Des vents orageux dévastateurs se lèvent dans le centre des États-Unis : une étude révèle une multiplication par cinq

Les vents destructeurs provoqués par les orages dans le centre des États-Unis se propagent de plus en plus avec le réchauffement des températures, selon une nouvelle étude du Centre national pour la recherche atmosphérique (NCAR) de la National Science Foundation (NSF) des États-Unis.

La nouvelle étude, publiée dans Changement climatique, montre que le centre des États-Unis a connu une multiplication par cinq de la zone géographique affectée par des vents violents en ligne droite au cours des 40 dernières années. La recherche utilise une combinaison d’observations météorologiques, de modélisation informatique à très haute résolution et d’analyses des lois physiques fondamentales pour estimer les changements des vents, qui sont si éphémères et localisés qu’ils ne sont souvent pas captés par les stations météorologiques.

“Les orages sont à l’origine de plus en plus de ces phénomènes de vents extrêmes”, a déclaré Andreas Prein, scientifique du NCAR et auteur de la nouvelle étude. “Ces rafales qui passent soudainement d’un vent nul à des rafales de 60 à 80 milles à l’heure peuvent avoir des impacts très dommageables sur les bâtiments, les réseaux électriques et même la sécurité humaine.”

Capturer des événements à petite échelle

Les vents en ligne droite sont provoqués par de puissants courants descendants qui proviennent de la base des orages. Le National Weather Service classe ces vents comme dommageables s’ils dépassent 50 nœuds, soit environ 57 milles par heure. Les vents causeraient probablement environ 2,5 milliards de dollars de dégâts chaque année aux États-Unis, selon les estimations du secteur des assurances. En 2020, un derecho particulièrement puissant – une tempête de vent rectiligne généralisée associée à des orages rapides – a causé des dégâts estimés à 11 milliards de dollars dans le Midwest.

Les scientifiques s’intéressent depuis longtemps à l’impact du changement climatique sur les vents en ligne droite. Cependant, jusqu’à présent, les simulations des conditions climatiques effectuées sur des modèles informatiques étaient trop grossières pour capturer des événements aussi brefs et à petite échelle. Ce qui assombrit encore davantage le tableau, c’est que les observations météorologiques semblent montrer qu’il y a davantage de périodes de vent faible ou nul dans le monde (un phénomène connu sous le nom de calme global), même si, paradoxalement, les vitesses maximales du vent peuvent augmenter simultanément.

Pour déterminer si les vents rectilignes dommageables sont de plus en plus répandus, Prein s’est tourné vers un modèle informatique de simulation à haute résolution que les scientifiques du NCAR ont récemment produit en collaboration avec l’US Geological Survey. La simulation avancée est nommée CONUS404 car elle simule les conditions climatiques et hydrologiques à une résolution de 4 kilomètres (2,5 miles) à travers la zone continentale des États-Unis, ou CONUS, au cours des 40 dernières années.

Prein s’est concentré sur les conditions estivales dans le centre des États-Unis, un point chaud mondial pour les vents en ligne droite. La modélisation haute résolution lui a permis d’obtenir une image beaucoup plus fine des vents que de s’appuyer sur des observations atmosphériques éparses, et d’étendre son analyse de 95 stations météorologiques à 109 387 points dans la simulation. La simulation a montré que la superficie affectée par les vents en ligne droite a augmenté d’environ 4,8 fois au cours des 40 dernières années.

Prein a vérifié l’exactitude de la simulation en la comparant avec des mesures de vents sélectionnés dans le passé, comme le derecho de 2020. Son analyse a montré que les simulations CONUS404 capturaient de manière fiable les vents en ligne droite, contrairement aux simulations précédentes, plus grossières, qui ne parvenaient pas à capturer de nombreux événements de ce type.

Restait la question de savoir si le changement climatique pouvait être responsable de l’augmentation des vents. Prein a abordé cette question en analysant la thermodynamique des vents en ligne droite et comment les événements de vent réels tels que le derecho de 2020 auraient été affectés par différentes conditions atmosphériques basées sur des principes physiques de premier ordre.

Les vents en ligne droite se produisent lorsque la pluie et la grêle à haute altitude s’évaporent et refroidissent l’air ambiant, qui s’effondre ensuite et, à la surface, engendre des vents intenses qui se précipitent vers l’extérieur. En étudiant ce processus, les calculs de Prein ont montré que le changement climatique modifie probablement la situation en augmentant la différence de température entre l’air frais des courants descendants et l’air chaud ambiant. Cette plus grande différence de température permet à l’air froid de descendre encore plus rapidement, ce qui rend plus probable qu’un orage génère des vents destructeurs.

“Comme le montrent ces résultats, il est crucial d’intégrer le risque croissant de vents en ligne droite lors de la planification des impacts du changement climatique afin que nous puissions garantir la résilience future des infrastructures face à ce péril souvent négligé”, a déclaré Prein.