Les agriculteurs et les gestionnaires municipaux du Midwest doivent savoir à quel point les pluies estivales seront abondantes pour planifier la plantation, l’application d’engrais et la gestion des eaux de crue, mais il est difficile de prévoir les événements de pluie extrêmes, en particulier des mois à une saison à l’avance. Une nouvelle étude, publiée aujourd’hui dans AGU’s Lettres de recherche géophysiquerapporte à quel point la surface océanique plus salée à des milliers de kilomètres est étonnamment de bons indicateurs de fortes pluies estivales.
Le temps saisonnier dans le Midwest est atmosphériquement relié aux océans Pacifique et Atlantique, avec des modèles de vent fournissant de la chaleur et de l’humidité à la région à différents moments de l’année. Les scientifiques se sont longtemps appuyés sur les températures à la surface de la mer pour prédire le comportement de ces vents et le temps qu’il fera à des milliers de kilomètres de l’océan.
Mais la température de surface de la mer est très variable, en particulier lorsque les océans se réchauffent, de sorte que les prévisions de précipitations basées sur la température peuvent être aléatoires, ce qui n’est pas utile pour les agriculteurs qui cherchent à synchroniser leurs semis avec les pluies. L’ajout de données sur la salinité de surface améliore les prévisions des précipitations saisonnières globales en indiquant aux météorologues la quantité d’eau qui a été fournie à l’atmosphère.
Lorsque l’eau s’évapore de l’océan, elle laisse derrière elle son sel, de sorte que la surface de l’océan devient un peu plus salée. Cette évaporation est entraînée par des modèles atmosphériques à grande échelle qui sont liés aux conditions météorologiques sur le continent américain, de sorte que la salinité fonctionne comme un indicateur de la quantité d’humidité transportée par l’atmosphère et des modèles où il pleuvra.
« Pour ces modèles météorologiques saisonniers, nous regardons les océans parce qu’ils stockent beaucoup plus de chaleur et d’eau que l’atmosphère », et entraînent donc des modèles atmosphériques à grande échelle, a expliqué l’océanographe Raymond Schmitt du Woods Hole Oceanographic Institute, co-auteur de la nouvelle étude. .
La télédétection et les capteurs flottants fournissent des données de salinité fréquemment mises à jour pour de vastes étendues d’océans, permettant à Schmitt et à ses collègues d’établir des liens entre la salinité et les conditions météorologiques.
« Il s’avère que pour les années de précipitations extrêmes, les modèles de température de surface de la mer sont vraiment très divers, avec des modèles différents chaque année », a déclaré Laifang Li, climatologue à l’Université d’État de Pennsylvanie et auteur principal de l’étude. « La salinité est plus fiable », a-t-elle déclaré, avec plus de cohérence dans les schémas au cours des années de précipitations extrêmes.
La nouvelle étude s’appuie sur des travaux antérieurs sur les prédictions basées sur la salinité que Schmitt a faites avec Li. Schmitt travaille déjà avec des fournisseurs agricoles pour utiliser les prévisions basées sur la salinité, qu’il dit avoir trouvées utiles pour conseiller les agriculteurs et améliorer d’autres prédicteurs.
Sentir les pluies d’été
L’étude améliore spécifiquement les prédictions de l’ampleur des événements de précipitations extrêmes en été dans le Midwest, qui sont plus difficiles à prévoir avec précision que les précipitations globales pour une saison. Li a utilisé les données de précipitations du Midwest de 1948 à 2019 et les a comparées aux enregistrements de température et de salinité de la surface de la mer dans différentes parties des océans Pacifique et Atlantique au cours de la même période.
Li, Schmitt et ses collègues ont découvert qu’en incorporant la salinité printanière de la surface de la mer dans le Pacifique tropical et l’Atlantique Nord subtropical dans des modèles prédictifs, leurs prédictions pour les événements de pluie extrêmes en été étaient 92% plus précises que les prévisions basées sur la température de la surface de la mer seules pour le Midwest. Concrètement, leurs modèles utilisant la salinité ont capturé deux fois plus de variabilité dans la quantité de pluies extrêmes que les modèles utilisant la température de surface de la mer.
« La relation entre les températures de surface de la mer et les précipitations tropicales peut être compliquée, en particulier lorsque l’on considère le réchauffement des océans. Cette étude suggère qu’il existe un lien plus direct entre la salinité de surface de la mer et les processus atmosphériques tropicaux qui affectent le temps et le climat en Amérique du Nord », a déclaré Nathaniel Johnson, un météorologue de recherche de la NOAA qui n’a pas participé à l’étude. « Je pense que c’est une idée très provocatrice, et j’aime l’idée de la salinité de la surface de la mer comme indicateur des processus atmosphériques dans les tropiques qui ont des implications importantes. »
Les fortes pluies et les pluies extrêmes peuvent coûter au Midwest des milliards de dollars en dommages et en pertes économiques chaque année. La « grande inondation » de 1993, qui a inondé les fleuves Mississippi et Missouri et a suscité l’intérêt initial de Schmitt pour la salinité en tant que prédicteur, a causé à elle seule environ 15 milliards de dollars de dommages. Ces pertes auraient pu être atténuées à moins de la moitié si les prédicteurs basés sur la salinité avaient été mis en œuvre pour prédire les précipitations extrêmes une saison à l’avance. La prévision précise des précipitations extrêmes pourrait également aider les gestionnaires de l’énergie à estimer la demande de chauffage en été, car les étés secs sont plus susceptibles d’être chauds, et à gérer l’eau dans les systèmes hydroélectriques, a déclaré Schmitt.
Laifang Li et al, Skillful Long-Lead Prediction of Summertime Heavy Rainfall in the US Midwest From Sea Surface Salinity, Lettres de recherche géophysique (2022). DOI : 10.1029/2022GL098554