Le North American Storm Complicated de décembre 2014 était une puissante tempête hivernale, qualifiée par certains de « tempête de la décennie » en Californie. Alimentée par une rivière atmosphérique provenant des eaux tropicales de l’océan Pacifique, la tempête a laissé tomber 8 pouces de précipitations en 24 heures, arboré des rafales de vent de 139 miles par heure et laissé 150 000 foyers sans électricité dans la région de la baie de San Francisco.
Écrivant dans Weather conditions and Local weather Extremes cette semaine, les chercheurs ont décrit les impacts potentiels du changement climatique sur les tempêtes extrêmes dans la région de la baie de San Francisco, parmi lesquelles le North American Storm Intricate de décembre 2014.
En resimulant cinq des tempêtes les furthermore puissantes qui ont frappé la région, ils ont déterminé que dans des disorders futures, certains de ces événements extrêmes produiraient 26 à 37 % de pluie en plus, encore additionally que prévu simplement en tenant compte de la capacité de l’air à transporter plus d’eau. dans des disorders moreover chaudes.
Cependant, ils ont constaté que ces augmentations ne se produiraient pas avec toutes les tempêtes, seulement celles qui incluent une rivière atmosphérique accompagnée d’un cyclone extratropical.
La recherche – financée par la ville et le comté de San Francisco et en partenariat avec des agences telles que la Fee des services publics de San Francisco, le port de San Francisco et l’aéroport worldwide de San Francisco – aidera la région à planifier ses futures infrastructures avec atténuation et durabilité. à l’esprit.
“Avoir ce niveau de détail improve la donne”, a déclaré Dennis Herrera, directeur général de la Fee des solutions publics de San Francisco, qui était l’agence municipale principale de l’étude. “Ces données révolutionnaires nous aideront à développer des outils pour permettre à notre port, à notre aéroport, à nos companies publics et à la ville dans son ensemble de s’adapter à notre climat changeant et à des tempêtes de additionally en moreover extrêmes.”
Ces prévisions inédites pour la ville ont été rendues possibles par le supercalculateur Stampede2 du Texas Highly developed Computing Middle (TACC) et le système Cori du National Strength Exploration Scientific Computing Heart (NERSC) – deux des in addition puissants supercalculateurs dans le monde, soutenus respectivement par la Nationwide Science Foundation et le Division of Strength.
Rétrospective avec l’avenir à l’esprit
Certaines facettes de notre climat futur sont bien établies — températures as well as élevées, montée des mers, perte d’espèces. Mais comment une moreover grande concentration de gaz à effet de serre et un air et des océans additionally chauds affecteront-ils les ailments météorologiques extrêmes, comme les ouragans, les tornades et les fortes pluies ? Et où précisément ces changements seront-ils les moreover importants et dans quelles problems ?
Prévoir les risques naturels du futur est la mission de Christina Patricola, professeure adjointe de sciences géologiques et atmosphériques à l’Iowa Condition University et auteure principale de l’article Climate and Local weather Extremes. Ses recherches aident à quantifier et à comprendre les risques auxquels nous serons confrontés à l’avenir en raison des aléas naturels.
L’utilisation de superordinateurs a permis à Patricola de modéliser la région avec une résolution de 3 kilomètres. Les scientifiques pensent que ce niveau de détail est nécessaire pour saisir la dynamique des systèmes de tempêtes comme les ouragans et les rivières atmosphériques, et pour prédire leur influence sur une zone urbaine.
Pour chacune des tempêtes historiques, Patricola et ses collaborateurs ont exécuté des ensembles de 10 membres – des simulations indépendantes légèrement différentes – avec une résolution de 3 kilomètres, un processus appelé « rétroprojection » (par opposition à la prévision). Ils ont ensuite ajusté les concentrations de gaz à effet de serre et les températures à la floor de la mer pour prédire à quoi ressembleraient ces tempêtes historiques dans les climats futurs projetés de 2050 et 2100.
