by Stefan Rahmstorf, Michael Mann, Rasmus Benestad, Gavin Schmidt, and William Connolley (traduit par Claire Rollion Bard)
Le lundi 29 août, l’ouragan Katrina a ravagé la Nouvelle-Orléans, la Louisiane et le Mississipi, laissant une traînée de destruction dans son sillage. Il va se passer du temps avant que le bilan total de cet ouragan soit estimé, mais les impacts environnementaux et humains sont déjà apparents.
Katrina était le plus craint des évènements météorologiques, un ouragan majeur laissant un terrain vide dans une région très peuplée de faible élévation. Dans le sillage de sa dévastation, beaucoup se sont demandés si le réchauffement global pouvait avoir contribué à ce désastre. La Nouvelle-Orléans pourrait-elle être la première ville majeure des Etats-Unis à être ravagée par le changement climatique causé par les humains ?
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La réponse correcte — celle que nous avons fournie dans les articles précédents (Storms & Global Warming II, Some recent updates and Storms and climate change) — est qu’il n’y a aucune manière de prouver que Katrina était ou n’était pas affectée par le réchauffement global. Pour un seul événement, sans regarder à quel point il est extrême, une telle attribution est fondamentalement impossible. Nous avons seulement une Terre et elle suivra seulement une des infinies possibilités de séquence du temps. Il est impossible de savoir si cet événement aurait eu lieu ou pas si nous n’avions pas eu d’augmentation de la concentration de gaz à effet de serre dans l’atmosphère autant que nous avons. Les évènements du temps résultent toujours d’une combinaison de facteurs déterminants (incluant le forçage des gaz à effet de serre ou les cycles lents naturels du climat) et de facteurs stochastiques (pure chance).

Dû au semi-hasard de la nature du temps, nous avons tort d’imputer un seul événement tel que Katrina au réchauffement global – et, bien sûr, il est juste indéfendable de blâmer Katrina d’un cycle naturel à long terme dans le climat.

Néanmoins, ce n’est pas la bonne manière d’encadrer la question. Comme nous l’avons indiqué dans des articles précédents, nous pouvons en effet dessiner quelques conclusions importantes sur les liens entre l’activité des ouragans et le réchauffement global dans un sens statistique. La situation est analogue à faire rouler un dé pipé : on peut, si on a l’envie, construire un ensemble de dés où les 6 sortent deux fois plus souvent que la normale. Mais si on voulait tirer un six avec ces dés, on ne pourrait pas les blâmer spécifiquement sur le fait que les dés ont été pipés. La moitié des 6 seront tirés de toute façon, même avec un dé normal. Charger les dés a doublé simplement les impairs. De la même manière, bien que nous ne puissions pas tirer des conclusions fermes sur un seul ouragan, on peut tirer certaines conclusions sur des ouragans plus généralement. En particulier, la documentation scientifique à disposition indique qu’il est possible que le réchauffement global fera – et l’a peut-être déjà fait – que ces ouragans ont une forme plus destructive qu’ils auraient eu sinon.

Le lien clé est celui entre les températures des eaux de la mer de surface (abréviation TES – SST en anglais) et la puissance des ouragans. Sans aller trop loin dans les détails techniques sur la dynamique et la thermodynamique impliquées dans les tempêtes tropicales et les ouragans ( une excellent discussion de cela peut être trouvée ici), le lien fondamental entre les deux est assez simple : l’eau chaude, et l’instabilité dans la basse atmosphère que cela crée, est la source d’énergie des ouragans. C’est pourquoi ils surviennent seulement dans les tropiques et durant la saison où les TESs sont les plus élevées (Juin à Novembre dans l’Atlantique Nord tropical).

La TES n’est pas la seule influence sur la formation des ouragans. Un fort cisaillement dans les vents atmosphériques (c’est-à-dire, des changements dans la force du vent et la direction avec la hauteur d’atmosphère au-dessus de la surface), par exemple limite le développement de la structure hautement organisée qui est requise pour la formation d’un ouragan. Dans le cas des ouragans de l’Atlantique, l’ El Niño/Oscillation Australe a tendance à influencer le cisaillement vertical du vent et ainsi, en retour, le nombre d’ouragans qui se forment en une année donnée. Beaucoup d’autres caractéristiques du processus du développement des ouragans et leur force sont, cependant, étroitement liées à la TES.

