Que signifie le changement climatique pour les vagues extrêmes ?

Dans la plupart des océans du monde, les vagues grossissent. Dans l’océan Austral, où la houle provoquée par les tempêtes peut se propager à l’autre bout du monde jusqu’en Californie, la vague moyenne a augmenté d’environ 20 cm au cours des 30 dernières années.

Ces changements font partie du changement climatique et sont susceptibles de se poursuivre longtemps dans le futur. Si vous faites des plans à long terme près de la mer – comme la construction de navires ou la construction de défenses contre les inondations dans les villes côtières – vous avez besoin de plus de détails sur la taille de ces vagues.

Dans une étude publiée aujourd’hui dans Science Advances, nous avons examiné les changements projetés dans la taille des plus grosses vagues autour du globe. Nous avons constaté que les incertitudes dans les projections pourraient être plus importantes que les changements futurs projetés eux-mêmes dans environ 80 % des océans et des côtes du monde.

Le « climat des vagues »

Mon groupe et moi étudions le « climat des vagues » du monde : la taille et la distribution des vagues océaniques à différents endroits, et comment cela a changé dans le passé et changera à l’avenir.

On s’intéresse aux hauteurs de vagues moyennes, mais aussi aux conditions extrêmes. Comme pour les inondations ou les vagues de chaleur, les vagues extrêmes sont celles qui causent des problèmes – ce sont donc souvent celles dont nous avons besoin de savoir quand nous construisons près de la mer.

À partir de bouées flottantes et de radars satellites, nous avons des enregistrements de hauteurs de vagues remontant à 30 à 40 ans. Ces données ne couvrent pas le monde entier, mais nous les alimentons dans des modèles informatiques qui comblent les lacunes.

Les vagues sont créées par le vent, donc nos modèles de vagues sont également liés à ce que nous savons des conditions de vent. Au total, nous disposons d’environ 40 ans de données modélisées donnant les conditions de houle pour l’ensemble des océans du monde (décomposés en « pixels » d’environ 25 kilomètres de diamètre).

Nous utilisons également une branche de statistiques appelée analyse des valeurs extrêmes pour calculer des choses comme la plus grande vague à laquelle vous pouvez vous attendre à un endroit donné une fois tous les 100 ans (l’événement de 100 ans).

Pourquoi les vagues changent

À mesure que le climat change, nous nous attendons à ce que les modèles de vent mondiaux changent – ​​de sorte que les vagues mondiales changeront également.

Un changement que nous constatons déjà est que de nombreux systèmes dépressionnaires, qui créent des vents violents, deviennent plus intenses et s’éloignent de l’équateur vers les pôles.

Dans l’hémisphère sud, cela signifie plus de vents violents sur l’océan Austral, provoquant de plus grosses vagues. Cette houle dans l’océan Austral se propage dans les océans Pacifique, Atlantique et Indien, ce qui signifie de plus grosses vagues dans l’hémisphère sud.

En effet, nous avons observé que la hauteur moyenne des vagues dans l’océan Austral a augmenté d’environ 20 cm au cours des 30 dernières années.

Dans l’hémisphère nord, il y a plus de terres plus près du pôle. Ainsi, les vents violents se produisent maintenant plus souvent au-dessus de la terre et les vagues océaniques perdent en fait de la hauteur.

Un avenir flou

Alors, qu’est-ce que tout cela signifie pour l’avenir? Dans notre nouvelle étude, nous avons essayé de comprendre cela.

Pour avoir une idée de l’avenir des vagues, nous commençons par les projections de vent des principaux modèles climatiques qui sont utilisés pour projeter les températures futures à mesure que les niveaux de dioxyde de carbone dans l’atmosphère augmentent. Nous intégrons ensuite ces vents dans nos modèles de vagues et voyons ce qu’ils prédisent.

Il existe de nombreux modèles de vent et de vagues, tous avec de légères différences dans leurs hypothèses et la façon dont ils modélisent la physique, de sorte qu’ils produisent tous des projections quelque peu différentes. Nous avons combiné les résultats d’un ensemble d’une douzaine de modèles pour obtenir une image plus claire des différences.

En moyenne, nous avons constaté que les hauteurs extrêmes des vagues dans de nombreux endroits devraient augmenter de 5 % à 8 % d’ici 2100.

Cependant, il y a beaucoup d’incertitude dans ces estimations. Une source d’incertitude est la quantité de dioxyde de carbone que les humains rejettent dans l’atmosphère au cours des prochaines décennies.

Une autre source est l’incertitude des modèles eux-mêmes. Nous avons constaté que dans de nombreux cas, la différence dans les estimations entre différents modèles était à peu près de la même taille que les changements projetés dans la hauteur des vagues.

Une note de prudence

Le résultat de nos recherches est qu’il y a encore beaucoup d’incertitude quant à ce qu’il adviendra de la taille des vagues extrêmes dans les décennies à venir. Cela signifie qu’il y a aussi beaucoup d’incertitude dans nos projections d’inondations côtières et d’érosion des plages.

Ces incertitudes peuvent ne pas sembler énormes – peut-être 30 à 40 cm d’ici 2100 – mais elles sont suffisamment importantes pour déterminer si une propriété côtière particulière se retrouve ou non sous l’eau.

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