Une équipe de recherche dirigée par l’Université Rutgers-New Brunswick a utilisé une nouvelle technique pour détecter les signes d’ouragans passés dans les sédiments côtiers. Elle a découvert des traces de tempêtes datant de plus de 400 ans. Ce faisant, elle a confirmé une approche qui pourrait lui permettre de mieux comprendre comment la fréquence des tempêtes change lorsque le climat change.
Rapports dans le Journal des sciences du Quaternairescientifiques décrit Ils ont découvert huit dépôts de tempête formant des couches de sédiments sous la surface des zones humides du parc d’État Cheesequake du New Jersey à Old Bridge, y compris des traces d’un ouragan survenu dès 1584 et antérieur aux enregistrements instrumentaux existants dans la région. Ce faisant, ils ont généré un nouvel enregistrement géologique à partir de ces soi-disant « dépôts de débordement ».
« Ces enregistrements de sédiments, que nous avons utilisés pour reconstituer l’histoire des tempêtes passées, nous permettent de remonter beaucoup plus loin dans le temps que ne le permet l’instrumentation actuelle », a déclaré Kristen Joyse, auteur principal de l’étude, qui a mené la recherche entre 2019 et 2021 en tant qu’étudiante au doctorat au Département des sciences de la Terre et des planètes de la Rutgers School of Arts and Sciences.
Les scientifiques qui cherchent à déterminer les tendances des ouragans passés s’appuient depuis longtemps sur les relevés fournis par les marégraphes, des capteurs flottants installés le long des côtes ou sur des plateformes océaniques qui collectent en continu des données sur la hauteur de l’eau à la minute, à l’heure et au jour. Les chercheurs ont également eu recours à des documents historiques, tels que des journaux de bord et des journaux, pour faciliter leurs analyses.
De tels enregistrements ne permettent toutefois pas aux chercheurs d’étudier le passé lointain, a déclaré Joyse, une sédimentologue côtière. Après avoir obtenu son doctorat à Rutgers, elle travaille désormais dans le cabinet de conseil environnemental Alluvium, en Australie. Il est nécessaire d’étendre la chronologie géologique plus profondément dans le passé pour une meilleure compréhension, a-t-elle déclaré.
Les phénomènes de débordement, qui se produisent lorsque les ouragans créent des ondes de tempête qui transportent le sable des plages et des dunes vers les zones humides côtières, sont considérés comme une autre façon de trouver des traces de tempêtes violentes passées. Pour vérifier l’exactitude de ces données, ce que les scientifiques appellent leur « potentiel de préservation », l’équipe a comparé une partie des carottes de sédiments qu’elle a collectées avec des enregistrements contemporains de marégraphes montrant des événements de crue extrêmes.
L’équipe a localisé et daté huit carottes contenant des traces de dépôts de tempêtes, dont une provenant de l’ouragan Sandy en 2012. Elle a conclu que quatre échantillons montraient des traces de tempêtes survenues avant l’existence des marégraphes, les quatre autres étant conformes aux enregistrements de marégraphes modernes. Les enregistrements de marées utilisés ont été recueillis par certains des instruments les plus anciens du pays, tous deux en service dans la région métropolitaine de New York – l’un situé au large de la côte de Sandy Hook, New Jersey (opérationnel depuis 1932), et le second dans les eaux proches du Lower Manhattan, New York, connu sous le nom de Battery (opérationnel depuis 1920).
Les échantillons de sédiments, constitués de carottes de huit pieds de profondeur, ont été prélevés dans des zones tourbeuses et sablonneuses et analysés pour déterminer la granulométrie, la teneur en matières organiques, les isotopes de carbone et la teneur en microfossiles. Ces caractéristiques ont permis aux chercheurs de distinguer les couches de tempête sablonneuses des sédiments de fond des zones humides. Ils ont déterminé l’âge grâce à la datation au radiocarbone des matières végétales ligneuses et aux concentrations de pollen et de métaux lourds dans les sédiments.
Les gisements les plus anciens comprenaient :
Les quatre nouveaux dépôts qu’ils ont collectés correspondent aux enregistrements de marées de : l’ouragan Sandy (2012) ; la tempête du nord-est de 1953/l’ouragan Donna (1960)/la tempête du mercredi des Cendres (1962) ; la tempête du nord-est de 1950/l’ouragan de 1944/l’ouragan de 1938 ; et l’ouragan de 1944/l’ouragan de 1938.
Les scientifiques ont découvert que les quatre échantillons de sédiments les plus modernes, bien que capturant avec précision les preuves d’au moins quatre événements de tempêtes extrêmes, ne représentaient pas un enregistrement complet.
Les deux marégraphes ont enregistré des événements extrêmes de niveau d’eau (définis comme un événement sur 10 ans) qui n’ont pas été reflétés dans les sédiments : la jauge de Sandy Hook a montré quatre événements supplémentaires et la jauge de New York en a montré sept supplémentaires.
« Cela nous indique que nous savons que ces enregistrements de sédiments peuvent être utilisés pour reconstituer l’histoire des tempêtes passées, mais pas pour la résolution des enregistrements instrumentaux comme les marégraphes », a déclaré Robert Kopp, co-auteur de l’étude, professeur distingué au Département des sciences de la Terre et des planètes et directeur du Megalopolitan Coastal Transformation Hub (MACH). « Ces enregistrements nous permettent de remonter beaucoup plus loin dans le temps, et nous devons simplement reconnaître qu’ils ne reflètent pas toutes les tempêtes extrêmes qui touchent terre. »
Ces résultats alimentent également des recherches plus approfondies.
« Cela nous permettra de formuler de meilleures hypothèses et d’améliorer notre compréhension de la manière dont la fréquence des tempêtes peut être affectée par d’autres variables climatiques et de ce que cela signifie pour la fréquence future des tempêtes dans un climat en évolution », a déclaré Joyse. « Cela nous permet également de poser de nouvelles questions : pourquoi certaines tempêtes sont-elles préservées par les sédiments et pas d’autres ? Comment la probabilité qu’une tempête soit préservée évolue-t-elle avec le temps ? »
Linda Godfrey, professeure de recherche associée au Département des sciences de la Terre et des planètes de la Rutgers School of Arts and Sciences, est également co-auteure de l’étude.
Parmi les autres scientifiques ayant participé à l’étude figuraient : Jennifer Walker de l’Université Rowan, Margaret Christie du McDaniel College ; D. Reide Corbett de l’Université East Carolina ; et Timothy Shaw et Benjamin Horton de l’Université technologique de Nanyang à Singapour.
Plus d’information:
Kristen M. Joyse et al., La préservation des événements de tempête dans les archives géologiques du New Jersey, États-Unis, Journal des sciences du Quaternaire (2024). DOI: 10.1002/jqs.3622