Flux méridionaux et records

En cette mi-février, le comportement du courant Jet a une fois de plus montré que celui-ci a des conséquences profondes sur la répartition des températures aux latitudes moyennes et méditerranéennes. En effet, suite à l’amplification de ses ondes, certaines zones se sont retrouvées dans une masse d’air particulièrement chaude pour la saison, alors que d’autres ont connu des températures fort basses.

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2014, année des records, et 2015 est encore à venir….

La nouvelle a été commenté dans les divers journaux, l’année 2014 est officiellement l’année la plus chaude qu’il soit à la surface du globe. Cependant, il ne s’agit pas du seul seul record cette année. L’Europe a également connu une année extraordinairement chaude, marquée par la succession de violents épisodes pluvieux. En Californie et au Brésil, la sécheresse a durement frappé. Tout ces événements traduisent l’évolution rapide de notre climat, et menacent de plus en plus la stabilité de notre civilisation. Ici, nous ramasserons tout les records qui sont tombés, afin de vous présenter une vue synthétique de l’année météorologique 2014.

Anomalies des températures en surface par rapport à la normale du 20ème siècle. Crédit image, Goddard Institute for Space Study, National Aeronautic and Space Administration : GISSTEMP NASA

Records

En Belgique

Nous commencerons par notre pays, la Belgique. Cette année, la température moyenne a atteint un nouveau record depuis 1833. En effet, de Janvier à Décembre, la température a atteint 11.9°C à Uccle, siège de l’IRM. Le précédent record de 11.6°C établi en 2011 est aisément battu. Pour donner une idée du caractère exceptionnelle de cette valeur ; il s’agit là de la température annuelle habituellement enregistré dans la région de Poitiers à Cognac, quelques 600 kilomètres plus au Sud-Ouest.

Température moyenne annuelle à Uccle. Sources des données : Institut Royal de Météorologie

Avant 2011, les autres années particulièrement chaudes furent 2007 avec 11.5°C, 2006 avec 11.4°C et 1989 avec 11.3°C.

Il convient cependant de relativiser quelque peu ce record. En effet, une année civile s’étend de Janvier à Décembre. Pourtant, une quelconque période de 12 mois peut aussi être considéré comme une « année ». Ainsi, en prenant une autre période de 12 mois, de Juillet 2006 à Juin 2007, la température moyenne a atteint 13.0°C… Pour trouver de telles valeurs, il faut habituellement descendre jusqu’à Pau, dans le pays basque français. De ce point de vue, la période qui s’étend de Décembre 2013 à Novembre 2014 a atteint une température moyenne de 12.1°C, et représente donc la deuxième période la plus chaude de l’histoire d’Uccle. Ce graphique illustre ainsi la température moyenne sur 12 mois quelconque à Uccle depuis le début des mesures.

 

 

Température moyenne sur 12 mois à Uccle, à comparer au graphique précédent. Sources des données : Institut Royal de Météorologie

Cette année aura surtout été remarquable par l’absence quasi complète de froid. Dans certaines stations météorologiques de Belgique il n’aura tout simplement jamais gelé entre Mars 2013 et Décembre 2014. De plus l’Hiver (saison qui va de Décembre 2013 à Février 2014) se sera distingué par le fait qu’il aura été le moins froid depuis 1833, n’étant cependant que le 2ème plus doux derrière l’Hiver 2006-2007.

Aux Pays-Bas

À la station de référence du KNMI, à savoir De Bilt, des mesures sont effectués depuis 1706. Là aussi la température a explosé le plafond, atteignant la valeur de 11.7°C, soit un bon 0.5°C au dessus du précédent record de 11.2°C établi en 2007.

Température moyenne annuel à De Bilt, Pays-Bas. Source de données : Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut

Cependant, nous pouvons faire la même remarque qu’en Belgique. Sur une période quelconque de 12 mois, les anomalies élevées enregistrées entre 2006 et 2007 gardent la première position.

Température moyenne sur 12 mois à De Bilt, Pays-Bas. Source de données : Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut

Les Pays-Bas ont aussi connu un « non Hiver », certaines stations n’enregistrant aucun jour de gel durant la saison froide 2013-2014.

 

En Angleterre

Chez nos voisins britanniques, la température de l’année fut là aussi la plus douce qui soit. Chez eux les mesures commencent en 1659. C’est donc l’année la plus chaude depuis au moins 350 ans qu’ils viennent de connaître…

Température moyenne annuel Angleterre, série de référence « HadCET ». Source des données : Hadley Center du MetOffice

Le précédent record de 10.8°C établi en 2006 est battu d’une courte marge par l’année 2014, qui enregistre une température moyenne de 10.9°C.

Au Danemark 

Si le Danemark a lui aussi connu une année chaude, chez eux le caractère exceptionnel de 2014 est vraiment… exceptionnel. La température moyenne aura atteint la valeur de 10.0°C, ce qui pulvérise le record de 2007 avec une marge de 0.5°C, une marge conséquente s’il en est. L’anomalie de température est de 2.3°C par rapport à la normale 1961-1990. Un tel niveau de température serait plus commun aux Pays-Bas ou en Belgique. De plus, chez eux aussi le nombre de jours de gel fut particulièrement faible, avec en moyenne nationale 30.9 jours de gel. Le graphique de température n’a pas encore été mis à jour sur le site du DMI, en voici donc un aperçu avec la valeur de 2014 :

Température moyenne annuelle. Crédit Image : Danmarks Meteorologiske Institut

En Slovaquie

 

Tempértaure moyenne annuelle en Slovaquie. Crédit Image : Slovenský hydrometeorologický ústav

Pour la première fois de son histoire, la température moyenne en Slovaquie a atteint 10°C. Les anomalies dans ce pays sont extraordinaires. Certaines stations battent leur précédent record de température moyenne annuel avec une marge de 1°C, un écart énorme pour une année entière.

http://www.shmu.sk/sk/?page=2049&id=583

En Russie

Il faut aller aussi loin à l’Est que peut l’être la Russie pour trouver des températures qui ne soient pas à un niveau record. Le pays a ainsi connu sa sixième année la plus chaude, a égalité avec 2013. Le record chez eux reste à l’année 2007.

http://www.meteorf.ru/press/news/8727/

En Europe

Après ce rapide tour de différents pays européen (nous aurions pu continuer la liste…), il apparait clair que le continent a connu en 2014 une douceur exceptionnelle. Pour synthétiser, nous pouvons regarder la température moyenne à l’échelle du continent. L’année 2014 fut là aussi remarquablement chaude. À nouveau, l’ancien record remonte à la période chaude entre 2006 et 2007. Ainsi, la température moyenne pour le continent européen a atteint la valeur de 10.5°C de Janvier à Décembre 2014. Le précédent record établi en 2007 est battu avec une marge appréciable de 0.3°C.

