En 2003, une vague de chaleur mortelle a frappé l'Europe, qui allait inaugurer une nouvelle ère de climatologie. Rien qu'en juillet et août, les températures à la hausse de 115 ° F ont coûté la vie à près de 70 000 personnes. Cependant, bien que les températures mondiales moyennes aient augmenté régulièrement depuis le milieu du 20e siècle, de fortes vagues de chaleur avaient déjà été documentées de temps à autre. Pour les climatologues, cela signifiait qu'attribuer la vague de chaleur au réchauffement de la planète serait pratiquement impossible.
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Alors, quand une équipe de chercheurs britanniques a utilisé des données environnementales et des simulations sur modèles pour établir un lien statistique entre le changement climatique et la vague de chaleur, ils ont retenu l'attention.
Bien qu’ils n’aient pas pu prouver que le réchauffement de la planète avait «provoqué» la brûlure, les scientifiques ont affirmé que le réchauffement provoqué par les émissions anthropiques avait doublé le risque d’événements météorologiques extrêmes. Publiées dans Nature, leur étude, la première du genre, a lancé le nouveau domaine de la «science d'attribution», qui utilise des observations et des modèles pour distinguer les facteurs qui conduisent à des phénomènes climatiques extrêmes.
Depuis lors, de meilleurs modèles et davantage de données ont aidé les climatologues à mieux prédire les conditions météorologiques extrêmes. Mais avec quelle confiance les scientifiques peuvent-ils attribuer ces phénomènes météorologiques extrêmes au changement climatique anthropique? Pourront-ils jamais dire de manière définitive que nos émissions ont provoqué une sécheresse, une tornade ou une vague de chaleur spécifique?
Nous avons posé ces questions à trois experts qui utilisent des données environnementales et des techniques de modélisation pour étudier les phénomènes météorologiques extrêmes et les changements climatiques globaux.
Pour être clair, les scientifiques peuvent affirmer que les changements climatiques anthropiques ont des effets globaux étendus, allant de la fonte des calottes glaciaires et de l’élévation du niveau de la mer à l’augmentation des précipitations. «De nombreuses sources de données démontrent que les activités humaines, en particulier les émissions de gaz à effet de serre, sont principalement responsables des changements climatiques récemment observés», lit-on dans un rapport fédéral sur les changements climatiques publié sous forme de projet en janvier et publié par le New York Times la semaine dernière.
Grâce aux progrès de la superinformatique et à la mise en commun de centaines de modèles climatiques mis au point par des chercheurs du monde entier, ils sont également plus fiables sur le plan statistique que jamais pour affirmer que des tempêtes intenses, des sécheresses et des vagues de chaleur record se produisent de plus en plus fréquemment à cause de l'homme. «Il y a dix ans, nous n'aurions pas pu le faire», déclare Ken Kunkel, climatologue à la North Carolina State University, qui travaille également pour la National Oceanic and Atmospheric Administration.
Mais taquiner les événements météorologiques individuels est plus difficile. L'histoire de la planète est parsemée de vagues de chaleur prolongées et inattendues et de tempêtes soudaines et préjudiciables bien avant que les humains ne commencent à émettre des gaz à effet de serre. «Le grand défi est que ce genre d'événements extrêmes a toujours eu lieu», déclare Kunkel, dont les travaux portent sur les fortes tempêtes qui causent des dégâts considérables aux États-Unis. Mais, ajoute-t-il, «Cet événement a été causé par le réchauffement climatique ? Non.'"
Selon Noah Diffenbaugh, chercheur en systèmes terrestres à l’Université de Stanford, il est difficile d’isoler un coupable après des conditions climatiques extrêmes. Par exemple, le fait qu'un patient guérisse d'un cancer après avoir pris un médicament en particulier ne constitue pas une preuve suffisante pour que les médecins lui prescrivent largement cette substance en tant que traitement curatif du cancer. Au lieu de cela, le médicament doit passer par des centaines d'expériences répétées sur plusieurs populations avant que les médecins ne soient suffisamment certains de son efficacité.
En médecine et dans les sciences du climat, «la position par défaut est l’hypothèse nulle: chaque événement est dû au hasard», explique Diffenbaugh. «Nous avons un fardeau de preuve très élevé pour rejeter cette hypothèse nulle».
Mais contrairement à la médecine, en ce qui concerne la Terre, nous ne sommes pas en mesure de faire des essais cliniques sur des centaines, voire des milliers, de planètes similaires pour renverser cette hypothèse nulle. Nous n’avons qu’une planète et un seul scénario. Les scientifiques ont donc dû faire preuve de créativité pour trouver des moyens d’observer d’autres réalités possibles.
