Une nouvelle étude expose la trame de fond cachée derrière la vague de chaleur mortelle du nord-ouest du Pacifique

Anomalies de température de l’air à travers les États-Unis continentaux et le Canada le 27 juin 2021, lorsque la chaleur s’est intensifiée et que les records ont commencé à tomber. Les zones rouges sont celles où les températures de l’air ont grimpé de plus de 27 ° F par rapport à la moyenne du même jour. Crédit : Observatoire de la Terre de la NASA

L’été dernier, une vague de chaleur mortelle a frappé le nord-ouest du Pacifique, faisant grimper les températures de plus de 30 degrés Fahrenheit au-dessus de la normale et tuant plus d’un millier de personnes.

Une nouvelle étude a révélé la séquence des événements qui ont précipité la catastrophe, fournissant des informations qui pourraient approfondir notre compréhension de la formation de chaleur sur le continent nord-américain.

En examinant les conditions météorologiques et les formations à grande échelle avant la vague de chaleur, les scientifiques de l’Université de Chicago ont découvert qu’un cyclone engendrait un “anticyclone”, qui se combinait pour produire puis piéger la chaleur près de la surface de la région.

Le compte peut faire la lumière sur la probabilité de telles vagues de chaleur extrêmes à l’avenir. Il sert également de preuve de concept pour un ensemble complet de diagnostics développé par UChicago Prof. Noboru Nakamura pour exposer les mécanismes derrière la météo atmosphérique à grande échelle. Les scientifiques espèrent que cette approche pourra aider à expliquer pourquoi des événements extrêmes se produisent et à mieux comprendre les probabilités d’événements futurs.

Changements de pression

La canicule a commencé le 26 juin 2021.

Les températures record précédentes se sont brisées les unes après les autres, par des marges énormes. Des câbles de tramway ont fondu à Portland, Oregon ; la chaussée s’est déformée dans toute la région. Avant que ce ne soit terminé, une ville de la Colombie-Britannique canadienne a égalé Death Valley pour la température la plus élevée jamais enregistrée en Amérique du Nord – 121 degrés Fahrenheit.

Mais les conditions avaient été mises en place des semaines auparavant. À l’aide de données recueillies à partir de satellites et au sol, les scientifiques d’UChicago ont entrepris de recréer la séquence des événements.

Ils ont découvert que la semaine précédente, un cyclone s’était formé au-dessus du golfe d’Alaska. Les cyclones sont de grands systèmes en forme de spirale qui se forment autour d’un centre de basse pression. (Pensez aux nuages ​​en spirale que vous voyez pendant les ouragans.) Lorsque les nuages ​​se forment à partir de la vapeur d’eau, le processus libère en fait de la chaleur, qui s’est accumulée dans l’atmosphère.

Puis, alors que le cyclone s’éloignait lentement, il a déclenché la formation d’un anticyclone à l’est – un système qui tourne lentement autour d’un centre de haute pression au lieu d’une dépression. Ceux-ci sont connus sous le nom de systèmes «bloquants» car ils perturbent le mouvement normal vers l’est des systèmes météorologiques. Un anticyclone bloquant agit comme une couverture, emprisonnant la chaleur dans une région.

Le résultat était une colonne d’air chaud et stagnant qui empêchait la chaleur de surface de s’échapper dans la haute atmosphère comme c’est normalement le cas.

Les systèmes de blocage sont bien connus pour provoquer des vagues de chaleur dans les latitudes moyennes, a expliqué Emily Neal, étudiante de premier cycle à UChicago en sciences de l’environnement et première auteure de l’article. “Mais c’était un événement de blocage extraordinairement fort”, a déclaré Neal. “Notre analyse a montré que la chaleur de la colonne d’air dans le système de blocage se situait dans les 0,01 % supérieurs de tous les événements le long de la même latitude au cours du dernier demi-siècle.”

Les scientifiques espèrent également que leurs recherches pourront aider à combler les lacunes dans notre compréhension de comment et pourquoi les vagues de chaleur se forment. Ils ont noté que la plupart des études sur les vagues de chaleur ont examiné les événements survenus sur le sous-continent européen, qui a sa propre géographie et sa propre météorologie qui peuvent ne pas s’appliquer ailleurs.

Par exemple, a déclaré Neal, l’humidité du sol est considérée comme un acteur majeur des vagues de chaleur européennes. “Mais nous ne pensons pas que cela ait joué ici”, a-t-elle déclaré. “Particulièrement en Colombie-Britannique, où une grande partie de cela se produit, c’est un environnement très sec. Cela signifie donc que nous examinons peut-être un mécanisme différent de celui de la littérature courante.”