Les anomalies positives sont généralisées à l’ensemble du continent :

Anomalie de la température moyenne annuelle pour l’Europe par rapport à la normale 81-10. Source des données : wiki de l’ECAD

Des recherches ont permis d’établir une reconstruction des températures en Europe depuis 500 ans, depuis 1500 de notre ère. Il en ressort que le continent européen n’a pas connu de telles températures sur cette période. Il s’agit donc de l’année la plus chaude depuis au moins 500 ans ; et possiblement même depuis 2000 ans d’après certaines estimations.

Un autre record notable est celui de l’humidité. Si nous prenons la région qui s’étend du proche Atlantique à l’Europe de l’Est, il est évident que 2014 a atteint un record en terme d’humidité. Il n’a pas fait seulement chaud, il a fait aussi humide.

Humidité spécifique annuelle à 925 hPa (environ 750 mètres), de 60°W à 20°E et de 35°N à 60°N, par année. Source des données : Réanalyse du NCEP/NCAR

Cette anomalie d’humidité a alimenté tout au long de l’année sécheresse et inondations sur le continent. En effet, si l’air est plus chaud, il évapore l’eau plus rapidement (penser à votre linge séchant au Soleil en Été…). L’air contient donc plus d’humidité. Mais dans l’autre sens, cette surcharge d’humidité donnera des pluies plus abondantes quand elle précipitera. L’humidité peut se mesurer de deux façons. Soit elle est mesurée en tant que masse de vapeur d’eau contenu par kilogramme d’air sec (représentation choisi ici). Soit elle est mesurée par le point de rosée, c’est-à-dire la température à laquelle la vapeur d’eau condense et devient liquide. Les deux méthodes sont équivalentes. Cependant, il est important ici de voir une logique assez simple. L’Océan est le principal pourvoyeur de vapeur d’eau à l’atmosphère. Plus la température de l’Océan est élevée, plus le point de rosée peut être élevée. Ce record d’humidité pour notre coin est donc à mettre en lien avec un Océan global très chaud, point que nous détaillons ci-après.

Pour le globe

L’année aura aussi été la plus chaude qui soit pour la planète. Habituellement, sur la planète, les records s’établissent dans un contexte El Niño. Nous avions parler ici même d’El Niño, et de ses conséquences :

http://infometeobelgique.blogspot.be/2014/04/et-le-climat-se-detraqua-en-2015.html

Pour une rapide explication, El Niño est un réchauffement périodique de la surface de l’Océan Pacifique équatorial. Un événement El Niño commence généralement en Été-Automne, et se finit au Printemps-Été de l’année suivante. Les années El Niño provoquent une hausse temporaire des températures globales, qui se superpose à la tendance au réchauffement. Les années El Niño sont donc généralement des années particulièrement agité du point de vue du climat.
Cette année, comme nous l’annoncions, un événement El Niño a commencé à se mettre en place. Il est cependant resté particulièrement faible, certains considérant que l’événement ne qualifiant d’ailleurs pas comme un El Niño (de la subtilité des définitions…). Le Pacifique est en tout cas dans une phase chaude.

Multivariate ENSO Index (MEI). Crédit Image : Earth System Reasearch Laboratory

Ce graphique présente l’évolution du MEI, un indice permettant de quantifier un événement chaud (El Niño) ou froid (La Niña). On voit que l’événement de 2014/2015 ne paye pas de mine en effet… Une carte des anomalies de températures de l’Océan en 2014 permet d’avoir une approche plus visuelle.

Anomalies des températures de surface de l’Océan le 03 Juillet 2014. Crédit Image : Office of Satellite and Production Operations

L’anomalie le long du Pacifique équatorial, pointée par la flèche blanche, correspond au développement de l’événement El Niño.

Classiquement donc, un événement El Niño s’accompagne d’anomalies positives au niveau planétaire. Cette année, malgré un événement El Niño franchement faiblard, les températures ont réussi le tour de force d’établir un nouveau record. Et de dépasser la valeur des années 2005 et 2010, portée par un El Niño autrement plus important.

Température moyenne annuelle à la surface du globe. Source des données : NASA et NCDC

Le dernier point au dessus de tous les autres à la fin du graphique est bien sûr 2014. Les anomalies du NCDC sont légèrement plus élevées que les anomalies de la NASA, mais cela n’a aucune signification particulière. Les deux séries sont remarquablement alignées, et la tendance à l’accélération du réchauffement est nette. Le florilège des 11 années les plus chaudes est le suivant :

NOAA NASA
Année T NCDC Année T GISS
2014 0.69 2014 0.68
2010 0.65 2010 0.66
2005 0.65 2005 0.65
1998 0.63 2007 0.62
2003 0.62 1998 0.61
2013 0.62 2013 0.60
2002 0.61 2002 0.60
2009 0.60 2009 0.59
2006 0.59 2006 0.59
2007 0.59 2003 0.59
2012 0.57 2012 0.57

Les deux mesures sont très proches, la seule différence notable venant de la position de l’année 2003 et 2007 dans la série. Exception faite de l’année 1998, toutes les années dans ce tableau sont au 21ème siècle. Notons aussi les fortes chaleurs persistantes au niveau global depuis 2010. L’année 2010 a établi un nouveau record, 2012 est aussi une année très chaude, 2013 ne passe pas loin du record, puis 2014 établit un nouveau record. Et il est vraisemblable que 2015 soit encore dans le haut du tableau.

Pour reprendre sur le sujet de l’Océan global, il est à noter qu’il fut particulièrement chaud. Le record de température en 2014 a été en large partie porté par un record des températures de la surface de la mer.

