C’est quoi une rivière atmosphérique ? (Première partie)

Ce début d'hiver a été marqué dans l'Ouest américain par une recrudescence de « rivières atmosphériques », un phénomène météorologique dont nous avons souvent parlé sur ce blog, ces dernières années. Tout ça a perturbé mon début de saison de ski, je me suis demandé depuis combien de temps ce phénomène était connu des météorologues ? 

Bien que le terme « rivière atmosphérique » (RA) ne fasse partie du vocabulaire scientifique et public que depuis une trentaine d'années, le phénomène météorologique lui-même est documenté et étudié sous différents noms depuis des siècles. Le terme « rivière atmosphérique » a été inventé en 1992 (et popularisé par une étude en 1994) par deux chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) : Reginald Newell † et Yong Zhu.

En analysant des données mondiales du Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme, ils ont découvert que plus de 90 % de l'humidité se déplaçant des tropiques vers les pôles était concentrée dans des « filaments » étroits et rapides, couvrant moins de 10 % de la circonférence de la Terre. 

Avant que Newell et Zhu ne les nomment ainsi, ces tempêtes étaient bien connues des météorologues et des habitants des régions côtières, mais elles étaient généralement appelées « Pineapple Express » (Ananas express), en référence aux rivières atmosphériques qui prennent naissance près d'Hawaï et frappent la côte ouest des États-Unis. 

Certains les appelaient « Warm Conveyor Belts » (courants de transport chauds), un terme utilisé dans les années 1970 pour décrire le flux d'air chaud et humide au sein d'un cyclone. D'autres météorologues les appelaient « panaches d'humidité » ou « connexions tropicales », pour décrire les bandes de nuages ​​visibles sur les images satellite. 

Newell et Zhu ont choisi le terme « rivière atmosphérique » car ces bandes transportaient une quantité d'eau phénoménale : une seule rivière atmosphérique intense pouvait transporter environ 15 fois le débit moyen du Mississippi ! Demain, nous examinerons les événements météorologiques historiques liés à ce phénomène… 

Chutes de neige record et rivière atmosphérique

Nos abondantes chutes de neige récentes ont été causées par un autre « Pineapple Express » (tempête ananas), le nom donné à la rivière atmosphérique (RA) qui se forme près d'Hawaï, où poussent les ananas. 

Ce type de précipitations transporte de l'air chaud et humide vers le nord jusqu'à la côte ouest de l'Amérique du Nord, où il peut tomber jusqu'à 13 cm de pluie par jour. 

Cet immense flot de vapeur d'eau assez étroit peut atteindre jusqu'à 1 600 kilomètres de long et 640 km de large, et transporter en moyenne une quantité d'eau équivalente à 25 fleuves comme le Mississippi, selon Marty Ralph, chercheur et directeur de l’institut océanographique de l'Université de Californie à San Diego. 

Le terme rivière atmosphérique avait été inventé en 1998 par les chercheurs du Massachusetts Institute of Technology Yong Zhu et Richard Newell, mais des RA avaient été observées auparavant. 

Elles se forment généralement dans les régions océaniques tropicales près de l'équateur et peuvent transporter d’énormes masses d'air chaud et d'eau vers des régions comme la côte ouest de l'Amérique du Nord. 

Lorsque ces rivières passent de l'océan à la terre, la vapeur se condense en précipitations, déversant parfois l'équivalent d'un mois de pluie qui tourne en neige sur nos Montagnes Rocheuses. 

En altitude, où la neige commence normalement à tomber vers +3 degrés C, il pleut encore à -1 degré C comme il y a quelques jours à Park City quand cette rivière atmosphérique nous a rendu visite ...

Le problème avec les rivières atmosphériques (Troisième partie)

Encore une fois, je voulais savoir comment les rivières atmosphériques affectent notre manteau neigeux hivernal dans les montagnes de Park City, ainsi que notre risque d'inondation en haute altitude. Les rivières atmosphériques se comportent comme de puissants jets d'eau sous haute pression. Si elles apportent de fortes pluies sur la côte, leur impact change radicalement lorsqu'elles rencontrent une pente montagneuse, avec tout ce que cela comporte en risques et en avantages. 

