En juillet 2022, des orages dramatiques ont balayé le centre des États-Unis, trempant la région et provoquant des inondations soudaines historiques. La pluie la plus lourde est tombée sur la grande région métropolitaine de Saint-Louis le 26 juillet, puis a déménagé dans l'est du Kentucky le 28 juillet. Dans les deux régions, la tempête a établi des records de tous les temps pour les précipitations totales dans une période de 24 heures.
Une jauge de pluie à l'aéroport international de St. Louis Lambert a enregistré 8,64 pouces de pluie le 26 juillet, dont une grande partie est tombée sur quelques heures. Les précipitations historiques ont causé deux décès et plus d'un milliard de dollars de dégâts.
C'était l'événement d'inondation le plus coûteux du pays en 2022. Mais était-ce vraiment un événement de 1 000 sur 1 000 ans? Une analyse des chercheurs de l'Université de Washington à St. Louis suggère probablement non.
« Tous ceux qui étaient à Saint-Louis pendant la tempête s'en souviennent, parce que leurs sous-sols étaient des inondations – ou pire », a déclaré Bronwen Konecky, professeur adjoint de sciences de la Terre, de l'environnement et du planétaire en arts et sciences. « Dans les nouvelles, les météorologues disaient qu'il s'agissait d'une inondation de 1 000 ans. »
Mais une nouvelle étude du laboratoire Konecky publié dans le Journal of Climate montre que ce n'était pas probablement le cas et qu'une tempête comme celle-ci était plus proche d'un événement 1 sur 500 ans.
« Dans Saint-Louis et dans l'est du Kentucky, nous constatons que les tempêtes qui se sont produites cette semaine-là et la quantité de précipitations qui sont tombées n'étaient en fait pas aussi exceptionnelles que nous l'aurions cru à l'époque », a déclaré Konecky. « Et les tempêtes de cette ampleur vont devenir plus fréquentes à l'avenir. »
Mettre des précipitations extrêmes dans son contexte
Le réchauffement climatique augmente la fréquence des événements de précipitations extrêmes, y compris les événements appelés tempêtes ou inondations de 1 000 ans – stormes qui ont 0,1% de chances de se produire au cours d'une année donnée.
Ils sont importants dans la conception des infrastructures à travers le pays. Pourtant, les estimations de fréquence pour les tempêtes extrêmes sont en proie à l'incertitude. Ce fait sape les tentatives de mettre une tempête dans un contexte approprié.
En termes d'étiquetage de quelque chose comme un événement de 1 000 ans, de combien d'incertitude parlons-nous? Cela dépend, ont déclaré les chercheurs – fondé sur l'emplacement de la tempête et d'autres facteurs.
« À Saint-Louis, la portée attendue avait des barres d'erreur de 7 pouces » de pluie sur une période de 24 heures, a déclaré Alexander Thompson, premier auteur de la nouvelle étude, faisant référence aux estimations de la fréquence des précipitations de la National Oceanic and Atmospheric Administration. « Cela signifie n'importe quoi, des précipitations quotidiennes d'environ 7,5 pouces à 15 pouces (qualifiées en tant qu'événement de 1 000 ans), ce qui est une gamme incroyablement large. »
Cette plage d'erreur est en partie un résultat résultant de la rareté relative des observations de la station météorologique, a expliqué Thompson.
Les données de jauge de pluie recueillies par les instruments modernes remontent à un siècle environ, au plus. Et dans certains endroits géographiques, les pluies sont rares. Dans d'autres régions, les dossiers historiques des pluviométriers peuvent être inégaux, ou il peut y avoir de grandes lacunes représentant des années lorsque rien n'a été enregistré.
« Avec l'aide des statistiques, vous n'avez pas besoin d'avoir 1 000 ans de données pour appeler quelque chose d'un événement de 1 000 ans », a déclaré Thompson. « Mais l'une des principales raisons pour lesquelles il existe une si grande gamme d'incertitude est que nous prenons cette désignation à partir de quelques décennies de données d'observation. »
Se tournant vers les modèles climatiques du passé de la Terre
Thompson et Konecky savaient qu'il devait y avoir une meilleure façon de regarder les données.