Moyenne annuelle de la température de surface de la mer (SST). Source des données : National Climate Data Center

En conséquence de quoi l’humidité spécifique a atteint de très fortes valeurs en 2014. Elle se place en troisième place, juste devant la valeur atteinte en 2013 et laissant à quelques distances les pics de 1998 et 2010. Ces deux dernières années furent des années avec un El Niño marqué, ce qui justifie les très fortes anomalies du contenu en vapeur d’eau de l’atmosphère.

Humidité spécifique annuelle à 925 hPa (environ 750 mètres) pour le globe par année. Source des données : Réanalyse du NCEP/NCAR

 

Conséquences

Contrairement aux apparences, l’année 2014 ne fut pas sans conséquences tangibles, y compris pour le citoyen belge, et ce même si nous n’en avons pas toujours eu l’impression.

Sécheresse en Californie

Comme nous l’annoncions sur ce blog il y a un an maintenant :

http://infometeobelgique.blogspot.be/2014/01/de-la-californie-lalaska-un-climat.html

La Californie a été durement touché par la sécheresse. Les précipitations à San Francisco ont été lourdement déficitaires. Ce graphique du National Weather Service de la NOAA montre les températures et les précipitations dans la ville:

 


Petit détail technique, les états-uniens compte en °F et en inches de pluie. Pour la conversion, 1 inch représente 25 mm environ de pluie (une journée bien pluvieuse d’Hiver, en général un mois belge typique accumule 60 à 80 mm de pluie). Cependant, la particularité de cette sécheresse n’est pas le faible niveau des précipitations ; mais bien la chaleur exceptionnelle. En effet, les fortes températures provoquent une plus forte évaporation, et donc un asséchement plus marqué. Si le déficit de précipitations est remarquable, il n’est pas record. C’est bien le caractère absolument exceptionnel des températures en 2014 en Californie qui a fait la différence.

 

Température moyenne annuelle en Californie. Sources des données : National Climate Data Center


Une récente étude a ainsi montré que la Californie a connu sa pire sécheresse depuis 1500 ans, autant à cause du manque de précipitations qu’à cause des températures excessives.

D’après les estimations des assureurs, la sécheresse a pu coûté jusqu’à 4 milliards de dollars. Cependant, dans le cas d’une sécheresse, les impacts sont très difficiles à évaluer, ceux-ci étant généralement très diffus. Entre autre conséquence, le prix de la viande a grimpé au niveau global. La sécheresse persistante dans l’Ouest des USA a provoqué une contraction sans précédent des cheptels du pays.

 

Sécheresse au Brésil

Le Sud-Est du Brésil, la région de São Paulo, fut aussi sévèrement touché par la sécheresse en 2014, et continue d’être durement affecté. Les causes de cette sécheresse ne sont pas seulement le changement climatique. La déforestation de l’Amazonie a aussi contribué à assécher les masses d’airs. La forêt équatoriale recycle l’eau en permanence sur le continent, et contribue ainsi par une rétroaction positive aux fortes précipitations coutumières au Brésil. Cependant, l’Amazonie a déjà perdu environ 15% de sa superficie, et une superficie de 15 – 20% est déjà fragmentée et profondément altérée. Le manque de précipitations est ainsi probablement lié à la perte de la couverture forestière. Pour illustrer, les précipitations à São Carlos en 2014 :

Cependant, le réchauffement climatique aggrave la situation en augmentant l’évaporation. Ainsi, tout comme en Californie, non seulement il n’a pas plu, mais il a fait également particulièrement chaud. 

http://sao-paulo.estadao.com.br/noticias/geral,combinacao-de-seca-e-calor-extremo-agrava-crise-do-cantareira,1620492

La combinaison de ces deux éléments a été explosif.

http://earthobservatory.nasa.gov/IOTD/view.php?id=84564


Cette sécheresse a fortement réduit les exportations d’Arabica du pays, provoquant une hausse des prix mondial du café. De même, la région est une terre d’élevage. Le cheptel du pays a donc particulièrement souffert. Combiné à la sécheresse en Californie, ces deux facteurs ont contribué à alimenter de fortes tensions sur les prix de la viande au niveau mondial. Les marchés restent plutôt séparés, l’Europe a été moins affectée, mais le fut malgré tout par la hausse des cours mondiaux.

Tempête Ela du 8 au 10 Juin 2014

Entre le 8 et le 10 Juin 2014, plusieurs pays européens -France, Belgique, Allemagne- furent sévèrement étrillés par une vague orageuse. Cette catastrophe naturelle a l’honneur d’être sans doute la catastrophe plus coûteuse pour les assurances en 2014. Les chiffres varient un peu d’un réassureur à l’autre, mais restent similaires. Les trois catastrophes naturelles les plus couteuses pour les assurances sont donc la tempête Ela du 8 au 10 Juin 2014, un épisode orageux du 18 au 23 Mai aux USA, et une tempête hivernale au Japon du 7 au 16 Février. Ces trois épisodes ont causé des dégâts pour une valeur de 4 milliards, 4 milliards, et 5 à 6 milliards de dollars respectivement environ. De cette somme environ 3 milliards de dollars étaient couverts par l’assurance pour chaque événement. Si le tarif de votre assurance habitation a augmenté depuis l’année dernière, vous savez maintenant pourquoi…

Notons que ce ne sont pas les événements les plus dommageables de 2014. Le cyclone Hudhud en Inde a coûté entre 7 et 11 milliards de dollars selon les estimations, mais seulement 600 à 700 millions de dollars étaient couverts par l’assurance.