Les modèles de prévision météorologique des ouragans (les mêmes qui ont été utilisés pour prédire le passage de Katrina) indiquent une tendance pour des ouragans plus intenses (mais, dans l’ensemble, pas plus fréquents) quand ils simulent pour des scénarii de changement climatique (Fig. 1).

Figure 1. Simulation d’un modèle de tendance pour les ouragans (d’après Knutson et al., 2004)

Dans la simulation particulière montrée ci-dessus, la fréquence des ouragans les plus forts (catégorie 5) triplent grosso modo dans un scénario de changement anthropique du climat. Cela suggère que les ouragans pourraient, en effet, devenir plus destructifs (1) puisque les TESs tropicales se réchauffent à cause des impacts anthropiques.

Mais qu’en est-il du passé ? Que montrent vraiment les observations du dernier siècle ? Certaines études du passé (par exemple, Goldenberg et al., 2001) soutiennent qu’il n’y a aucune évidence d’une augmentation à long terme dans les mesures statistiques de l’activité des ouragans de l’Atlantique tropical, malgré le réchauffement global en cours. Ces études cependant se sont focalisées sur la fréquence de tous les ouragans et tempêtes tropicaux (réunissant les faibles et les forts) plutôt que de mesurer des changements dans l’intensité des tempêtes. Comme nous l’avons discuté auparavant sur ce site, les mesures statistiques qui se focalisent sur des tendances dans les tempêtes de catégorie la pus forte, le maximum des vents des ouragans, et des changements dans le minimum des pressions centrales, suggèrent une augmentation systématique dans les intensités des tempêtes qui se forment. Cette conclusion est cohérente avec les simulations des modèles.
Une étude récente dans Nature par Emanuel (2005) a examiné, pour la première fois, une mesure statistique de la dissipation de la puissance associée à l’activité des ouragans passés (i.e. “Indice de Dissipation de la Puissance” ou “IDP” — Fig. 2). Emanuel a trouvé une étroite relation entre l’augmentation dans la mesure de l’activité de l’ouragan (qui est susceptible d’être une meilleure mesure du potentiel destructif des tempêtes que les mesures précédemment utilisées) et la hausse de la TES de l’Atlantique Nord tropical, ce qui est cohérent avec les attentes théoriques. Comme les TESs tropicales ont augmenté durant les dernières décennies, alors le potentiel destructif intrinsèque des ouragans l’a fait aussi.

Figure 2. Mesure de la puissance totale dissipée annuellement par les cyclones tropicaux (Indice de Dissipation de Puissance “IDP”) comparée à la TES de Septembre de l’Atlantique Nord tropical (d’après Emanuel, 2005)

La question clé devient alors : pourquoi la TES a t-elle augmenté dans les tropiques ? Est-ce que cette augmentation est due au réchauffement global (qui est presque certainement en grande partie dû à l’impact humain sur le climat) ? Ou est-ce que cette augmentation fait partie d’un cycle naturel ?
Il a été affirmé (par exemple, par le NOAA National Hurricane Center) que la récente reprise dans l’activité des ouragans est due à une cycle naturel, nommé Atlantic Multidecadal Oscillation (“AMO”). Les nouveaux résultats d’Emanuel (Fig. 2) argumentent contre cette hypothèse comme seule explication : l’augmentation récente de la TES (au moins pour Septembre comme montré dans la figure) est bien en dehors de la gamme des oscillations passées. Emanuel conclut donc dans cet article que “la large hausse dans la dernière décennie est sans précédent, et probablement reflète l’effet du réchauffement global”. Cependant, la prudence est toujours de mise avec des résultats scientifiques très nouveaux jusqu’à ce qu’ils aient été complètement discutés par la communauté et soit supportés, soit affaiblis par des analyses supplémentaires. Des analyses précédentes du AMO et des modes d’oscillations naturelles dans l’Atlantique (Delworth and Mann, 2000 ; Kerr, 2000) suggèrent que l’amplitude des variations naturelles de la SST moyennée sur les tropiques est d’environ 0,1 – 0,2 °C, donc un basculement de la phase la plus froide à la phase la plus chaude peut expliquer jusqu’à 0,4 °C de réchauffement.