D’abord, sur le littoral, la principale menace est le volume d'eau et son intensité. Comme les températures côtières sont généralement bien au-dessus de zéro, toute la rivière atmosphérique tombe sous forme de pluie. Il existe un risque de crues soudaines, le sol se saturant rapidement et entraînant des inondations immédiates et des glissements de terrain. 

Cela ne dure pas très longtemps et prend souvent fin après le passage de la précipitation, l'eau s'écoulant rapidement vers l'océan. Les montagnes présentent différents problèmes appelés « soulèvement orographique ». Quand la rivière atmosphérique arrive en contact avec la montagne, l'air est forcé de monter. C'est ce qu'on appelle soulèvement orographique. 

En montant, l'air se refroidit rapidement, ce qui le pousse à libérer encore plus d'humidité qu'il ne le ferait sur le littoral. Cela fait que les montagnes reçoivent souvent deux ou trois fois plus de précipitations que le niveau de la mer. Il existe aussi un effet « à double tranchant » pour le manteau neigeux en haute altitude, où la rivière atmosphérique devient fortement influencée par les variations de températures. 

Ces tempêtes sont généralement chaudes, ce qui crée deux scénarios très différents. Tout d'abord, il y a le bon coté des choses, si la précipitation est suffisamment froide, elle déposera entre 1,5 à 3 mètres de neige en un seul week-end. Certains de ces événements « anti-sécheresse » ont parfois permis d'approvisionner en eau la majeure partie de l'ouest des États-Unis pendant une année entière ! 

Le mauvais coté des choses, qui semble se produire de plus en plus souvent au fur et à mesure que le changement climatique s’opère, est ce qu'on appelle la neige qui tourne en pluie. Cela crée d’importantes inondations en montagne. Comme les rivières atmosphériques sont chaudes, la limite des chutes de neiges va monter beaucoup plus haut qu’à l’accoutumée, passant de 2 100 (l’altitude de Park City) à 2 700 mètres d’altitude. 

Il en résulte que de la pluie chaude tombe sur l’épaisse couche de neige déjà présente. La pluie ne s'écoule pas simplement ; elle fait fondre la neige en dessous, libérant en quelques heures l'eau accumulée pendant des semaines. Cela provoque des inondations catastrophiques en aval. C'est ce qui s'est produit fréquemment ces derniers temps et c'est ce qui m’a empêché de skier cette saison !

Historique des rivières atmosphériques (Deuxième partie)

Bien que le terme « rivière atmosphérique » n'existait pas au XIXe siècle, il existe des preuves historiques indéniables de leurs effets dévastateurs. Ces phénomènes ont commencé avec la grande inondation de 1862, la plus importante jamais enregistrée en Californie, Oregon et Nevada. Elle avait été causée par une succession de rivières atmosphériques qui ont transformé la vallée centrale de Californie en véritable mer intérieure. 

Auparavant, grâce à l'étude des cernes des arbres et des couches de sédiments, les scientifiques avaient déjà identifié des incidences de « méga-rivières atmosphériques » remontant jusqu'à l'an 212, ce qui suggère qu'elles ont toujours constitué une caractéristique constante du climat terrestre depuis la nuit des temps. 

Au cours de la dernière décennie, notre compréhension est passée de la simple « découverte » à la « classification ». 

En 2019, le Dr F. Martin Ralph et ses collègues de l'Institut d'océanographie Scripps, près de San Diego, avaient mis au point l'échelle des rivières atmosphériques (de 1 à 5). 

À l'instar de l'échelle des ouragans, elle permet au public de comprendre si une rivière atmosphérique imminente sera « bénéfique » (remplissant les réservoirs et protégeant des sécheresses) ou « dangereuse » (provoquant inondations et glissements de terrain).

Des études scientifiques récentes confirment que les rivières atmosphériques deviennent plus fortes, plus chargées d’humidité, plus intenses et plus fréquentes ces dernières années. La principale cause est le changement climatique d'origine humaine. 

Une atmosphère plus chaude retient davantage d'humidité, alimentant ces « rivières du ciel » en vapeur d'eau supplémentaire provenant des océans, ce qui provoque précipitations, inondations et vents violents, affectant particulièrement la côte ouest des États-Unis. 