Conséquences sanitaires en Europe…

L’Europe a connu une année particulièrement douce et humide comme nous l’avons vu. Ces conditions climatiques ont été favorables à un nouveau venu, le moustique tigre. Cet insecte est originaire de l’Asie du Sud-Est. Avec la mondialisation et l’accélération des échanges, il a trouvé l’opportunité de voyager. Il s’est implanté dans les années 1990 en Italie, en 2005 en Catalogne, entre 2007 et 2010 en France. C’est ainsi que ce moustique a pu être aperçu à Anvers, une première fois en 2000 ; puis à nouveau en Juillet 2013 et Novembre 2013 :

http://reflexions.ulg.ac.be/cms/c_358639/fr/le-moustique-tigre-arrive-en-belgique

http://www.moustique.be/actu-societe/295185/les-invasions-barbares

Nous ne parlons évidement pas de changement climatique à ce niveau. Le moustique-tigre a saisi l’opportunité de voyager dans des vieux pneus usagés pour visiter les ports du monde. Cependant, il est sensible aux températures froides, et en particulier au gel. La hausse des températures en Europe a donc permis au moustique de s’implanter durablement et de devenir actif. Il n’est ainsi plus un simple voyageur croisé occasionnellement, mais un insecte endémique. C’est ainsi qu’à l’Automne 2014, les premiers cas autochtones de Chikungunya se sont déclarés à Montpellier, dans le Sud-Est français.

http://www.lemonde.fr/sante/article/2014/10/21/quatre-cas-autochtones-de-chikungunya-a-montpellier_4509891_1651302.html

Au total, onze cas furent recensés. Les températures atteintes en 2014 ne sont pas encore la nouvelle norme, et des hivers froids surviendront encore dans les années à venir. Pour autant, cette année a montré la possibilité que des maladies comme la dengue ou le chikungunya deviennent endémique dans le Sud-Est européen d’ici quelques dizaines d’années.

Un autre enjeu sanitaire a aussi commencé à émerger, le caractère létal d’une forte humidité.  L’être humain supporte assez bien des températures sèches de 45°C ou 50°C. Dans le Sahara, des gens vivent dans de telles conditions. Par contre, une humidité élevée peut rapidement devenir dangereuse, voire mortelle. Quelque soit la tenue vestimentaire, un point de rosée de 35°C conduit rapidement à la mort. Pour l’instant, une humidité aussi forte n’a pas encore été atteinte à la surface de la Terre. Pour autant, avec le réchauffement des Océans, ce seuil pourrait finir par être atteint, rendant inhabitable des régions entières.
L’Europe est encore assez loin de cette extrémité. Cependant, ces grandes vacances, il était courant d’entendre dire que l’été était frais et pourri. La réalité est cependant plus nuancée et moins joyeuse. Le fait est que l’Europe de l’Ouest a connu un été chaud et humide qui est un premier pas vers ces climats si humides qu’ils en sont invivables. Ainsi, les températures de Juillet furent particulièrement élevées, et l’impression de temps frais et pourri fut donné par la fréquence des pluies intenses et le manque de Soleil. Pour remettre en perspective, il faut savoir qu’en certains points de l’Amazonie par exemple il pleut un jour sur deux et le Soleil est encore moins présent qu’en Belgique. Pourtant il ne viendrait à personne l’idée de dire qu’en Amazonie, le temps est frais et pourri. Sans dire que la Belgique en Juillet, c’était l’Amazonie, il convient donc quand même de relativiser un peu.
L’Europe n’est donc pas encore arrivé au point où le climat devient invivable disions-nous, mais nous avons en Juillet en 2014 un petit « test ». L’Europe Occidentale, entre le 16 et le 19 Juillet, a ainsi connu une situation très particulière. Les températures furent remarquablement élevées sans être exceptionnelles ni caniculaire ; mais elles se combinèrent à une très forte humidité. Cette vague de chaleur humide est probablement sans précédent pour la région. L’épisode fut heureusement bref, et nous avons évité une catastrophe sanitaire de même ampleur qu’en 2003. Pourtant, les chiffres de la mortalité pour la France par exemple, montre que la chaleur humide de ce mois de Juillet 2014 est sans doute mal passée.

Mortalité en pour mille en Juillet en France. Source des données : Institut national de la statistique et des études économiques

Les chiffres sont évidement dominés par les progrès de la médecine, qui font reculer la mortalité. Cependant, les chiffres pour 2014 sont au même niveau qu’en Juillet 2010 par exemple, autre mois caniculaire. Sur les 11 dernières années, Juillet 2014 se place ainsi en 4ème position en terme de mortalité en France, derrière les mois de Juillet 2006, 2013, 2010, tous les trois caniculaires et exceptionnellement chaud en leur temps. Qualifier l’été 2014 de pourri, frais, et tout ce qu’on veut ; alors que les gens sont morts de chaud ; est donc malvenu.

La forêt de Soignes

Il n’y a pas que la population humaine qui souffre des températures anormalement élevées. La forêt de Soignes par exemple est aussi de plus en plus fragilisé par le changement climatique. Là encore, le problème est certes multifactoriel, mais le changement climatique rajoute un poids supplémentaire à l’évidence. La forêt de Soignes étant majoritairement composé de hêtres, le manque de diversité des espèces est un facteur de vulnérabilité majeure. Cependant, la hausse des températures a aussi un impact négatif. Il faut savoir que le hêtre ne se développe que dans des climats ou la température moyenne annuelle est comprise entre 5°C et 12°C. Les niveaux de températures atteint entre 2006 et 2007 et en 2014 représente donc la borne haute de ce que peuvent supporter les hêtres. Ainsi, la forêt de Soignes est de plus en plus mal en point. Environ deux tiers des arbres présentent déjà des signes de dépérissement plus ou moins avancés :

http://www.lalibre.be/actu/planete/le-climat-change-la-foret-de-soignes-aussi-52dfbf6d3570ba3e183ff169

De même, la flore a été particulièrement stressée cette année par le manque de froid. L’hiver 2013-2014 remarquablement doux a empêché les arbres d’entrer correctement en dormance. En conséquence, la végétation a été très précoce. Cette absence de froid a même eu des impacts. Certains arbres fruitiers ont mal bourgeonné par exemple, ce qui a eu un impact négatif sur certaines cultures.

http://www.feef.org/Portals/0/La%20Presse%20parle%20de%20nous/2014-0514-FLD.pdf

Inondations dans les Balkans

L’excès de vapeur d’eau atmosphérique dû à un excès d’évaporation, a du se condenser sur certaines régions. En Europe, les Balkans ont particulièrement été touchés par ces pluies diluviennes. Au mois de Mai, la Serbie et la Bosnie ont été frappées par les pires inondations de leur histoire. Les dégâts ont eu un coût qui s’élève à environ 6% du PIB de la Bosnie, et environ 2.5% du PIB de la Serbie. Nous rêvons d’une croissance à 2 ou 3% en rythme annuel, alors imaginons un instant une récession de 5% en rythme annuel… L’Europe a dépensé environ 60 millions d’euros pour venir en aide à la Serbie.