Patricola appelle ces expériences de “scénarios” : des modèles informatiques censés être instructifs pour réfléchir à l’impact historique que pourraient avoir les tempêtes dans un monde moreover chaud. Se concentrer sur les événements connus pour avoir un impact sur les opérations de la ville fournit un contexte utile pour comprendre les impacts potentiels des événements s’ils se produisaient dans des conditions climatiques futures.
L’étude ne traite pas des changements dans la fréquence des tempêtes extrêmes à l’avenir et ne peut donc pas aborder la façon dont les précipitations changeront globalement, a-t-elle déclaré. (Une autre dilemma urgente pour les planificateurs californiens.) Mais ils peuvent aider les décideurs à comprendre les tendances de l’intensité des tempêtes du pire scénario et à faire des choix éclairés.
Sur la côte ouest, une grande partie des précipitations qui tombent sont associées aux rivières atmosphériques (AR), qui transportent une quantité substantielle d’humidité dans une bande étroite, a expliqué Patricola. Certaines des tempêtes qu’ils ont examinées ne comportaient que des AR. D’autres avaient des AR en même temps que des systèmes à basse pression connus sous le nom de cyclones extratropicaux (And so forth).
“Nous avons trouvé quelque chose de très intéressant”, a-t-elle déclaré. “Les précipitations ont considérablement augmenté pour les événements avec une rivière atmosphérique et un cyclone ensemble, alors que les changements de précipitations étaient faibles ou négatifs lorsqu’il n’y avait qu’une rivière atmosphérique.”
La différence, croit-elle, réside dans le mécanisme de levage. En général, les fortes précipitations nécessitent de l’air humide pour monter. Alors que les tempêtes AR uniquement ont montré une augmentation long term de l’humidité atmosphérique, les tempêtes avec AR et Etcetera ont montré une augmentation foreseeable future de l’humidité atmosphérique et de l’air ascendant. Des investigations complémentaires exploreront cette relation.
Science du climat à haute efficiency
Patricola utilise les supercalculateurs TACC pour la modélisation climatique et météorologique depuis 2010, alors qu’elle était étudiante diplômée à l’Université Cornell et travaillait avec l’éminent climatologue Kerry Cook dinner (maintenant à l’Université du Texas à Austin). Elle rappelle que ses premiers modèles avaient une résolution horizontale de 90 km — 30 fois moins résolue qu’aujourd’hui — et étaient alors considérés à la pointe de la technologie.
“Ce fut une très grande aide d’avoir les ressources du TACC et du NERSC pour ces simulations”, a-t-elle déclaré. “Nous nous intéressons aux totaux de précipitations extrêmes et aux taux de précipitations horaires. Nous avons dû passer à une résolution élevée de 3 km pour faire ces prévisions. Et à mesure que nous augmentons la résolution, les dépenses de calcul augmentent.”
Patricola a utilisé la méthodologie qu’elle a développée pour comprendre d’autres phénomènes, comme la façon dont les cyclones tropicaux peuvent changer à l’avenir. Elle et son collaborateur Michael Wehner ont rendu compte de ces changements dans un write-up de Mother nature de 2018. “Si un ouragan comme Katrina se produisait à la fin du 21e siècle, à quoi pourrait-il ressembler ? Moreover de précipitations, des vents as well as forts ? Notre méthode peut être utilisée pour tout variety de système météorologique qui peut être rétrospectif.”
Dans la prochaine period du projet de San Francisco, Patricola travaillera avec le personnel de la ville et leurs collaborateurs pour comprendre ce que les changements climatiques signifient en termes de fonctionnement de la ville.
“Ce projet est relativement exceptional et l’un des premiers projets comme celui-ci, travaillant en collaboration très étroite entre les agences de la ville et les climatologues”, a-t-elle déclaré. “Cela peut servir de bon exemple de ce que la science du climat peut faire pour fournir les meilleures informations possibles aux villes alors qu’elles se préparent pour l’avenir.”