Pour mener des expériences planétaires - l'équivalent d'essais cliniques en médecine -, ils utilisent des modèles informatiques reproduisant les variables de la Terre et tournant les boutons. «Avec les simulations de modèles, vous avez essentiellement des populations importantes que vous pouvez examiner», explique Diffenbaugh. "C'est là que les modèles entrent en jeu, ils nous permettent d'avoir plus de Terre à regarder."
Un modèle climatique fonctionne en divisant l'atmosphère et la surface de la Terre en une grille, comme les lignes de latitude et de longitude sur un globe. «Le modèle doit diviser l’espace en morceaux», explique Adam Schlosser, chercheur principal au Center for Global Change Science. Plus les morceaux sont petits, plus le modèle sera précis.
Ces modèles climatiques fonctionnent bien lorsqu'il s'agit de capturer des modèles à grande échelle. Ils "sont assez doués pour simuler la température globale", explique M. Diffenbaugh. Mais les phénomènes météorologiques extrêmes sont plus difficiles, car ils sont rares, localisés et provoqués par un mélange tourbillonnant de facteurs environnementaux. Actuellement, la plupart des modèles climatiques fonctionnent une échelle assez grossière en raison des limitations de la puissance de calcul super, dit Schlosser.
Cela explique en partie pourquoi il est plus facile de modéliser des événements extrêmes tels que les vagues de chaleur que de modéliser, par exemple, des tempêtes ou des tornades. Les vagues de chaleur surviennent dans d’énormes régions géographiques que les modèles grossiers peuvent facilement capturer. «Quand vous voyez des nouvelles des chasseurs de tornades, ils regardent des événements météorologiques de la taille d'une petite ville. Un modèle climatique ne peut pas atteindre cette résolution ", a déclaré Schlosser.
Pas encore, au moins. Les ordinateurs deviennent de plus en plus rapides et les climatologues trouvent des moyens de rassembler plus de données pour renforcer leurs capacités de prévision. «Nous analysons toutes les variables sur lesquelles nous pourrions éventuellement mettre la main», déclare Schlosser. Néanmoins, il reste des difficultés à rassembler suffisamment de preuves pour pouvoir prétendre à une probabilité accrue. Comme le dit Diffenbaugh: «La science est très conservatrice."
La fréquence croissante et parfois alarmante des inondations, des sécheresses, des vagues de chaleur et des tempêtes violentes peut avoir des lueur d'espoir: elle fournit une mine de données que les chercheurs peuvent intégrer à leurs modèles. En d'autres termes, ils établissent plus clairement les liens entre l'occurrence d'événements extrêmes localisés et le changement climatique anthropique.
Les choses que le mentorologue mentionne tout à l'heure - la vitesse du vent, les fronts de pression, la température, l'humidité, l'instabilité de l'atmosphère - sont tous des ingrédients du livre de recettes des conditions météorologiques extrêmes.
«Nous pouvons utiliser ces signes indicateurs comme une recette. Chaque fois que vous voyez ces ingrédients se combiner, vous allez vous retrouver dans un environnement propice à une tempête», déclare Schlosser. «C’est le genre de choses que nous utilisons et ils ont réussi à faire un bond en avant dans notre confiance dans le consensus des modèles quant à l’avenir de tout cela.»
Diffenbaugh est d'accord. En ce qui concerne la prévision d'événements météorologiques spécifiques, «nous sommes passés très rapidement du mot" nous ne le faisons pas "en tant que position publique à des pionniers audacieux qui tentent de le faire, mais à plusieurs groupes qui travaillent fort."
Comme le montre le récent rapport sur le climat, les chercheurs ont désormais une confiance accrue en affirmant le rôle des changements climatiques anthropiques dans l'augmentation des phénomènes météorologiques extrêmes. «Le consensus devient de plus en plus fort», a déclaré Schlosser. "Peu importe la direction que nous prenons, nous voulons simplement être confiants à ce sujet."
Cependant, les défis liés à la recherche des causes de quelque chose d'aussi complexe que le temps illustrent également la façon dont le changement climatique ne ressemble à aucun autre domaine scientifique. «Ce serait bien d’avoir 100 Terres pour pouvoir tourner les boutons et augmenter ou diminuer le niveau et voir ce qui se passe», déclare Kunkel. «Nous n'avons pas ça. Nous vivons notre expérience. "
Il fait une pause et ajoute: «malheureusement».