http://reliefweb.int/report/serbia/economic-cost-floods-serbia-and-bosnia

La catastrophe a mobilisé une réponse internationale bien sûr.

http://www.rs.one.un.org/organizations//UN%20Floods-FINAL%2010.pdf

Pourtant, il aurait coûté moins cher de s’inquiéter du réchauffement climatique, avant la catastrophe…

Conclusions

L’année 2014 est une anomalie positive dans un contexte de réchauffement climatique. Comme nous l’avons dit, l’année 2014 ne représente donc pas une nouvelle situation qui soit définitive. Pour autant, elle ouvre des perspectives sur ce qui pourrait être la norme d’ici 20 ou 30 ans seulement. Et le portrait brossé par cette année 2014 est inquiétant. Les experts ne sont guère prompts à souligner le caractère extrême et dommageable de certains événements. Il est en effet plus facile pour notre esprit de se mobiliser sur des événements ponctuels et qui marque une rupture franche, comme en ce début Janvier. Pourtant, si 12 personnes sont mortes à Charlie Hebdo, en France il y a eu environ 800 morts de « trop » en Juillet, 86 personnes sont mortes dans les inondations de Mai en Europe, etc… Et à chaque fois la menace, la charge symbolique, est tout aussi importante. Les risques liés au changement climatique ne feront que grandir avec le temps.

Comprendre la notion d’extrêmes

Avec le réchauffement climatique vient tout naturellement la notion d’extrême. Comment les écarts à la moyenne climatologique sont-ils évalués ? Comment le réchauffement climatique affecte-t-il les extrêmes ? Existe-t-il déjà une tendance en ce qui concerne la survenue des événements extrêmes ? Autant de question auxquelles cet article tentera de répondre.


Aléas, vulnérabilité, risque

L’un des arguments des négateurs du réchauffement climatique ou de sa gravité est de dire que les gens vivent bien à Miami ou sous n’importe quel autre climat chaud. Donc, le réchauffement climatique n’est pas préjudiciable. L’affirmation est erroné à partir du « donc ». En effet, elle n’est pas généralisable aussi facilement. Certes oui, les humains vivent sous des climats très variés. Pour autant, l’être humain s’est adapté spécifiquement à chacun des climats où il s’est implanté par un ensemble d’infrastructures. Et donc les équipements à Bruxelles ne sont pas les mêmes que les équipements à Miami ou même à Marseille.

 

Dans la gestion des risques naturels, le concept de base est simple. Le risque émerge de la conjonction d’un événement rare, nommé l’aléa ; et des enjeux humains, la vulnérabilité. Prenons par exemple un tremblement de terre. Le séisme sera considéré comme un aléa. Pour autant, s’il se produit dans une région qui n’est pas peuplée, il n’y a aucun risque, parce que qu’il n’y a pas d’enjeux humains considérés vulnérables. De même, si une centrale nucléaire, vulnérable, est installée dans une région non sismique, il n’y pas de risque. C’est lorsque l’aléa rencontre la vulnérabilité qu’apparaît le risque. 
 

 

Dans les différentes régions du monde, la vulnérabilité des enjeux humains est donc minimisée en fonction des aléas locaux. Ou plus simplement, Bruxelles n’est pas équipé pour endurer un séisme de magnitude 8.0 ou une canicule à 45°C pendant 5 jours.

 

La réponse commune est alors qu’il suffira de s’adapter au réchauffement climatique. Si l’adaptation sera en effet, par la force des choses, une solution, il n’en reste pas moins qu’elle coûte cher, bien plus cher que lutter contre les émissions de gaz à effet de serre, et n’est pas toujours satisfaisante. D’autant que l’agriculture est un secteur particulièrement vulnérable, et qui supporte mal les excès du climat.

 

Dans ce billet, nous allons donc nous attacher à expliquer un peu comment est défini l’aléa climatique et son évolution avec le changement climatique.

Événement extrême, événement anodin ? 

Classiquement, et trivialement, l’aléa météorologique est caractérisé par l’intensité d’un phénomène, comme une température excessivement chaude ou froide pour la saison, qui ne se produit qu’une fois tous les « pas souvent ». Il existe plusieurs seuils, les plus courants sont une fois tous les 30 ans ou moins ; une fois tous les 50 ans ou moins, voire une fois tous les 100 ans ou moins. Notons que l’aléa sismique est défini de manière analogue puisqu’il est défini par rapport à la probabilité d’atteindre une certaine intensité sismique, sur un laps de temps de 50 ans ou 100 ans.

 

L’Institut Royal de Météorologie par exemple définit un phénomène exceptionnel comme étant égalé ou dépassé tout les 30 ans. Et un phénomène très exceptionnel comme étant égalé ou dépassé tout les 100 ans.

 

Ce que nous venons de définir ici est la fréquence d’apparition. Si nous prenons l’inverse de la fréquence, nous trouvons la probabilité. Ainsi, un phénomène exceptionnel au sens de l’IRM, a une probabilité de survenue de 3.3% une année donnée. Et un phénomène très exceptionnel, une probabilité de 1%.

 

Regardons un exemple pour mieux comprendre. Prenons la température moyenne du mois de Juillet depuis 1833 à Uccle. Les mois de Juillet ont une température moyenne (tenant compte des minimas nocturnes et des maximas diurnes) de 16°C à 18°C, et les extrêmes vont de 13.4°C en 1841 (un vrai mois pourri pour le coup…) à 23°C en 2006. Nous pouvons représenter le nombre de fois qu’apparaît dans la série des 181 mois de Juillet, un certain seuil de température.

 

Nombre des mois de Juillet avec une température donnée
 
 
Le graphique précédent se lit ainsi : Il n’y a aucun mois de Juillet qui a une température de 13°C ou moins, 2 mois de Juillet qui ont eu une température de 13.5°C ou moins (1841 avec 13.4°C et 1919 avec 13.5°C), et ainsi de suite jusqu’au seuil 23°C, la valeur la plus forte atteinte en Belgique.

