Au cours de la saison hivernale 2022-2023 de la Californie, l’État a été confronté à neuf rivières atmosphériques (AR) qui ont entraîné des inondations extrêmes, des glissements de terrain et des pannes de courant, soit la plus longue durée de conditions AR continues au cours des 70 dernières années. Des scientifiques du Laboratoire national Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) ont récemment mené une étude utilisant l’apprentissage automatique pour mieux comprendre ces systèmes météorologiques complexes, et ont découvert que des rivières atmosphériques plus intenses sont plus susceptibles de se succéder sur une courte période de temps.
Un document publié dans Communications Terre et Environnement détaille leurs conclusions.
Le climat hivernal de la Californie est largement défini par ces rivières atmosphériques, des régions longues et étroites de l’atmosphère qui transfèrent la vapeur d’eau des tropiques, le plus souvent associée à la côte ouest en provenance de l’océan Pacifique. Lorsqu’ils touchent terre (c’est-à-dire lorsqu’ils passent au-dessus des terres), ils peuvent libérer d’énormes quantités de pluie et de neige. Les effets environnementaux et économiques catastrophiques des RA soulignent l’urgence de les étudier, en particulier à mesure que le climat de la Terre change.
« Les phénomènes atmosphériques fluviaux risquent de s’aggraver avec la hausse des températures », a expliqué Yang Zhou, scientifique du Domaine des sciences de la Terre et de l’environnement (EESA) et auteur principal de la publication. « En étudiant comment et pourquoi des événements plus denses se produisent, nous pouvons essayer d’aider la Californie à être mieux préparée. »
Bien que les rivières atmosphériques soient largement étudiées, la science derrière les événements AR consécutifs reste en grande partie un mystère. Zhou, ainsi que William Collins et Michael Wehner, scientifiques principaux du Berkeley Lab, ont cherché à étudier le comportement des AR à l’aide de clusters, c’est-à-dire des groupes d’atterrissages de AR qui se sont produits dans une région spécifique sur une période de temps relativement courte. L’équipe a utilisé l’apprentissage automatique pour identifier ces clusters, en étudiant leurs caractéristiques, leur impact et leurs liens avec les circulations atmosphériques.
Pour ce faire, les chercheurs se sont concentrés sur le nombre de « jours » de RA, qui se produisent lorsque les AR tombent sur les terres de la côte ouest et libèrent des précipitations, sur la période du cluster. C’est ce qu’on appelle la « densité de cluster ». Par exemple, un cluster de cinq jours plus dense aurait quatre jours sur cinq comme jours AR, tandis qu’un cluster moins dense aurait deux jours sur cinq comme jours AR.
« Nos résultats montrent que des événements AR plus intenses sont plus susceptibles de se produire avec des clusters AR plus denses », a expliqué Zhou. « Cela signifie que non seulement il y a moins de temps pour que la terre se rétablisse entre les événements, mais que les événements individuels eux-mêmes sont plus extrêmes. Cela rend l’effet global des clusters AR densément distribués encore plus grave. »
L’équipe a également étudié comment la densité des grappes affectait la gravité des conséquences sur le territoire, montrant que des grappes plus denses entraînaient davantage d’inondations et de dommages aux infrastructures et aux écosystèmes. Cela est dû au fait que les terres ont moins de temps pour se rétablir, car de fortes pluies continuent de se produire avec des interruptions plus courtes.
Ils ont également étudié comment les modèles atmosphériques affectent les amas, et ont découvert que les conditions atmosphériques spécifiques liées à la pression et aux vents étaient plus favorables à la formation d’amas denses dans un monde plus chaud.
Connaître les conditions atmosphériques qui entraînent généralement des amas denses de RA et le fait que les événements extrêmes de RA sont plus susceptibles de se produire dans des clusters de RA peuvent aider à informer les scientifiques qui prédisent ces événements des années et des décennies dans le futur et les communautés qui tentent de s’y préparer.
Plus d’information:
Yang Zhou et al, Les atterrissages consécutifs de rivières atmosphériques de catégorie élevée se produisent plus souvent sur la côte ouest des États-Unis, Communications Terre et Environnement (2024). DOI : 10.1038/s43247-024-01368-w