Combiné à l'augmentation constante des températures, il est désormais à peu près certain que ce phénomène entraînera une diminution progressive de l'enneigement dans nos montagnes de la Sierra Nevada, aux Cascades et dans toutes les Rocheuses aux États-Unis. 

Habitant à Park City, une région montagneuse, je souhaite savoir comment les rivières atmosphériques affectent spécifiquement notre manteau neigeux et le risque d'inondation dans notre communauté montagnarde, par rapport aux zones côtières. Nous aborderons ce sujet dans notre prochain article de blog, donc restez bien connectés !

Skier sur neige « Pinapple Express »

Mardi après-midi, je suis allé skier et après une matinée ensoleillée, la neige est revenue avec une force vengeresse, et il s’agissait encore d’une de ces « rivière atmosphérique » supplémentaire qui nous venait tout droit d'Hawaï. 

La neige était super mouillée, collait à mes lunettes et je ne pouvais rien voir. 

J'ai fait trois pistes sur mon télésiège préféré qui atteint le point culminant de Park City, mais ca n’a pas suffit, j'ai jeté l’éponge et je suis rentré à la maison. Je me suis demandais « Qu'est-il bien arrivé à la meilleure neige du monde ? » cette neige super sèche qui fait la renommée internationale de l'Utah… 

Toujours nostalgique, j’ai du remonter à mes premiers hiver en tant que moniteur à Avoriaz dans les années 70 pour retrouver une neige aussi mouillée. Pour moi, ce genre d’épisodes est bel et bien un aspect du réchauffement climatique et ce genre de neige humides pourraient devenir de plus en plus fréquente dans les hivers à venir. 

On verra bien, mais ce jour-là, je suis rentré chez moi complètement trempé et tout autant démoralisé ... 

Avenir du ski et rivières atmosphériques

Ces semaines semblent voir un retour à la série de rivières atmosphériques qui on prédominé l'an passé et je peux observer est que la vapeur d'eau contenue dans ces massives traînées d'humidité tropicale peut tomber en pluie même à une température locale en dessous de l’isotherme zéro alors que dans des circonstances normales il neige jusqu'à + 2 degrés Celsius. 

Ces rivières atmosphériques, souvent appelées « Pineapple Express » (Ananas rapide), trouvent leur origine dans les eaux tropicales du Pacifique, près d’Hawaï. Elles peuvent parfois transporter 15 fois le volume d’eau que contient le fleuve Mississippi, libérant la moitié des précipitations totales de l’ouest des États-Unis en moins de 15 jours. 

En général, le réchauffement climatique poussera les courants-jets plus près de l’équateur. Mais alors que la région arctique s'est déjà réchauffée d'environ 6 °C, soit cinq fois le réchauffement moyen mondial, la moyenne ouest-est des courants-jets s'est affaiblie, car c'est la différence entre les températures polaires et tropicales qui dynamise ceux-ci. S'il y a moins de flux d'air ouest-est dans les courants-jets, il y a alors plus de risques que les courants-jets s'éloignent de leurs latitudes traditionnelles. 

Ainsi, les poussées d'air polaire vers le sud et les courants d'air tropical vers le nord deviendront plus fréquents et amèneront des températures extrêmes dans des régions qui n'y étaient pas soumises. Les « dômes thermiques » comme celui sur l'ouest du Canada en juin 2021 et l'Europe de l’ouest en juillet 2022 contrastent fortement avec les « bombes de glace » comme celles qui avaient touché le nord et l'est des États-Unis et du Canada, ainsi que le Texas en février 2021, celles-ci pouvant devenir plus nombreuses. fréquents, mais pas forcément aux mêmes endroits. 

Dans l’ensemble, cependant, il semble que nos hivers, tant en Amérique du Nord qu’en Europe, suivent clairement une tendance au réchauffement sévère, et si l’on prend en compte le graphique « Hockey Stick » développé par Michael E. Mann, Raymond S. Bradley et Malcolm K. Hughes en 1998, reconstituant les températures moyennes mondiales ou hémisphériques des 500 à 2000 dernières années. 

