, et sauver des vies.

Autres facteurs, trop, jouer un rôle dans la création d'une catastrophe naturelle. Selon la WWA, sont d'abord les conditions météorologiques. Deuxièmement, l'exposition à l'événement :combien de personnes et combien de biens se trouvent dans les zones dangereuses. Et enfin, vulnérabilité—les attributs et les circonstances d'une population ou d'un système qui le rendent vulnérable aux impacts de l'événement.

Parfois, les analyses d'attribution constatent que les événements extrêmes n'ont pas nécessairement été exacerbés par le changement climatique, mais plutôt par l'exposition et la vulnérabilité de la population. Par exemple, alors que de plus en plus d'Américains construisent des maisons dans des zones à haut risque d'inondations et d'incendies de forêt, les dommages catastrophiques qui se produisent sont dus à une confluence de facteurs, tels que des étés plus chauds et plus secs qui augmentent le risque d'incendie de forêt ou un manque de réglementations gouvernementales pour la construction dans les plaines inondables.

La science de l'attribution au travail

En juillet, Allemagne, La Belgique, Luxembourg, et les Pays-Bas ont connu des inondations catastrophiques en raison de précipitations record lors d'une tempête qui a tué 220 personnes. Selon l'histoire de la région, il y avait une chance sur 400 qu'autant de précipitations tombent au cours d'une année donnée. Mais une analyse d'attribution de la WWA a révélé que le changement climatique induit par l'homme rendait l'événement 1,2 à 9 fois plus probable qu'il ne l'aurait été il y a 100 ans. Le réchauffement des températures a également augmenté la quantité de précipitations de 3 à 19 pour cent.

La vague de chaleur qui a frappé le nord-ouest du Pacifique en juin a entraîné des températures plus élevées que jamais enregistrées dans cette région. L'événement a été estimé à 1 sur 1000 ans et n'aurait peut-être jamais eu lieu sans le changement climatique, selon la WWA.

La vague de chaleur s'est également avérée 2 degrés Celsius plus chaude qu'elle ne l'aurait été si elle s'était produite avant la révolution industrielle. Si le monde atteint 2 degrés Celsius de réchauffement climatique (il s'est actuellement réchauffé d'environ 1,1 degré Celsius mais devrait atteindre 1,5 degré Celsius d'ici 2040), ce type de vague de chaleur sur 1000 ans pourrait se produire tous les cinq à dix ans.

Deux études d'attribution ont révélé que le changement climatique a fait de l'ouragan Harvey, qui a causé des inondations et plus de 100 morts au Texas et en Louisiane en 2017, trois fois plus probable et a augmenté les précipitations de la tempête de 15 pour cent. Contrairement à l'ouragan Ida, L'ouragan Harvey a couvert une vaste zone avec des précipitations extrêmes tombant sur une plus longue période de temps.

Slip Carbone, un site Web britannique faisant état des derniers développements en matière de climatologie, a cartographié plus de 350 études évaluées par des pairs sur les phénomènes météorologiques extrêmes dans le monde et analysé les tendances. Globalement, les événements extrêmes ont augmenté au cours des 10 à 15 dernières années. 70 pour cent des 405 événements météorologiques extrêmes ont été rendus plus probables ou plus intenses par le changement climatique induit par l'homme. 92 pour cent des 122 études d'attribution des chaleurs extrêmes ont révélé que le changement climatique les rendait plus probables ou plus graves. 58 pour cent des 81 études sur les précipitations ont révélé que l'activité humaine les rendait plus probables ou intenses. Et 65 pour cent des 69 épisodes de sécheresse ont également été exacerbés par le changement climatique.

Comment la science de l'attribution peut-elle être utilisée autrement ?

