Les inondations soudaines résultant des précipitations extrêmes présentent un risque majeur pour les personnes et les infrastructures, en particulier dans les zones urbaines. Des températures plus élevées en raison du changement climatique mondial affectent les précipitations continues et les averses de pluie courtes dans une mesure quelque peu égale.
Cependant, si les deux types de précipitations se produisent en même temps, comme cela est typique des grappes de nuages d'orage, la quantité de précipitations augmente plus fortement avec l'augmentation de la température, comme le montre une étude de deux scientifiques de l'Université de Potsdam et du Leibniz Center for Tropical Marine Research (ZMT) à Bremen. L'étude vient d'être publiée dans la revue Géoscience de la nature.
Des précipitations extrêmes peuvent provoquer des inondations rapides, ce que l'on appelle les «inondations soudaines». Comment ces précipitations extrêmes changent-elles avec la température? Cette question est étudiée depuis des décennies en utilisant des enregistrements appropriés de précipitations et de températures, mesurés à des intervalles courts d'une heure ou moins.
Les précipitations et les nuages se forment lorsque la vapeur d'eau dans l'air sature, formant ainsi de petites gouttelettes qui finissent par se regrouper pour former des gouttes de pluie. Selon la relation Clausius-Clapeyron, la saturation nécessite environ 7% de vapeur en plus lorsque les températures augmentent d'un degré Celsius. Cette relation pourrait, en tant qu'image simplifiée, être motivée par une éponge qui peut capturer plus d'eau à mesure que les températures augmentent. Un événement de précipitations extrêmes dans cette image correspond à la pressage de l'éponge pour libérer la majeure partie de son eau.
Cette hypothèse a été remise en question en 2008 par l'analyse d'une longue série de données sur les précipitations aux Pays-Bas. Les auteurs de cette étude, Lenderink et Van Meijgaard, ont conclu de leur approche statistique que la relation Clausius-Clapeyron était insuffisante pour décrire l'augmentation des précipitations extrêmes, notamment celle des orages qui pouvaient augmenter à 14% par degré Celsius, ce qui est à deux reprises du taux d'orage de Clausius-Clapeyron.
Au cours des 17 dernières années, les travaux de Lenderink et Van Meijgaard, désormais cités plus de 1000 fois, ont conduit à de nombreuses enquêtes sur le phénomène, sans pouvoir confirmer ou rejeter sans ambiguïté les travaux basés dans l'étude des Pays-Bas. En particulier, il était difficile de déterminer jusqu'où le mélange de différents types de précipitations pourrait donner lieu à des superpositions statistiques.
Les travaux actuels jettent un aperçu détaillé de deux types de précipitations: les précipitations stratiformes qui sont continues et uniformes d'intensité par rapport aux douches de pluie courtes typiques des orages.
« Nous utilisons un ensemble de données grand et haute fréquence d'Allemagne qui est combiné avec un nouvel ensemble de données de détection de foudre. Étant donné que la foudre indique l'activité des orages, les précipitations stratiformes peuvent être séparées de cette manière », explique Nicolas da Silva de l'Université de Potsdam.
« Le résultat est plutôt frappant: lorsqu'il ne sélectionne soigneusement que des précipitations de l'orage clair et de l'étude des extrêmes à chaque température, l'augmentation est presque parfaitement le long de la théorie de Clausius-Clapeyron », ajoute Jan O. Härter de l'Université de Potsdam, qui est également affilié au Leibniz Center for Tropical Marine Research (ZMT).
De même, lors de la sélection uniquement pour les précipitations stratiformes seules, les données correspondent très bien à la relation Clausius-Clapeyron. Ce n'est que lors de la combinaison des statistiques des deux types de précipitations, des taux d'augmentation de la température beaucoup plus élevés émergent, comme proposé dans l'étude de Lenderink et Van Meijgaard. Les auteurs da Silva et Härter déclarent que cette augmentation « Super-Clausius-Clapeyron » est donc d'origine purement statistique, de sorte qu'une controverse de longue date peut finalement être finalement réglée.
Cependant, la présente étude souligne que l'augmentation statistique du super-Clausius-Clapeyron des précipitations extrêmes s'applique aux grappes contenant à la fois des orages et des nuages stratiformes. Ces clusters de nuages sont responsables de la plupart des précipitations induisant des crues éclair extrêmes.
« En supposant que les changements de température projetés pour les prochaines décennies sous le réchauffement du climat, les précipitations extrêmes peuvent en effet atteindre des niveaux de risque sans précédent pour les humains et les infrastructures, en particulier dans les zones urbaines », soulignent les auteurs.
