Les changements climatiques entraînent des changements rapides entre les niveaux d'eau élevés et bas sur les Grands Lacs

Les changements climatiques entraînent des changements rapides entre les niveaux d'eau élevés et bas sur les Grands Lacs Vagues sur le lac Supérieur se sont écrasées contre le front de mer de Duluth, au Minnesota, en septembre 10, 2014. Randen Pederson, CC BY

Les Grands Lacs nord-américains contiennent environ un cinquième de l'eau douce de surface du monde. En mai, de nouveaux records de niveau d’eau élevé ont été enregistrés sur les lacs Érié et Supérieur. inondations généralisées sur le lac Ontario pour le deuxième fois en trois ans. Ces événements coïncident avec des précipitations persistantes et de graves inondations dans la majeure partie du centre de l'Amérique du Nord.

Aussi récemment que 2013, les niveaux d'eau sur la plupart des Grands Lacs étaient très bas. À ce moment-là, certains experts ont proposé que le changement climatique, associé à d’autres actions humaines telles que le dragage de canaux et le détournement des cours d’eau, ferait baisser les niveaux d’eau. continuer à décliner. Ce scénario a suscité de sérieuses préoccupations. Plus de 30 millions de personnes vivent dans le bassin des Grands Lacs et beaucoup dépendent directement des lacs pour leur eau potable, leur utilisation industrielle, la navigation commerciale et leurs loisirs.

Mais depuis 2014, le problème concerne trop d’eau, pas trop peu. Les hautes eaux posent tout autant de problèmes pour la région, notamment l'érosion des rives, les dégâts matériels, le déplacement des familles et les retards dans la plantation des cultures de printemps. Le gouverneur de New York, Andrew Cuomo, récemment a déclaré l'état d'urgence en réponse aux inondations autour du lac Ontario tout en appelant à meilleures décisions de planification à la lumière du changement climatique.

En tant que chercheurs spécialisés dans hydrologie et notre la science du climat, nous croyons que les transitions rapides entre les niveaux d’eau les plus hauts et les plus bas extrêmes dans les Grands Lacs représentent la «nouvelle norme». Notre vision repose sur les interactions entre la variabilité du climat mondial et les composantes du cycle hydrologique régional. L'augmentation des précipitations, la menace de périodes récurrentes de forte évaporation et une combinaison d'événements climatiques routiniers et inhabituels - tels que des explosions d'air froid extrêmes - mettent la région en territoire inconnu.

Les changements climatiques entraînent des changements rapides entre les niveaux d'eau élevés et bas sur les Grands Lacs Niveaux d'eau mensuels récents sur le lac Supérieur et le lac Érié (points noirs). Les barres bleues représentent le record de chaque mois du calendrier et les barres noires, les records. Les niveaux d’eau de May 2019 sont présentés sous forme de barre rouge pour plus de clarté. Image développée à l'aide du tableau de bord en ligne des Grands Lacs (https://www.glerl.noaa.gov/data/dashboard/GLD.html) mis à jour par le Laboratoire de recherche sur l'environnement des Grands Lacs (GLERL) et la NOAA (National Lakes and Atmospheric Administration) Institut coopératif de recherche sur les Grands Lacs de l'Université du Michigan (CIGLR), CC BY-ND

Calcul du bilan hydrique des lacs

Les niveaux d'eau actuels sur les Grands Lacs établissent des records. Le lac Supérieur, le plus grand lac d'eau douce au monde par sa surface, a dépassé son record de pieds 602.82 pour le mois de mai et est sur le point d'établir un nouveau record pour le mois de juin. Le lac Érié, le neuvième plus grand lac du monde par sa superficie, a dépassé non seulement son niveau d'eau record pour le mois de mai, mais également son record mensuel sans précédent de niveau d'eau, le pied 574.28, qui existe depuis juin 1986.

Ces extrêmes résultent de changements dans la Bilan en eau des Grands Lacs - le mouvement de l'eau dans et hors des lacs. Les niveaux d’eau sur les lacs fluctuent avec le temps, principalement à cause de trois facteurs: la pluie et les chutes de neige sur les lacs, l’évaporation sur les lacs et le ruissellement qui pénètre dans chaque lac à partir des terres environnantes par les affluents et les rivières. Le ruissellement est directement affecté par les précipitations sur les terres, la couverture de neige et l'humidité du sol.

Les changements climatiques entraînent des changements rapides entre les niveaux d'eau élevés et bas sur les Grands Lacs Le ruissellement de la neige qui s'accumule autour des Grands Lacs chaque hiver, présenté ici en mars 25, 2019, est l'un des éléments du bilan hydrique des lacs. NASA Earth Observatory

Les interactions entre ces facteurs entraînent des changements dans la quantité d'eau stockée dans chacun des Grands Lacs. Par exemple, à la fin de la période 1990, la température des eaux de surface des lacs Supérieur et Michigan-Huron augmenté d'environ 2 degrés C. L'eau s'évapore plus rapidement quand il fait chaud, et pendant cette période, les taux d'évaporation étaient près de 30% supérieurs aux niveaux moyens annuels. Le niveau des eaux du lac Michigan-Huron a chuté à la baisse les plus bas niveaux jamais enregistrés.

