Un puissant système de tempête qui a bloqué les États du Texas à l'Ohio pendant plusieurs jours début avril 2025 a fait des ravages dans la région, avec des tornades mortelles, des coulées de boue et des inondations à mesure que les rivières se levaient. Plus d'un pied de pluie est tombé dans plusieurs domaines.
En tant que climatologue qui étudie le cycle de l'eau, je reçois souvent des questions sur la façon dont les tempêtes extrêmes comme ces formes et ce que le changement climatique a à voir avec elle. Il y a une recette pour les tempêtes extrêmes, avec deux ingrédients clés.
Recette pour une tempête
Les conditions essentielles pour que les tempêtes se forment avec des averses lourdes sont l'humidité et l'instabilité atmosphérique.
Premièrement, pour que la tempête se développe, l'air doit contenir suffisamment d'humidité. Cette humidité vient de l'eau s'évaporer au large des océans, des lacs et des terres, ainsi que des arbres et d'autres plantes.
La quantité d'humidité que l'air peut contenir dépend de sa température. Plus la température est élevée, plus l'air d'humidité peut tenir et plus le potentiel de fortes averses. En effet, à des températures plus élevées, les molécules d'eau ont plus d'énergie cinétique et sont donc plus susceptibles d'exister dans la phase de vapeur. La quantité maximale d'humidité possible dans l'air augmente à environ 7% par degré Celsius.
Warm Air fournit également des systèmes de tempête avec plus d'énergie. Lorsque cette vapeur commence à se condenser en eau ou en glace à mesure qu'elle refroidisse, elle libère une grande quantité d'énergie, appelée chaleur latente. Cette énergie supplémentaire alimente le système de tempête, conduisant à des vents plus forts et à une plus grande instabilité atmosphérique.
Cela nous amène à la deuxième condition nécessaire pour une tempête: l'instabilité atmosphérique.
L'instabilité atmosphérique a deux composants: le cisaillement de l'air et du vent croissant, qui est créé à mesure que la vitesse du vent change avec la hauteur. L'air croissant, ou courant ascendant, est essentiel car l'air se refroidit à mesure qu'il monte et, par conséquent, la vapeur d'eau se condense pour former des précipitations.
Alors que l'air se refroidit à haute altitude, il commence à couler, formant un courant descendant d'air frais et sec sur le bord d'un système de tempête.
Lorsqu'il y a peu de cisaillement de vent, le courant descendant peut supprimer le courant ascendant et le système de tempête se dissipe rapidement alors qu'il épuise l'humidité locale dans l'air. Cependant, un fort cisaillement de vent peut incliner le système de tempête, de sorte que le courant descendant se produit à un endroit différent, et le courant ascendant de l'air chaud chaud peut continuer, fournissant la tempête d'humidité et d'énergie. Cela conduit souvent à de forts systèmes de tempête qui peuvent engendrer des tornades.
Les averses extrêmes ont frappé les États-Unis
Il s'agit précisément d'une combinaison de ces conditions qui a provoqué les précipitations prolongées et étendues que le Midwest et les États du Sud ont vu début avril.
Le Midwest est sujet à des tempêtes extrêmes, en particulier au printemps. Le printemps est une période de transition où la masse d'air froide et sec de l'Arctique, qui domine la région en hiver, est progressivement repoussée par l'air chaud et humide du golfe qui domine la région en été.
Ce choc des masses d'air crée une instabilité de l'atmosphère à la limite, où l'air chaud et moins dense est poussé vers le haut au-dessus de l'air froid et plus dense, créant des précipitations.
Un front froid se forme lorsqu'une masse d'air froide repousse une masse d'air chaude. Un front chaud se forme lorsque la masse d'air chaude pousse pour remplacer la masse d'air froid. Un front froid se déplace généralement plus vite qu'un front chaud, mais la vitesse est liée à la différence de température entre les deux masses d'air.
Les conditions chaudes avant le système de tempête d'avril réduisaient la différence de température entre ces masses d'air froid et chaudes, réduisant considérablement la vitesse du mouvement frontal et lui permettant de calmer sur les états du Texas à l'Ohio.
Le résultat a été des précipitations prolongées et des tempêtes répétées. Les températures chaudes ont également conduit à une teneur élevée en humidité dans les masses d'air, entraînant plus de précipitations. De plus, un fort cisaillement de vent a conduit à un approvisionnement continu d'humidité dans les systèmes de tempête, provoquant des orages forts et des dizaines de tornades.
Ce que le réchauffement climatique a à voir avec les tempêtes
À mesure que les températures mondiales augmentent, l'air du réchauffement crée des conditions plus propices aux précipitations extrêmes.
L'air plus chaud peut signifier plus d'humidité, conduisant à des tempêtes plus humides et plus fortes. Et comme le réchauffement le plus important se produit près de la surface, tandis que la haute atmosphère se refroidisse, cela peut augmenter le cisaillement du vent et l'instabilité atmosphérique qui ouvre le terrain pour de fortes tempêtes.
Les régions polaires se réchauffent également deux à trois fois plus rapidement que la moyenne globale, réduisant le gradient de température entre les pôles et l'équateur. Cela peut affaiblir les vents mondiaux. La plupart des systèmes météorologiques des États-Unis continentaux sont modulés par le flux de jet polaire, donc un jet de jet plus faible peut ralentir le mouvement des tempêtes, créant des conditions pour des événements de précipitation prolongés.
Tous ces éléments créent des conditions qui rendent les tempêtes extrêmes et les inondations beaucoup plus probablement à l'avenir.
