Où les modèles climatiques naturels créent des points chauds de l'élévation rapide du niveau de la mer

Où les modèles climatiques naturels créent des points chauds de l'élévation rapide du niveau de la mer
Inondations nocturnes haute marée nuisance dans le centre-ville de Miami en Floride. La marée haute du matin le 10 octobre 17, 2016.
Photographe: Wikimedia

Pour les Américains qui vivent le long des côtes est et du golfe du Mexique, la fin de 2017 Atlantique saison des ouragans Nov. 30 était un soulagement. Cette année, les prévisionnistes ont enregistré des tempêtes nommées 17, dont 10 sont devenues des ouragans. Six étaient des ouragans majeurs (catégorie 3 ou plus forte), et trois ont touché terre: Harvey au Texas, Irma dans les Caraïbes et en Floride, et Maria dans les Caraïbes et Porto Rico. C'était la saison la plus coûteuse de tous les temps, infligeant plus de US $ 200 milliards de dommages et intérêts.

De nombreux scientifiques ont trouvé des preuves que le changement climatique amplifie les impacts des ouragans. Par exemple, plusieurs études vient de paraître en décembre 2017 conclut que le changement climatique induit par l'homme a rendu les précipitations plus intenses lors de l'ouragan Harvey. Mais le changement climatique n'est pas le seul facteur qui rend les ouragans plus dommageables.

Dans un étude nous avons co-écrit avec notre collègue Jon Martin, nous avons montré que deux processus climatiques naturels convergents ont créé un «point chaud» entre Cape Hatteras, Caroline du Nord et Miami, où le niveau de la mer a augmenté six fois plus vite que la moyenne mondiale entre 2011 et 2015. Nous avons également montré que de tels points chauds se sont produits à d'autres endroits le long du littoral est au cours du siècle dernier. Maintenant, nous voyons des indications que l'on se développe au Texas et en Louisiane, où il a probablement amplifié les inondations pendant Harvey - et pourrait rendre les futures tempêtes côtières plus dommageables.

événements d'inondation annuelsPresque tous les sites mesurés ont connu une augmentation des inondations côtières depuis les 1950. Le taux s'accélère dans de nombreux endroits le long des côtes est et du Golfe. USEPA

Résoudre un puzzle de salinité

Notre travail a commencé lorsque Jon Martin a montré à l'un de nous (Arnoldo) les données de salinité de l'eau piégée entre les sédiments qui tapissent le sol du Lagune de la rivière Indian dans le centre est de la Floride. Ici, les eaux souterraines avec des piscines de salinité zéro le long de la côte derrière plusieurs îles barrières. Jon et son équipe de recherche analysaient les changements dans la chimie de l'eau et ont constaté que la salinité avait augmenté de façon spectaculaire au cours de la décennie précédente. Cela suggérait que l'eau salée entrait rapidement dans le lagon.

Ce processus est généralement déterminé soit par l'élévation du niveau de la mer, soit par le pompage par l'homme de l'eau douce du sous-sol, ou par une combinaison des deux. Arnoldo consulté données en ligne de la National Oceanic and Atmospheric Administration, et a constaté que l'élévation du niveau de la mer s'était accélérée rapidement au Trident Pier à proximité entre 2011 et 2015. Alors que le niveau global de la mer a augmenté à un rythme moyen d'environ 1 pied par siècle, ce site a enregistré une augmentation d'environ 5 pouces en seulement cinq ans.

Quand Arnoldo a partagé cette découverte avec Andrea, une experte internationale dans l'élévation passée du niveau de la mer, elle a été terrassé. Ces taux étaient dix fois plus élevés que les taux à long terme d'élévation du niveau de la mer le long de la côte de la Floride. Une enquête plus poussée a montré que toutes les marégraphes au sud du cap Hatteras ont montré une remontée similaire au cours de la même période. Cela a soulevé deux questions: des taux similaires de hausse rapide du niveau de la mer ont-ils déjà été observés dans le sud-est des États-Unis? Et qu'est-ce qui causait cette accélération temporaire?


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Des régimes climatiques convergents

Précédent travail le long de la côte atlantique avait identifié la zone située au nord du cap Hatteras comme vulnérable aux taux accélérés d'élévation du niveau de la mer, en particulier dans le contexte du changement climatique. Le réchauffement de la planète devrait affaiblir le Gulf Stream, un puissant courant de l'océan Atlantique qui arrache l'eau de la côte est et la transporte vers le nord. Le ralentissement du Gulf Stream laisse plus d'eau en place le long de la côte, élevant le niveau de la mer.

Mais ce mécanisme ne pouvait expliquer un saut de cette ampleur dans les niveaux de la mer au sud du Cap. Une autre étude précédente offert un indice supplémentaire. Il a proposé que Oscillation nord-atlantique (NAO), un régime de balançoire dans la pression atmosphérique sur différentes régions de l'océan Atlantique Nord, pourrait expliquer le changement dans la position des variations à court terme de l'élévation du niveau de la mer.