 

On remarque que les points bleus suivent approximativement une courbe en cloche. C’est une caractéristique qui se retrouve dans de nombreux phénomènes physiques et biologiques. Ainsi, on peut tracer le modèle théorique de distribution des températures, qui est nommé « loi normale ». C’est la courbe en rouge. On remarque que la plupart des mois de Juillet sont groupés autour de la moyenne, entre 16°C et 18°C, et il y a très peu de mois de Juillet loin de cette moyenne.

 

Nous pouvons faire de même pour d’autres mois, par exemple le mois de Mars. En Mars, la valeur la plus faible est de -1.6°C en 1844. La valeur la plus élevée est de 9.5°C en 1956 et 1990. 

 

Nombre des mois de Mars avec une température donnée

 

De même, on remarque que la plupart des valeurs sont groupés près de la moyenne, et qu’il apparaît quelques valeurs extrêmes.

 

Pour autant, les valeurs de Mars et de Juillet semblent difficilement comparable au premier abord. Si 9°C est une valeur déjà très chaude pour Mars, avoir 9°C en Juillet est impensable.

 

La courbe pour le mois de Mars apparaît ainsi plus large que la courbe pour le mois de Juillet. On dit que la variance en Mars est plus élevée. Ou plus simplement, que le climat est plus variable en Mars qu’en Juillet. De même, la courbe est centrée autour de 6°C, un bon 10°C en dessous de la valeur moyenne de Juillet. En effet, en Mars il fait plus froid qu’en Juillet…   

 

Nous pouvons bien-sûr établir des seuils qui sont franchis une fois tous les « pas souvent » pour chaque série. C’est ce que fait l’IRM par exemple, comme nous le disions. Ainsi, sur l’ancienne période de référence de l’IRM Note 1, un mois de Mars très anormalement chaud a une température de 7.6°C ou plus, et un mois de Mars très exceptionnellement chaud de 8.6°C ou plus. Il en est de même pour Juillet. Un mois très anormalement chaud aura une température d’au moins 18.4°C, et un mois très exceptionnellement chaud aura une température d’au moins 19.7°C. Cette approche est cependant limitée car elle n’est pas assez générale pour des études systématiques. 

 

Pour généraliser la comparaison des valeurs du mois de Janvier et du mois de Juillet, on va exprimer la position de chacune des valeurs par rapport à la courbe en cloche de référence pour chaque mois. On dit qu’on va « normaliser » les valeurs. Il est alors introduit la notion de sigma. Une valeur normalisée est exprimée en sigma (en anglais on parle aussi de Standard Deviation, d’où l’abréviation SD). On peut montrer que les valeurs sont sans unité et prennent des valeurs de -3 sigmas à 3 sigmas Note 2.

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Plus spécifiquement, la majorité des valeurs se trouve entre -1 sigma et +1 sigma. On peut montrer qu’environ 68% des valeurs est entre -1 sigma et 1 sigma. Entre -2 sigmas et 2 sigma, se trouve pratiquement toutes les valeurs, soit environ 95%. Au delà de 1.5 sigmas ou 2 sigmas, on considère généralement qu’on a affaire à un événement extrême. Enfin, toutes les valeurs sont censés se trouver entre -3 sigmas et 3 sigmas. Une valeur en dehors de cet intervalle ne se produit que tous les 400 ans ou moins.

 

Nous pouvons alors comparer les valeurs des mois de Mars et des mois de Juillet :

 

Déviation standardisé de la température moyenne mensuelle de Mars et Juillet

 

Évolution de température standardisé pour Mars et Juillet de 1833 à 2013  
Nous voyons ainsi que le mois de Mars 1845, avec un écart négatif de 3.5 sigmas, n’a pas d’équivalent en Juillet, où le plus fort écart est -2.2 sigmas en 1841. Pour le divertissement, on peut se dire que si un mois de Juillet avait pu tomber à -3.5 sigmas, la température aurait été de 11.2°C. Un peu frais… Cela reste cependant purement théorique évidemment, et il n’existe pas nécessairement de situation météorologique à même de générer un tel extrême. De même dans l’autre sens, le mois de Juillet 2006 présente une déviation de 3.7 sigmas. Pour les mois de Mars, la plus forte déviation est +2.1 sigmas en 1991. Il est de plus notable que les événements frais se sont fait particulièrement rare, le seuil de -1 sigma n’étant pratiquement plus franchi.
 
Cela permet aussi de comparer à des données d’ailleurs dans le monde. Par exemple, Moscou a une série de températures très ancienne, qui remonte à 1820. Moscou a un climat continental, c’est-à-dire qu’il est sujet à des variations de températures bien plus importantes qu’en Belgique. C’est particulièrement visible en hiver, avec par exemple le plus froid Janvier à -21.6°C et le plus chaud Janvier à -1.6°C. Cela est valable aussi en Été, puisque le plus chaud Juillet est à 26.1°C, et le plus fois Juillet à 14.6°C. Une belle différence… Là encore, les données ne sont donc pas directement comparables. En normalisant les données de Moscou, nous pouvons surmonter cette difficulté.
 
Il apparaît alors par exemple que, en Juillet 2010, la Russie a connu une canicule sans précédent. Si on considère l’écart en sigma de Juillet 2010 à Moscou, nous arrivons à une valeur extraordinaire de +4 sigmas.

 

C’est à partir de cette normalisation que les scientifiques peuvent étudier des phénomènes qui ne sont pas directement comparables.

 

Cette image de Wikipedia résume cela :

 

La courbe en cloche classique. Source : http://en.wikipedia.org/wiki/File:Standard_deviation_diagram.svg
Il s’agit de la loi normale centrée réduite. Ou dit autrement, la courbe de référence. Lorsque des données ont été normalisées, elles peuvent se projetter sur cette courbe. Pour n’importe quel ensemble de données, on peut normaliser chacune de ses valeurs. Notons cependant que pour autant, un modèle avec une courbe en cloche n’est pas toujours pertinent. Il existe d’autres modèles statistiques qui peuvent être plus adaptés suivant les situations. 

