Lorsque des pluies violentes et des vents violents frappent des zones côtières densément peuplées, les impacts peuvent être dévastateurs, mais les alertes précoces fournissent un temps de préparation crucial. Ces tempêtes intenses sont souvent alimentées par des rivières atmosphériques - des bandes d’humidité concentrée se déplaçant dans le ciel par des vents forts. Bien que les météorologues les surveillent de près, il est difficile de prédire le comportement spécifique d’une rivière atmosphérique.

Aujourd’hui, une nouvelle étude publiée dans « Nature Communications » propose une nouvelle approche. Da Yang, professeur adjoint de sciences géophysiques à l’Université de Chicago, et son collègue Hing Ong, un ancien chercheur postdoctoral maintenant au Laboratoire national d’Argonne, ont mis au point une équation conçue pour clarifier les forces qui déterminent les rivières atmosphériques. Ce nouveau modèle pourrait fournir une plus grande précision dans la prévision de tels événements, d’autant plus que le changement climatique influence les conditions météorologiques.

Un facteur météorologique mondial

Les rivières atmosphériques sont de longs et étroits couloirs d’air humide qui transportent la vapeur d’eau des tropiques vers des latitudes plus élevées. Ces « rivières dans le ciel » peuvent transporter jusqu’à 15 fois le débit du fleuve Mississippi, apportant de fortes pluies, de la neige et des vents intenses. En Californie, par exemple, ils fournissent jusqu’à la moitié des précipitations annuelles de l’État. Alors que des événements majeurs peuvent entraîner des inondations et des glissements de terrain dommageables, les rivières atmosphériques moins intenses jouent également un rôle bénéfique dans l’atténuation des sécheresses et la réapprovisionnement des réservoirs.

Bien que ces phénomènes soient répandus le long de la côte ouest de l’Amérique du Nord, les rivières atmosphériques sont présentes dans le monde entier. Couramment observés se déplaçant d’ouest en est, ils sont présents à tout moment dans les latitudes moyennes nord et sud. Cependant, il n’existe pas de cadre solide pour comprendre comment la force et la trajectoire d’une rivière atmosphérique évoluent au fil du temps.

« Doubler la perspicacité »

Traditionnellement, les scientifiques utilisent une métrique appelée transport de vapeur intégré (IVT) pour surveiller et suivre les rivières atmosphériques, qui quantifie le débit et la vitesse de la vapeur d’eau. Bien que cela soit utile pour le suivi, une équation plus complète est nécessaire pour comprendre la dynamique qui régit ces systèmes. L’équipe de Yang a introduit une variable connue sous le nom d’énergie cinétique de vapeur intégrée (IVKE), qui combine l’énergie du vent et les niveaux d’humidité en une seule quantité.

Selon Yang, IVKE fournit « une équation de gouvernance intuitive, basée sur le premier principe, qui révèle ce qui renforce ou dissipe une rivière atmosphérique et explique son mouvement vers l’est ». Contrairement aux simples mesures de surveillance, cette équation explique les processus sous-jacents, améliorant ainsi les prévisions en temps réel.

Lors des tests, l’équipe a découvert que la force d’une rivière atmosphérique augmente souvent lorsque l’énergie potentielle se transforme en énergie cinétique, alors qu’elle s’affaiblit en raison de la condensation et de la turbulence. Son mouvement vers l’est résulte du flux horizontal d’énergie cinétique et d’humidité. Les informations tirées de ce cadre offrent une base plus solide pour comprendre ces systèmes en temps réel.

Implications pour l’adaptation

aux conditions météorologiques et au climat La National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), qui dirige la surveillance des rivières atmosphériques aux États-Unis, pourrait bénéficier de l’approche de Yang. Ce nouveau cadre complète les analyses IVT de la NOAA, en ajoutant des informations physiques qui peuvent améliorer la fiabilité des prévisions météorologiques extrêmes et soutenir l’amélioration des modèles de prévision.

Yang a noté l’impact potentiel du changement climatique sur les rivières atmosphériques, déclarant : « Nous savons qu’avec le changement climatique, la quantité de vapeur d’eau augmente. Si les modèles de circulation restent cohérents, nous pouvons nous attendre à des rivières atmosphériques individuelles plus fortes. Des études futures exploreront ce lien plus en détail. L’équipe de Yang, y compris la nouvelle chercheuse postdoctorale Aidi Zhang, prévoit d’utiliser le cadre IVKE pour analyser les effets du changement climatique sur les rivières atmosphériques.