Les changements dans la NAO modifient la position du courant-jet, les régimes des vents et les trajectoires des tempêtes, qui affectent tous la distribution de l'eau dans le bassin de l'Atlantique Nord. En fin de compte, les effets cumulatifs du NAO sur l'océan déterminent si l'eau s'accumulera au nord ou au sud du cap Hatteras. Ainsi, l'eau s'accumulait préférentiellement au nord du cap Hatteras au cours de la période 2009-2010, et au sud de 2011 à 2015.

Oscillation nord-atlantique (NAO)
Lorsque le NAO est dans sa phase positive (gauche), le contraste entre la haute pression sur les Açores et la basse pression dans l'extrême nord de l'Atlantique est plus fort que la normale, ce qui entraîne de légères tempêtes sur le nord de l'Europe et un assèchement en Méditerranée. Mais lorsque le contraste est inférieur à la normale, le NAO entre dans sa phase négative (à droite), conduisant à un temps froid et sec en Europe du Nord et à des conditions humides dans le sud.
UCAR, CC BY-ND

Ce mécanisme lié à la NAO expliquait où les accélérations du niveau de la mer pouvaient se produire le long de la côte atlantique, mais ne semblait pas expliquer leur timing. Nous avons rempli les blancs en examinant les enregistrements des marégraphes au cours du siècle dernier le long de toute la côte atlantique des États-Unis. Cette revue a montré que le calendrier des accélérations à court terme du niveau de la mer, d'une à plusieurs années, était corrélé avec le signal cumulé d'un autre modèle climatique récurrent: Oscillation australe El Niñoou ENSO, qui est le résultat d'une oscillation de la pression atmosphérique dans le bassin de l'océan Pacifique tropical.

Bien que ENSO se produise dans le Pacifique, ses effets se propager à travers l'Amérique du Nord, modifiant les températures de l'air et les régimes de vent dans l'est des États-Unis. Ces changements dans la distribution du vent peuvent affecter le transport de l'eau dans l'océan Atlantique Nord, entraînant parfois son accumulation le long de la côte est des États-Unis. D'autres scientifiques ont montré que ce transport détermine finalement le moment des accélérations à court terme de l'élévation du niveau de la mer le long de la côte atlantique des États-Unis.

En résumé, nous avons constaté que des accélérations à court terme de l'élévation du niveau de la mer ont eu lieu à plusieurs reprises au cours du siècle dernier, parfois au sud du cap Hatteras et parfois au nord du Cap. Ces points chauds peuvent dépasser les taux de 4 pouces en cinq ans, et peuvent se produire n'importe où le long de la côte atlantique des États-Unis. Ils se forment lorsque les signaux accumulés d'ENSO et de NAO convergent, déplaçant l'eau de mer vers la côte.

Un joker pour les inondations côtières

Notre recherche a de sérieuses implications pour les planificateurs côtiers. Le réchauffement climatique fait augmenter le niveau de la mer sur toute la côte atlantique et les communautés devraient s'y préparer. En outre, nos résultats montrent que le niveau de la mer peut monter et descendre autour de ce niveau de plus de 4 pouces sur une période de cinq ans, en raison de la variabilité des interactions océan-atmosphère dans les bassins océaniques du Pacifique et de l'Atlantique. Cette variabilité peut survenir au cours de cinq années 10.

Ces points chauds amplifient la gravité des inondations côtières déjà en cours des tempêtes et des grandes marées. Les résidents entre Charleston, en Caroline du Sud et Jacksonville, en Floride - un tronçon où les niveaux de la mer sont au moins 4 centimètres (10 centimètres) plus élevés maintenant qu'ils étaient dans 2010 - ont trouvé cela à la dure.

Les résidents de Miami Beach font face à des augmentations spectaculaires des inondations causées par l'élévation du niveau de la mer.

Nous examinons maintenant les données du golfe du Mexique, où les stations de marée montrent également des niveaux d'eau qui sont généralement plus élevés que prévu. L'augmentation le long de la côte du golfe de Floride est passée son apogée, mais le Texas et la Louisiane continuent de voir une accélération de l'élévation du niveau de la mer. Les accélérations de l'élévation du niveau de la mer sont difficiles à prévoir, et on ne sait pas si elles deviendront plus sérieuses avec le temps. Mais il est encore plus urgent pour les communautés côtières de prendre au sérieux le niveau de la mer aujourd'hui.

À propos des auteurs

Arnoldo Valle-Levinson, professeur de génie civil et côtier, Université de la Floride et Andrea Dutton, professeur adjoint de géologie, Université de la Floride

Cet article a été publié initialement le La Conversation. Lis le article original.

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