Celui-ci montre une lente tendance au refroidissement à long terme qui se transforme soudainement en un réchauffement relativement rapide au 20e siècle, le record instrumental de température en 2000 dépassant les températures antérieures. 

Cela nous avertit que si cette tendance se poursuit, toute rivière atmosphérique pourrait se transformer en une mauvaise nouvelle si elle ne parvient pas à déverser la neige si importante pour le stockage de l’eau et le plaisir des skieurs !

C'est quoi le « Pineapple Express ? »

Non, ce n'est pas une boisson ou un dessert à l'ananas !

Pour nous qui vivons à Park City, en Utah, le «Pineapple Express» est le nom que nous donnons à une dépression en provenance d'Hawaï, un phénomène météorologique caractérisé par un fort écoulement persistant d'humidité dans la haute atmosphère associé à de fortes précipitations qui atteignent d'abord la côte Pacifique nord américaine et éventuellement notre région des Rocheuses.

Nous pourrions dire que ce phénomène est comme une rivière atmosphérique entraînée par le courant polaire qui se sépare autour du système de haute pression et où la branche sud de ce courant polaire percute une masse humide en provenance d’Hawaï.

Cela provoque des pluies diluviennes dans la région avec des chutes de neige exceptionnelles fortes en montagnes. En plus d'être abondante, la neige est également très humide et peut être précédée de pluies provenant de très haute altitude, ce qui est exactement ce que nous avons reçu ces derniers jours et qui risque de durer encore un jour ou deux ...

Les pompes du gouverneur de l'Utah

En 2022, la population de l'Utah a réalisé que la méga-sécheresse qui affectait l'État persistait et que nous étions sur le point de perdre notre Grand Lac Salé à cause d'une mauvaise gestion de l'eau, d'une irrigation excessive et d'une croissance démographique explosive. 

Avec le retrait partiel du lac, toute la saleté serait exposée et les métaux lourds qui y sont incrustés seraient emportés par le vent et allaient tous nous empoisonner. Tout le monde a paniqué pour trouver des solutions et de l'argent pour « sauver le lac ». 

Revenons maintenant à la fin des années 1980 lorsque nous sommes arrivés en Utah. Les hivers 81-82, 82-83 et 83-84 avaient été parmi les plus enneigés de mémoire récente, et avec cela le niveau du Grand Lac Salé n'avait cessé de croître jusqu’à atteindre 1 283 m d’altitude en 1986, au point que l'aéroport était menacé. 

Cela a conduit le gouverneur de l'Utah de l'époque, Norm Bangerter, à approuver, en 1987, un plan de lutte contre les inondations de 71,7 millions de dollars pour pomper l'eau du Grand Lac Salé vers le désert occidental, juste au nord de la célèbre piste de vitesse de « Bonneville Salt Flats ». Aujourd'hui, avec encore plus de corruption et d'inflation que par le passé, ces travaux aurait pu coûter 2 milliards de dollars sans que personne ne s’en soucie trop.

 

Pendant 2 ans, 3,3 milliards de mètres cubes d'eau, à partir d’avril 1987, ont été pompés du Grand Lac Salé vers ce bassin d'évaporation dans le désert près de l’état du Nevada, jusqu’à leur arrêt en juin 1989. Notre méga-sécheresse a commencé. Après la mort du gouverneur Bangerter d'un AVC il y a à peine 8 ans, on se souvient surtout de lui pour le genre d'éléphants blancs que ses pompes représentaient et pour une autoroute qui porte son nom près de l'aéroport. 

Aujourd'hui, après l'énorme accumulation de neige de cet hiver, Salt Lake City se prépare à d’inquiétantes inondations, tout comme au printemps 1984. Cela m'a fait me demander si nous devions enfin remettre ces pompes en marche si le phénomène de rivière atmosphérique que nous avons eu cet hiver devaient se répéter. 

Dans le passé, le lac s'est élevé de 6 mètres en 20 ans, et 60 % de cette augmentation s’est produite en 5 ans, ce qui montre que le niveau du lac peut varier considérablement. Le 3 juillet 2022, le niveau du lac était à 1 271 m et aujourd'hui, après notre première fonte des neiges, il vient d’augmenter de près d’un mètre.