Ensuite, à 2014, le Midwest a connu une extraordinaire flambée d’air froid, largement surnommée le "Vortex polaire." Les lacs ont gelé et les taux d'évaporation ont chuté. Par conséquent, les niveaux d'eau ont augmenté.

À peu près au même moment, les précipitations augmentaient. Les inondations du lac Ontario 2017 ont fait suite à une source de précipitations extrêmes par terre dans les bassins des lacs Ontario et Saint-Laurent. L'inondation 2019 suit l'hiver américain le plus humide de l'histoire.

Que signifient ces tendances pour les niveaux d'eau? En plus des sommets actuellement atteints, les niveaux d’eau du lac Érié ont été réduits en hausse plus tôt au printemps et en baisse plus tôt à l'automne. Les précipitations hivernales sont en baisse, souvent sous forme de neige. La neige fond plus tôt en réponse à la hausse des températures et à des hivers plus courts. Le ruissellement qui en résulte est ensuite amplifié des années comme 2019 lors de fortes pluies de printemps. L’effet net de cette combinaison d’événements hydrologiques est que les niveaux d’eau actuels du lac Érié sont beaucoup plus élevés que d’habitude pour cette période de l’année.

Le rôle du changement climatique

Les niveaux d'eau des Grands Lacs ont varié dans le passé. Comment savoir si le changement climatique est un facteur dans les changements en cours?

Les précipitations augmentent en hiver et au printemps, ce qui concorde avec le fait qu’une atmosphère qui se réchauffe peut transporter plus de vapeur d’eau. La conversion de l'eau de la vapeur en liquide et en glace libère de l'énergie. En conséquence, l'augmentation de l'humidité atmosphérique contribue à augmenter les précipitations lors d'événements extrêmes. Autrement dit, lorsque les conditions météorologiques sont humides, elles le sont très.

Inondations dans l'État de New York le long des rives du lac Ontario, mai 28, 2019.

Les changements dans les cycles saisonniers de fonte des neiges et de ruissellement concordent avec le fait que le printemps arrive plus tôt dans un climat en mutation. Les modèles climatiques prévoient que cette tendance se poursuivra. De même, la hausse des températures du lac contribue à une augmentation de l'évaporation. Lorsque les conditions météorologiques sont sèches, les niveaux des lacs sont moins élevés.

Les périodes humides et sèches sont influencées par les trajectoires des tempêtes, liées aux processus à l'échelle mondiale, tels que El Niño. De même, éclosions d'air froid sont liés à la Oscillation Arctique et les déplacements associés dans le flux de jet polaire. Ces schémas globaux ont souvent effets indirects sur le climat des Grands Lacs. On ne sait pas comment ces relations vont changer avec le réchauffement de la planète.

Des outils pour de meilleures prévisions

Les changements rapides des conditions météorologiques et d'approvisionnement en eau dans les Grands Lacs et dans le Midwest supérieur constituent déjà un défi pour la politique de gestion de l'eau, l'infrastructure technique et le comportement humain. Nous observons sans aucun doute les effets du réchauffement climatique dans les Grands Lacs, mais de nombreuses questions restent sans réponse.

Les changements climatiques entraînent des changements rapides entre les niveaux d'eau élevés et bas sur les Grands Lacs Les sols de la plupart des États des Grands Lacs sont extrêmement humides. Par exemple, dans les zones 99th percentiles, l’humidité du sol est supérieure à 98% de l’ensemble de l’enregistrement historique. NOAA (https://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/Soilmst_Monitoring/US/Soilmst/Soilmst.shtml#)

Les Grands Lacs sont, collectivement, un ressource critique en eau. Les agences gouvernementales et les prévisionnistes ont besoin de nouveaux outils pour évaluer l'incidence des conditions climatiques futures sur le bilan hydrique et les niveaux d'eau des Grands Lacs, ainsi que de meilleures prévisions à court terme reflétant les conditions changeantes.

Des techniques innovantes, telles que l'intégration d'informations tirées des cartes d'humidité de la neige et du sol dans les prévisions saisonnières d'approvisionnement en eau, peuvent aider à brosser un tableau complet de l'évolution du bilan hydrique. Le point le plus important est que les conditions passées autour des Grands Lacs ne constituent pas une base fiable pour la prise de décision qui sera prise dans le futur.La Conversation

A propos de l'auteur

Drew Gronewold, professeur agrégé en environnement et développement durable, Université du Michigan et Richard B. (Ricky) Rood, professeur de sciences et d’ingénierie du climat et de l’espace, Université du Michigan

Cet article est republié de La Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.

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