La science de l'attribution est de plus en plus reconnue et établie pour fournir un soutien dans certains litiges juridiques. En 2020, le Sabin Center for Climate Change Law et Lamont-Doherty Earth Observatory ont créé la base de données d'attribution climatique. Il contient 385 ressources scientifiques organisées par thème :attribution au changement climatique, attribution d'événements extrêmes, attribution d'impact, et l'attribution des sources. La base de données aidera les scientifiques à comprendre comment la recherche sur l'attribution pourrait être appliquée aux lois et aux politiques, permettre aux avocats d'accéder aux dernières recherches pour étayer leurs dossiers, et fournir aux décideurs politiques des ressources qui justifient leurs politiques climatiques. Un certain nombre d'impacts environnementaux, comme l'élévation du niveau de la mer, fonte du pergélisol ou du manteau neigeux, chaleur extrème, et l'acidification des océans peut être attribuée en toute confiance au changement climatique. Et une fois qu'il a été déterminé qu'un impact est influencé par le changement climatique, il est possible de déterminer la proportion à attribuer à une source spécifique d'émissions.

Lindène Patton, associé chez Earth &Water Law, a déclaré à E&E News, "Quand la science change, lorsqu'un ensemble de connaissances auquel un professionnel responsable doit se tenir au courant, comprendre et prêter attention - lorsque cela change, cela change ce qu'ils doivent faire pour protéger les gens. Cela change la norme de soins. »

La science de l'attribution peut ainsi potentiellement être utilisée pour défendre des réglementations climatiques contestées comme étant trop strictes ou pour établir une qualité pour agir en montrant que certaines parties ont été lésées par les impacts du changement climatique. Cela peut aider à tenir les émetteurs responsables et à poursuivre les gouvernements pour ne pas suffisamment réglementer les émissions de gaz à effet de serre. Selon Michael Burger, directeur exécutif du Sabin Center for Climate Change Law à Columbia University, un tribunal néerlandais a ordonné à Shell de réduire de 45 % les émissions de gaz à effet de serre associées à la combustion de ses combustibles fossiles d'ici 2030, en utilisant une forme d'« attribution de source ». Et la Commission philippine des droits de l'homme a déterminé que les entreprises de combustibles fossiles ont la responsabilité, en vertu d'une loi philippine sur les droits de l'homme, de réduire les émissions résultant de leurs produits et services. Jusqu'à présent, cependant, aucune compagnie d'énergie fossile ou d'électricité n'a été tenue pour responsable des dommages liés au climat sur la base d'un événement extrême ou d'un changement progressif des conditions environnementales. Mais parce que la science de l'attribution permet de quantifier les risques accrus, cela entraînera probablement plus de poursuites à l'avenir.

La science de l'attribution pourrait également être utilisée pour aider les gouvernements à déterminer le bon niveau pour un plafond d'émissions ou une taxe sur le carbone, et pourrait même éventuellement être utilisé pour prédire des événements extrêmes.

"Déjà, nous voyons des études d'attribution menées avant même qu'un événement ne se produise, " dit Horton. " Disons qu'il y a un ouragan dans l'Atlantique tropical. Vous voyez ce cône d'incertitude quant à l'endroit où cette tempête pourrait aller dans une semaine ou 10 jours. Les gens peuvent lier ces prédictions à court terme à des modèles qui nous donnent le monde contrefactuel sans réchauffement par rapport au monde d'aujourd'hui, de sorte qu'avant même que l'orage n'arrive, il y a une estimation de la probabilité que vous ayez plus de chances d'obtenir cet événement."

Parce que l'avenir est susceptible d'apporter des conditions météorologiques et des impacts extrêmes dans des zones qui n'ont pas connu d'événements aussi fréquents ou intenses dans le passé, la science de l'attribution pourrait également aider à l'adaptation au climat. Par exemple, les villes pourraient décider d'installer davantage d'infrastructures vertes pour absorber une augmentation prévue des eaux pluviales. Ou si une zone est consciente que des événements météorologiques plus extrêmes se produiront probablement à l'avenir, les résidents pourraient être persuadés de déménager plutôt que de reconstruire.

La science de l'attribution fournit de nouvelles informations sur les impacts du changement climatique. En tant que tel, il a un grand potentiel en tant qu'outil pour aider à éduquer, préparer, et influencer les communautés mondiales face aux impacts d'un monde en réchauffement.

"Mon sentiment personnel sur la science de l'attribution, " dit Horton, « est-ce que c'est moins une révolution dans notre compréhension, et plus une révolution dans la façon dont nous appliquons les connaissances pour attribuer le blâme et répartir la responsabilité, et peut-être le plus important, pour informer et motiver les communautés et les parties prenantes à agir.