Une nouvelle étude expose la trame de fond cachée derrière la vague de chaleur mortelle du nord-ouest du Pacifique

Le 24 juin, une épaisse bande de nuages ​​associée à un cyclone extratropical est observée au-dessus du Pacifique oriental et du golfe d’Alaska. La chaleur libérée dans ces nuages ​​s’est retrouvée dans la région sans nuages ​​​​au-dessus de l’ouest de l’Amérique du Nord le 29 juin, où un anticyclone bloquant s’est formé et a provoqué la chaleur extrême. Crédit : satellite météorologique NOAA GOES17

Une meilleure façon de projeter l’avenir

Le travail de détective est également le premier test dans le monde réel pour un cadre développé par le Prof. Nakamura pour exposer les mécanismes derrière les événements météorologiques atmosphériques à grande échelle.

En règle générale, lorsque les scientifiques exécutent des simulations climatiques, ils font avancer leur modèle dans le temps pendant des dizaines et des centaines d’années et collectent des statistiques sur la fréquence et l’intensité des événements météorologiques. Ensuite, ils changent une variable, telle que le niveau de dioxyde de carbone, et relancent la simulation et voient comment les statistiques changent. Lorsque les scientifiques utilisent cette méthode pour prédire la température de surface moyenne et les précipitations futures, la plupart des modèles ont tendance à s’accorder. Mais lorsqu’ils tentent de prédire la fréquence des phénomènes météorologiques extrêmes, les modèles ne convergent pas.

“Si vous demandez à ces modèles de prédire la fréquence et l’intensité de futurs événements extrêmes, tels que le blocage des anticyclones, les réponses ont tendance à être partout”, a déclaré Nakamura.

“Cela est dû à la nature fondamentale de la dynamique atmosphérique qui affecte les statistiques de manière complexe”, a-t-il expliqué. “Les statistiques sont utiles pour cataloguer et décrire la séquence des événements, mais il est beaucoup plus difficile d’être sûr de la causalité lorsque vous n’utilisez que cette approche.”

Au lieu de cela, a-t-il dit, “Pour vraiment cerner la causalité, vous avez besoin d’une théorie dynamique afin que vous puissiez comprendre pourquoi cela se produit.”

À cette fin, Nakamura et son groupe ont passé la dernière décennie à travailler sur la dynamique des fluides et l’hydrologie derrière les événements atmosphériques à grande échelle, et à créer un cadre rigoureux qui explique le fonctionnement des systèmes météorologiques des latitudes moyennes.

Ce travail de base leur a permis d’identifier la chaleur dégagée par le cyclone en amont comme le principal moteur de la vague de chaleur inhabituellement forte du nord-ouest du Pacifique.

Nakamura a déclaré que le cadre peut compléter l’approche statistique : “Cet outil peut nous aider à comprendre quand les modèles ne convergent pas, pourquoi et ce qui doit être corrigé.”

Ceci est particulièrement important alors que nous essayons de comprendre comment le changement climatique affectera le monde. Les scientifiques craignent que nous approchions – ou que nous ayons déjà approché – un point de basculement dans l’altération de l’atmosphère terrestre, après quoi des événements extrêmes deviennent beaucoup plus probables. D’autres études scientifiques ont estimé que l’ampleur de la vague de chaleur du nord-ouest du Pacifique était “pratiquement impossible” sans le changement climatique.

“Il y a une urgence et un intérêt accrus à comprendre les perspectives de futures vagues de chaleur”, a déclaré Nakamura. “Nous sommes impatients de commencer à utiliser ce cadre pour disséquer les données de manière significative, pour voir réellement les processus importants et les forces motrices derrière les événements.

“Étant donné que le mécanisme de chauffage identifié dans ce travail implique la condensation de la vapeur d’eau dans les nuages, l’intensité du blocage atmosphérique et des vagues de chaleur augmentera probablement à l’avenir car le réchauffement climatique permet à plus de vapeur d’eau d’être présente dans l’atmosphère”, a-t-il déclaré.

L’autre auteur de l’article, publié dans Lettres de recherche géophysiqueétait Clare SY Huang, PhD.


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Plus d’information:
Emily Neal et al, The 2021 Pacific Northwest Heat Wave and Associated Blocking: Meteorology and the Role of an Upstream Cyclone as a Diabatic Source of Wave Activity, Lettres de recherche géophysique (2022). DOI : 10.1029/2021GL097699

Fourni par l’Université de Chicago

Citation: Une nouvelle étude expose la trame de fond cachée derrière la vague de chaleur mortelle du nord-ouest du Pacifique (13 mai 2022) récupérée le 13 mai 2022 sur https://phys.org/news/2022-05-hidden-backstory-deadly-pacific-northwest.html

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