Les tornades sont difficiles à capturer dans les modèles climatiques.
L’épidémie mortelle de tornade qui a traversé des communautés de l’Arkansas à l’Illinois dans la nuit du 10 au 11 décembre 2021, était si inhabituelle dans sa durée et sa force, en particulier pour décembre, que beaucoup de gens, y compris le président américain, sont demander quel rôle le changement climatique aurait pu jouer – et si les tornades deviendront plus fréquentes dans un monde qui se réchauffe.
Les deux questions sont plus faciles à poser qu’à répondre, mais la recherche offre de nouveaux indices.
je suis un scientifique de l’atmosphère qui étudie les violentes tempêtes convectives comme les tornades et les influences du changement climatique. Voici ce que la recherche scientifique montre jusqu’à présent.
Une tornade soulève de la poussière dans la lumière du coucher du soleil près de Traer, Iowa par Brad Goddard, Orion, IL Crédit : NOAA
Les modèles climatiques ne peuvent pas encore voir les tornades – mais ils peuvent reconnaître les conditions des tornades
Pour comprendre comment la hausse des températures mondiales affectera le climat à l’avenir, les scientifiques utilisent des modèles informatiques complexes qui caractérisent l’ensemble du système terrestre, du flux d’énergie solaire à la réaction du sol et tout le reste, d’une année à l’autre et d’une saison à l’autre. Ces modèles résolvent des millions d’équations à l’échelle mondiale. Chaque calcul s’additionne, nécessitant une puissance de calcul bien supérieure à ce qu’un ordinateur de bureau peut gérer.
Pour projeter comment le climat de la Terre va changer jusqu’à la fin du siècle, nous devons actuellement utiliser une large échelle. Pensez-y comme à la fonction zoom d’un appareil photo regardant une montagne au loin. Vous pouvez voir la forêt, mais les arbres individuels sont plus difficiles à distinguer, et une pomme de pin dans l’un de ces arbres est trop petite pour être vue même lorsque vous agrandissez l’image. Avec les modèles climatiques, plus l’objet est petit, plus il est difficile à voir.
Les tornades et les violentes tempêtes qui les créent sont bien en deçà de l’échelle typique que les modèles climatiques peuvent prédire.
Ce que nous pouvons faire à la place, c’est examiner les ingrédients à grande échelle qui créent les conditions propices à la formation de tornades.
Un chercheur de la NOAA et de l’Oklahoma Cooperative Institute prépare un système de détection et de télémétrie de la lumière pour collecter des données au bord d’une tempête. Crédit : Photo par Mike Coniglio/NOAA NSSL
Deux ingrédients clés pour les tempêtes violentes sont (1) l’énergie entraînée par l’air chaud et humide favorisant de forts courants ascendants, et (2) le changement de vitesse et de direction du vent, connu sous le nom de cisaillement du vent, ce qui permet aux tempêtes de devenir plus fortes et plus durables. Un troisième ingrédient, qui est plus difficile à identifier, est un déclencheur pour la formation d’orages, comme une journée très chaude, ou peut-être un front froid. Sans cet ingrédient, tous les environnements favorables ne conduisent pas à de violentes tempêtes ou tornades, mais les deux premières conditions rendent toujours les tempêtes violentes plus probables.
En utilisant ces ingrédients pour caractériser la probabilité de formation de violentes tempêtes et tornades, les modèles climatiques peuvent nous renseigner sur l’évolution du risque.
Comment les conditions de tempête sont susceptibles de changer
Les projections des modèles climatiques pour les États-Unis suggèrent que la probabilité d’ingrédients favorables pour les orages violents augmentera d’ici la fin du 21e siècle. La raison principale est que le réchauffement des températures accompagné d’une augmentation de l’humidité dans l’atmosphère augmente le potentiel de forts courants ascendants.
Orage supercellulaire au-dessus du Nebraska. Crédit : Mike Coniglio/NOAA NSSL
La hausse des températures mondiales entraîne des changements importants pour les saisons que nous considérons traditionnellement comme produisant rarement des phénomènes météorologiques violents. Augmentations plus fortes de l’air chaud et humide en automne, en hiver et au début du printemps signifie qu’il y aura plus de jours avec des environnements favorables aux orages violents – et lorsque ces tempêtes se produisent, elles ont le potentiel d’être plus intenses.
Ce que les études montrent sur la fréquence et l’intensité
Sur des zones plus petites, nous pouvons simuler des orages dans ces futurs climats, ce qui nous rapproche de la question de savoir si de violentes tempêtes se formeront. Plusieurs études ont changements modélisés à la fréquence des orages intenses pour mieux comprendre cette évolution de l’environnement.
Nous constatons déjà au cours des dernières décennies des changements vers des conditions plus favorables aux tempêtes violentes pendant les saisons plus fraîches, tandis que la probabilité estivale de formation de tempêtes diminue.
Les tornades de décembre ont détruit des maisons et des bâtiments dans des communautés de l’Arkansas à l’Illinois et ont fait des dizaines de morts, dont des personnes à Mayfield, KY. (Photo stock des dégâts de tornade.)
Pour les tornades, les choses se compliquent. Même dans des prévisions par ailleurs précises pour le lendemain, rien ne garantit qu’une tornade se formera. Seule une petite fraction des tempêtes produites dans un environnement favorable produira une tornade.
Plusieurs simulations ont exploré ce qui se passerait si un épidémie de tornade ou une tempête produisant une tornade s’est produite à différents niveaux de réchauffement climatique. Les projections suggèrent que tempêtes plus fortes et produisant des tornades peut être plus probable à mesure que les températures mondiales augmentent, bien que renforcées moins que ce à quoi on pourrait s’attendre du fait de l’augmentation de l’énergie disponible.
L’impact de 1 degré de réchauffement
Une grande partie de ce que nous savons sur la façon dont le réchauffement climatique influence les tempêtes violentes et les tornades est régionale, principalement aux États-Unis. Toutes les régions du monde ne verront pas les changements dans les environnements de tempêtes violentes au même rythme.
Dans un étude récente, mes collègues et moi avons constaté que le taux d’augmentation des environnements de tempêtes violentes sera plus élevé dans l’hémisphère nord et qu’il augmente davantage à des latitudes plus élevées. Aux États-Unis, nos recherches suggèrent que pour chaque degré Celsius (1,8 F) que les températures augmentent, une augmentation de 14 à 25 % dans les environnements favorables est probable au printemps, en automne et en hiver, avec la plus grande augmentation en hiver. Ceci est principalement dû à l’augmentation de l’énergie disponible en raison des températures plus élevées. Gardez à l’esprit qu’il s’agit d’environnements favorables, pas nécessairement de tornades.
Qu’est-ce que cela dit sur les tornades de décembre ?
Pour répondre si le changement climatique a influencé la probabilité ou l’intensité des tornades dans l’épidémie de décembre 2021, il reste difficile d’attribuer un seul événement comme celui-ci au changement climatique. Des influences à plus court terme comme le El Niño-Oscillation Australe peut aussi compliquer le tableau.
Il y a certainement des signaux pointant vers un avenir plus orageux, mais comment cela se manifeste pour les tornades est un domaine de recherche ouvert.
Écrit par John Allen, professeur agrégé de météorologie, Central Michigan University.
Cet article a été publié pour la première fois dans La conversation.