 

De même, la notion de sigma et de courbe en cloche n’est nullement spécifique à la climatologie. C’est une méthode qui se retrouve dans nombre de disciplines scientifiques et plus particulièrement la biologie.

Tendance récente des extrêmes

De multiples articles scientifiques ont depuis quelques années montré que les événements extrêmes devenaient de plus en plus fréquents. Cette animation montre la distribution des températures exprimés en sigma à la surface de la Terre entière depuis 1951. Petite particularité, la zone grise est comprise entre -0.43 sigma et + 0.43 sigma. On peut voir qu’au fil du temps, la courbe en cloche glisse vers des valeurs plus élevées.

 

 
Source : http://svs.gsfc.nasa.gov/vis/a000000/a003900/a003975/

 

L’animation est en fait une adaptation d’une étude de J. Hansen et M. Sato : http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1204/1204.1286.pdf qui analyse un ensemble de statistiques au sujet de l’évolution des températures.
Une approche classique est de calculer la fraction de la superficie de la Terre affecté par des températures dépassant un certain seuil, souvent 2 et 3 sigmas. L’étude de J. Hansen et M. Sato donne ainsi des courbes qui montrent à quel point l’occurrence de températures extrêmes devient récurrente :

 

Pourcentage des terres émergées concernaient par un événement chaud (plus de 0.43 sigma, en orangé), un événement très chaud (plus de 2 sigmas, en rouge) et extrêmement chaud (plus de 3 sigmas, en bordeaux). Source : http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1204/1204.1286.pdf

 

Pour comparer, une autre étude de D. Coumou et A. Robinson qui vient de sortir donne ces valeurs :
Source : http://iopscience.iop.org/1748-9326/8/3/034018/pdf/1748-9326_8_3_034018.pdf

Les deux courbes ne sont pas exactement comparable. L’étude de J. Hansen et M. Sato regardent le pourcentage des terres émergés concernés par un événement extrême en Été seulement. Alors que l’étude de D. Coumou et A. Robinson regarde ce pourcentage pour tout les mois et l’ensemble de la terre. Pour autant, les courbes sont sensiblement les mêmes, et confirment que les extrêmes chauds deviennent courant.

Deux conclusions de l’étude de J. Hansen et M. Sato nous semblent importantes, et nous terminerons notre propos avec ces deux points.

D’une part, la moyenne se décale vers des valeurs plus élevées, ce qui est tout à fait logique dans un contexte de réchauffement. Pour autant, la courbe tend également à s’élargir. La variance des températures augmentent ainsi avec le temps. Ou, dit à peine autrement, le climat est de plus en plus variable. Cela signifie plus clairement que des événements extrêmement froids restent possibles même dans un contexte de réchauffement. Fait illustré par exemple par l’Hiver 2009/2010 qui a été glacial pour une bonne partie de l’Hémisphère Nord. C’est un des paradoxe du réchauffement. Cela peut sembler totalement contre intuitif, mais le réchauffement peut aussi provoquer des vagues de froid. Mais dans l’ensemble, la dérive vers des températures de plus en plus chaudes est évidente.
D’autre part, la conclusion de l’étude met sans ambiguïté en évidence le lien entre cette multiplication des extrêmes et le réchauffement climatique. Lorsqu’une canicule ou une sécheresse se produit, il est souvent dit qu’un événement unique n’est pas attribuable à l’évolution plus générale du climat, et que les causes de l’événement sont météorologiques. L’étude précise cependant cette affirmation. Ce n’est pas l’occurrence d’un événement extrême qui est régi par la météo, mais sa survenu en un lieu particulier de la planète.
Ainsi, il n’y a par exemple pas de doutes à avoir sur le fait que la période des 12 mois allant de Juillet 2006 à Juin 2007, où les températures ont enchaîné les records, soit en partie la cause du réchauffement. De même pour la canicule hors norme qu’a connu la Russie en 2010, ou les USA en 2012.Nous le disions au début de ce développement, le risque est lié à la rencontre entre des extrêmes ( l’aléa ) et des enjeux ( vulnérabilité ). Si les extrêmes deviennent plus fréquents, tant dans le chaud que dans le froid, l’adaptation de nos sociétés au changement climatique s’annonce particulièrement délicat.

1. L’IRM utilise dans ses communications la nouvelle période de référence 1981 – 2010, mais garde accessible son ancienne période de référence 1833 – 1980 sur Internet. Nous retenons ici l’ancienne période de référence pour la réponse très prosaïque qu’un phénomène très exceptionnel est un événement qui se produit tout les 100 ans ou moins. Définir un tel phénomène sur une période de seulement 30 ans (de 1981 à 2010 en l’occurrence) est délicat, et nous préférons exploiter pleinement l’avantage que nous avons à avoir une série de données couvrant plus de 180 ans.
 
2. D’un point de vue mathématique, normaliser des valeurs est en fait aisé. Considérons un jeu de données, par exemple la températures des 181 mois de Juillet, depuis 1833 donc. Il suffit de retirer à chaque donnée individuellement la moyenne de la série, et de diviser le tout par l’écart type de la série. Pour les mois de Juillet depuis 1833, la moyenne est de 16,92°C et l’écart type de 1,63°C. Le mois de Juillet 2013 a terminé à 20,2°C et donc sa valeur normalisé est de 2.02 sigmas.

20 août 2009 : un jour qui aurait pu devenir historique

Lorsque le sensationnalisme des médias a encore frappé le 1er août 2013 en annonçant « la journée la plus chaude du siècle » pour le jour suivant, il est évident que nous avons été sur la brèche pour contre-informer et rappeler que les températures de 2003 avaient dépassé les 38° et étaient donc plus élevées que celles qui allaient être enregistrées ce 2 août 2013. Nous n’étions pourtant que 10 ans en arrière, mais le plus incroyable, c’est que les médias avaient complètement oublié cette journée du 20 août 2009, seulement 4 ans en arrière, alors qu’elle apparaît comme LE moment où le record de chaleur absolu aurait pu être battu en Belgique. Rétro-actes …

En cet été 2009, le temps est très correct : la moyenne de juillet est 1.6° au-dessus des normales. Les hautes pressions sont assez présentes, dans des positions autorisant régulièrement des flux de Sud à Ouest, donc doux voire chauds. 5 jours avant ce 20 août, des réserves d’air chauds commencent à se constituer sur le Sud du continent :

