Les ressources en eau fluctueront de plus en plus et deviendront de plus en plus difficiles à prévoir dans les régions dominées par la neige de l’hémisphère nord d’ici la fin du siècle, selon une nouvelle étude approfondie sur le changement climatique menée par le National Center for Atmospheric Research (NCAR).
L’équipe de recherche a découvert que, même dans les régions qui continuent de recevoir à peu près la même quantité de précipitations, le débit des cours d’eau deviendra plus variable et imprévisible. À mesure que le manteau neigeux recule dans un avenir plus chaud et ne parvient pas à fournir un ruissellement fiable, la quantité et le moment des ressources en eau deviendront de plus en plus dépendants des épisodes périodiques de pluie.
« Les gestionnaires de l’eau seront à la merci des événements de précipitations individuels au lieu d’avoir un délai de quatre à six mois pour anticiper la fonte des neiges et le ruissellement », a déclaré le scientifique du NCAR, Will Wieder, l’auteur principal. « Les systèmes de gestion de l’eau dans les régions dominées par la neige sont basés sur la prévisibilité de l’accumulation de neige et du ruissellement, et une grande partie de cette prévisibilité pourrait disparaître avec le changement climatique. »
Les observations montrent que le manteau neigeux fond déjà plus tôt, et même diminue dans de nombreuses régions. Ce déclin deviendra si prononcé vers la fin du siècle que la quantité d’eau contenue dans le manteau neigeux à la fin d’un hiver moyen dans certaines parties des montagnes Rocheuses américaines pourrait chuter de près de 80 %, ont découvert les scientifiques.
Les changements dans le ruissellement et le débit des cours d’eau sont susceptibles d’avoir des impacts en cascade sur les écosystèmes qui dépendent d’une eau fiable provenant de la neige, prévient l’étude. Bien que les changements ne soient pas uniformes d’une région à l’autre, davantage de jours sans neige et des saisons de croissance plus longues exerceront une pression sur les ressources en eau, asséchant les sols dans de nombreuses régions et augmentant le risque d’incendie.
L’étude suppose que les émissions de gaz à effet de serre se poursuivent à un rythme élevé (scénario connu sous le nom de SSP3-7.0). Wieder a déclaré que les impacts les plus graves sur le manteau neigeux, le ruissellement et les écosystèmes seraient probablement évités si la société réussissait à réduire les émissions de gaz à effet de serre.
Les scientifiques se sont appuyés sur un ensemble avancé de simulations informatiques pour fournir des détails sur l’avenir des ressources en eau, montrant dans quelle mesure les changements de température et de précipitations modifieront l’accumulation de neige et les modèles de ruissellement dans l’hémisphère nord. Bien que les recherches antérieures aient examiné les impacts du changement climatique sur la disponibilité de l’eau, la nouvelle étude se concentre sur la variabilité croissante des ressources en eau.
L’étude est publiée la semaine du 18 juillet dans le Actes de l’Académie nationale des sciences.
« Une course avec prévisibilité »
De nombreuses régions de la Terre dépendent de l’accumulation de neige pendant l’hiver et de la fonte subséquente au printemps et en été pour réguler le ruissellement et le débit des cours d’eau. Pendant des années, cependant, les scientifiques ont prévenu que le manteau neigeux deviendrait plus mince et fondrait plus tôt à mesure que davantage de précipitations pendant les mois les plus froids tombent sous forme de pluie au lieu de neige, et que la fonte se produit parfois pendant l’hiver au lieu de la saison de ruissellement printanière.
Pour déterminer comment la réduction du manteau neigeux affectera la variabilité des ressources en eau, Wieder et ses co-auteurs se sont tournés vers un puissant modèle climatique basé sur le NCAR : le Community Earth System Model, version 2. Ils se sont appuyés sur une base de données de simulations récemment créée, connue sous le nom de le Grand Ensemble du CESM2, pour comparer une période passée (1940-1969) à une période future (2070-2099). Les simulations ont été exécutées sur le supercalculateur Aleph du supercalculateur de l’Institut des sciences fondamentales de Busan, en Corée du Sud.
Les résultats mettent en lumière la mesure dans laquelle des changements généralisés dans le moment et l’étendue des débits d’eau se produiront dans une grande partie du monde d’ici 2100. Il y aura en moyenne environ 45 jours sans neige de plus par an dans l’hémisphère Nord, en supposant une forte émission de gaz à effet de serre. émissions. Les augmentations les plus importantes se produiront dans les latitudes moyennes qui sont des régions maritimes relativement chaudes et à haute latitude qui sont influencées par les changements de la glace de mer.
De nombreuses régions qui dépendent le plus des relations prévisibles entre l’accumulation de neige et le ruissellement connaîtront la plus grande perte de prévisibilité en raison d’une forte baisse des impulsions fiables du ruissellement printanier. Ces régions comprennent les montagnes Rocheuses, l’Arctique canadien, l’est de l’Amérique du Nord et l’Europe de l’Est. Les auteurs avertissent que cela compliquera considérablement la gestion des ressources en eau douce, tant pour la société que pour les écosystèmes.
« Nous sommes dans une course à la prévisibilité en matière de débit parce que nous essayons d’améliorer nos prévisions grâce à de meilleures données, modèles et compréhension physique, mais ces efforts sont annulés par la disparition rapide de notre meilleur prédicteur : la neige », a déclaré Flavio Lehner, professeur de sciences de la Terre et de l’atmosphère à l’Université Cornell et co-auteur de l’étude. « C’est peut-être une course que nous perdrons, mais nous essayons de la gagner, et c’est pourquoi nous devons étudier ces sujets. »
Bien que le ruissellement réduit entraînera des conditions de sol estivales plus sèches dans une grande partie de l’hémisphère nord, les simulations ont montré que certaines régions, notamment l’Asie de l’Est, l’Himalaya et le nord-ouest de l’Amérique du Nord, maintiendront l’humidité du sol en raison de l’augmentation des précipitations.
« Les mesures liées à la neige sont essentielles pour informer la société sur la gestion des précieuses ressources en eau », a déclaré Keith Musselman, hydrologue à l’Université du Colorado à Boulder et co-auteur de l’étude. « Alors que les services publics et les agences de travaux publics planifient de nouveaux réservoirs et d’autres infrastructures pour s’adapter au changement climatique, nous devons répondre à des questions de recherche fondamentales sur les caractéristiques changeantes du manteau neigeux hivernal et le débit résultant sur lequel nous comptons depuis longtemps. »
Altérations généralisées des fonctions écosystémiques dominées par la neige dans le cadre du changement climatique, Actes de l’Académie nationale des sciences (2022). DOI : 10.1073/pnas.2202393119