En tant que paléoclimatologues, ils étaient habitués à utiliser d'autres enregistrements des conditions climatiques passées avant que les humains ne commencent à mesurer les choses. Ces enregistrements, parfois appelés proxys climatiques, comprennent les données climatiques qui peuvent être interprétées à partir de l'analyse des anneaux d'arbres, des coraux, des glaciers et des sédiments des lacs et des océans. Les scientifiques peuvent utiliser ces enregistreurs environnementaux pour estimer les conditions antérieures, étendant notre compréhension du climat en arrière des centaines à des millions d'années. Les procurations climatiques, à leur tour, aident à valider les performances des modèles climatiques qui projettent à la fois le changement climatique passé et futur.
Pour cette étude, Thompson et Konecky ont proposé une nouvelle façon de mélanger les observations historiques réelles – les mesures de jauge de pluie réelles à partir de dizaines de stations météorologiques locales, compilées dans le système d'information climatique appliqué de la NOAA – avec le dernier Millennium Millennium Ensemble, un ensemble de simulations effectuées en utilisant le modèle de système de la communauté de la communauté bien établi à partir de l'année 850 et à l'exécution de tous les temps.
« La fin du 20e et le début du 21e siècle est une période unique où nous avons des données de station météorologique qui chevauchent les simulations du modèle climatique », a déclaré Konecky. « Nous avons utilisé cette période de chevauchement pour comprendre comment proposer un ensemble de données mélangé qui reflète la réalité des données de la station, mais avec les statistiques à long terme des simulations du modèle climatique. »
Thompson et Konecky ont ensuite utilisé cet ensemble de données mixtes pour analyser l'événement record des précipitations vécu en juillet 2022.
En regardant l'événement à travers leur nouvel objectif, les chercheurs de Washu ont constaté que la période de retour pour les précipitations de la tempête 24 heures sur 24 était d'environ 530 ans (intervalle de confiance à 90%: 370–700 ans) pour la région du Grand Louis et environ 280 ans (intervalle de confiance à 90%: 115-340 ans) pour l'est du Kentucky. Il s'agissait d'une période beaucoup plus courte que la période de retour des 1 000 ans qui a été signalée dans les médias à l'époque.
« Notre approche fournit une estimation plus précise de la fréquence de cet événement et démontre qu'une quantité de précipitations comme celle de l'événement de juillet 2022 est deux à quatre fois plus susceptibles de se produire à l'avenir, par rapport au millénaire précédent », a déclaré Thompson, qui est maintenant un chercheur à l'Université du Colorado pour les évaluations de la recherche sur l'environnement dans les évaluations des précipitations environnementales.
Se préparer à plus de grandes tempêtes
En plus des pertes catastrophiques, l'augmentation des précipitations extrêmes a un conséquence économique via l'augmentation des coûts des dommages causés par les inondations. Les plans d'adaptation des infrastructures critiques, tels que les systèmes d'eau pluviale, reposent sur des mesures des précipitations et de la fréquence des inondations. Ces plans devraient coûter des centaines de millions de dollars par an d'ici la fin de ce siècle.
Compte tenu de la capacité destructrice des événements de précipitations extrêmes, il est essentiel d'évaluer correctement leur contexte historique pour mieux comprendre la fréquence de ces tempêtes à l'avenir, ont déclaré les chercheurs.
Les résultats de cette étude peuvent être utilisés pour mieux préparer la société et les infrastructures pour les risques actuels et futurs posés par des précipitations extrêmes. D'autres laboratoires continuent de construire de meilleurs modèles pour prédire quand et où des événements de précipitations extrêmes pourraient se produire. « Il y a une explosion de recherches sur de nouvelles et meilleures façons de faire ce genre d'évaluations », a déclaré Thompson.
« Les tempêtes extrêmes et les inondations ne disparaissent pas », a déclaré Konecky. « Saint-Louis doit être prêt. »