 
Ainsi, la France se retrouve en grande partie sous des températures de 30° et une grande partie de l’Europe baigne dans une température de 20°. En Espagne, des températures de 35° voire plus sont largement observées. Au niveau 850Hpa, vers 1400-1500m, les 20° recouvrent la Péninsule Ibérique et le Sud de la France. Cela n’a rien d’exceptionnel en soit, mais cela autorise des « débordements » à la première advection tropicale. Et c’est ce qu’il va se passer …
 
Sur l’Atlantique, le 17 août, une dépression un peu plus creuse que les autres évolue depuis le continent américain :
 
 
 
La dépression d’altitude qui l’accompagne n’est pas encore très profonde, mais de l’air froid plonge à l’arrière (flèche bleue). A l’avant, sur le Sud de l’Europe, l’air chaud d’altitude autorise des développements anticycloniques sur le continent (flèche verte). L’air saharien présent sur le Nord du Maroc n’attend plus que la mise en place d’un flux de Sud direct pour envahir l’Europe Occidentale (flèche jaune). Sur nos régions, un flux encore fort maritime limite les températures à 24° sur le centre du pays.
 
Le 18 août, les choses évoluent déjà bien vite :
 
 
Les hautes pressions se sont bien développées sur nos régions (cercle vert), dans l’air très chaud s’engouffrant à haute altitude à l’avant de la dépression atlantique en plein creusement sur l’océan (rond noir). En altitude, le creux se renforce. C’est donc tout le balancier atmosphérique qui se met en place avec l’air froid qui descend sur l’Atlantique (flèche bleue) et l’air saharien qui s’avance jusqu’au centre de la France (flèche jaune). 
 
Celui-ci n’attend qu’une seule chose pour envahir notre pays : le décalement des hautes pressions vers l’Est. Le 19 août, c’est chose faite :
 
 
 
La limite des +15° (ligne jaune) au 850Hpa (environ 1500m) se situe sur notre pays. Avec plein soleil, cela autorise des températures au sol largement supérieures à 30°; et de fait, on observe 32.5° à Kleine Brogel à 18h. A Beauvechain, il fait 32.2° à la même heure. La nuit qui arrive s’annonce capitale, car pour avoir des températures très élevées en journée, il faut évidemment partir de très haut au petit matin, grâce notamment à un afflux continu d’air très chaud pendant la nuit. Et c’est ce qu’il va se passer !
 
Le sondage de Beauvechain réalisé à minuit heure GMT (2h du matin heure belge) est éloquent :
 
 

A 262m d’altitude, une couche d’air très chaud est observée avec 29.2° mesurés. Au niveau 850Hpa, à plus de 1500m, les 20° sont presque atteints. Il faut monter à 4000m pour trouver le point de congélation ! Notons que cela ne constitue pas un record car le 19 août 2012 enregistra une température de 31.8° à 2h du matin à la même altitude et il fallut monter à 4400m pour geler ! Dès lors, un élément important va permettre à ce 20 août 2009 de grimper plus haut que le 19 août 2012 : l’apparition de nuages durant la nuit.

L’image satellite de 5h15, en fin de nuit, montre l’arrivée de nuages par le Sud. Ceux-ci vont limiter la baisse de la température. A Beauvechain, le flux continu d’air chaud en provenance du Sud et ces nuages font évoluer la température ainsi : 23.8° à 2h, 24.4° à 3h (en augmentation !), 24.3° à 4h, 23.9° à 5h, et finalement 23.7° à 6h du matin. Pour une région rurale, nul doute qu’une telle température minimale est exceptionnelle ! Uccle, à 7h du matin (18 minutes après le lever du soleil) enregistre 24.0°. Kleine Brogel n’enregistre « que » 18.3° de température minimale à cause de son sol sablonneux. A titre de comparaison, le 19 août 2012 enregistra 16.8°, soit 1.5° de moins. C’est donc bien dans cette différence produite par la présence de nuages en fin de nuit qu’il faut trouver une explication à ces températures très élevées.

Ensuite, l’évolution de la température à Kleine Brogel durant cette journée est tout simplement exceptionnelle, et la fiche d’InfoClimat nous donne beaucoup d’indications :

D’abord, l’évolution de la températures est comparable à celle d’une fusée : elle gagne presque 10° en 2 heures, passant d’un agréable 22.8 à 9h à un étouffant 32.1° à déjà 11h. Peu après midi, on atteint les 35° ! Le 19 août 2012, les 35° ont été atteint à 13h30, soit un peu plus d’une heure plus tard. Le record de Haacht du 27 juin 1947 (38.7°) est en danger. Il ne sera cependant battu.

On peut constater sur la fiche qu’à 15h, la température atteindra 37.8° et même 38.2° vers 15h20. Cependant, une ligne de convergence pré-frontale aborde la Belgique. A l’arrière, le vent vire vers l’Ouest. Des nuages sont bien présents sur la Belgique en début d’après-midi, comme l’indique cette image satellite. Dès lors, la température est obligée de baisser assez tôt en journée. A 20h, des orages frappent l’Est du pays. La chaleur est totalement évacuée de Belgique. A 22h, il fait 18.7° à Kleine Brogel.

Rétrospectivement, puisque le 19 août avait enregistré son maximum à 18h, avec 38.2° à 15h20 le lendemain, le record de 38.7° de Haacht aurait certainement été battu si cette ligne de convergence avec des nuages présents assez tôt en journée n’était pas intervenue à ce moment-là. Il est alors probable qu’on aurait atteint les 39°. Cela montre aussi que pour avoir des températures très élevées en Belgique, il faut des conditions très particulières : un appel d’air très chaud sur au moins 2 jours dans tous les étages de l’atmosphère, une nuit avec des températures d’environ 22°, un soleil suffisamment présent au maximum de l’appel d’air chaud, une présence tardive des nuages avec donc peu d’humidité relative, et d’une manière générale peu ou pas d’éléments perturbateurs. La récurrence de températures de 37° ou plus ces dernières années montre que ces conditions sont de plus en plus souvent rencontrées et qu’il arrivera tôt ou tard où le record du 27 juin 1947 sera battu.