Qu’en est-il de l’hypothèse alternative : la contribution des gaz à effet de serre anthropiques au réchauffement de la TES tropicale ? A quelle force s’attend-on ? Une manière d’estimer cela est d’utiliser des modèles climatiques. Diriger par des forçages anthropiques, cela montre un réchauffement de la TES tropicale dans l’Atlantique d’environ 0,2 – 0,5 °C. Globalement, la TES a augmenté d’environ 0,6 °C dans les derniers 100 ans. Cela reflète principalement la réponse à des forçages radiatifs globaux qui sont dominés par le forçage anthropique au cours du XXe siècle. Les modes régionaux de variabilité, comme l’AMO, se neutralisent largement et font une faible contribution dans les changements globaux de TES moyenne.

Ainsi, nous pouvons conclure qu’à la fois un cycle naturel (l’AMO) et le forçage anthropique pourrait avoir fait grosso modo également de larges contributions au réchauffement de l’Atlantique tropical au cours des dernières décennies, avec une attribution exacte impossible jusqu’ici. Le réchauffement observé est probablement le résultat d’un effet combiné : des données suggèrent fortement que l’AMO a été dans une phase de réchauffement pour les deux ou trois dernières décennies, et nous savons aussi qu’au même moment le réchauffement anthropique global est en cours.

Alors, finalement, nous retournons à Katrina. Cette tempête était un faible ouragan (catégorie 1) quand elle a croisé la Floride, et a gagné de la force plus tard au-dessus des eaux chaudes du Golfe du Mexique. La question a posé alors ici est : pourquoi le Golfe du Mexique est si chaud actuellement – combien de cela peut être attribué au réchauffement global et combien à la variabilité naturelle ? Des analyses plus détaillées des changements de la TES dans les régions en question, et des comparaisons avec les prédictions des modèles, apporteront probablement de la lumière sur cette question dans l’avenir. À présent, cependant, la documentation scientifique disponible suggère qu’il serait prématuré d’affirmer que le récent comportement anormal peut être attribué entièrement à un cycle naturel.

Mais, en fin de compte, la réponse à ce qui a causé Katrina est d’une valeur pratique faible. Katrina est dans le passé. Beaucoup plus important est d’apprendre quelque chose pour le futur, puisque cela pourrait nous aider à réduire le risque de tragédies supplémentaires. Une meilleure protection contre les ouragans sera un point de discussion évident dans les mois à venir, auquel, en tant que climatologues, nous ne sommes pas particulièrement qualifiés pour contribuer. Mais la science du climat peut nous aider à comprendre comment les actions humaines influencent le climat. La documentation actuelle suggère fortement que :
(a) les ouragans ont tendance à devenir plus destructifs quand les températures de l’océan augmentent, et
(b) une hausse incontrôlée dans les concentrations des gaz à effet de serre sera fortement susceptible d’augmenter plus les températures de l’océan, surpassant en fin de compte toutes oscillations naturelles.
Les scénarii pour un réchauffement global futur montrent une TES tropicale augmentant de quelques degrés, pas juste des dixièmes de degré (voir par exemple, résultats du modèle du Hadley Centre et les implications montrées pour les ouragans fig. 1). C’est le message important de la science. Ce dont nous avons besoin de discuter n’est pas ce qui a causé Katrina, mais la probabilité qu’un réchauffement climatique fera des ouragans même pires dans le futur.

1. Par “destructif” nous nous référons à la capacité intrinsèque des tempêtes de faire des dommages à l’environnement à cause de sa force. L’augmentation potentielle dont nous discutons s’applique seulement à cette mesure météorologique intrinsèque. Nous ne prenons pas en compte le potentiel pour une destruction accrue (et un coût) due à une population en hausse ou à l’infrastructure humaine.

Références :

Delworth, T.L., Mann, M.E., Observed and Simulated Multidecadal Variability in the Northern Hemisphere, Climate Dynamics, 16, 661-676, 2000.
Emanuel, K. (2005), Increasing destructiveness of tropical cyclones over the past 30 years, Nature, online publication; published online 31 July 2005 | doi: 10.1038/nature03906
Goldenberg, S.B., C.W. Landsea, A.M. Mestas-Nuñez, and W.M. Gray. The recent increase in Atlantic hurricane activity. Causes and implications. Science, 293:474-479 (2001).
Kerr, R.A., 2000, A North Atlantic climate pacemaker for the centuries: Science, v. 288, p. 1984-1986.
Knutson, T.K., and R.E. Tuleya, 2004: Impact of CO2-induced warming on simulated hurricane intensity and precipitation: Sensitivity to the choice of the climate model and convective parametization. Journal of Climate, 17 (18), 3477-3495.