Le nouveau domaine de la réduction d'échelle aide les gens à faire face au changement climatique à l'échelle du quartier.

Si vous vous êtes déjà demandé à quel point les petites choses importaient vraiment, considérez le dendroctone du pin ponderosa. D'une taille approximative de la taille d'un grain de riz, l'insecte noir brillant ne vit qu'environ un an. Toutefois, une femelle coléoptère peut parcourir des kilomètres et des kilomètres pour trouver un pin, où ses larves peuvent éclore et dévorer l'intérieur de l'écorce. Une foule de coléoptères peut ravager un pin de la hauteur d'un bâtiment de huit étages. L'arbre suinte d'abord la sève, puis ses aiguilles deviennent rouge rouille.

Au cours de la dernière décennie, dans les forêts de pins qui se hérissent à l'ouest et au sud-ouest des États-Unis, de l'Alaska au sud de la Californie, des millions d'acres de pins ont disparu.

Les forestiers soupçonnent depuis plus de deux décennies qu'une explosion d'insectes est à l'ordre du jour, d'après les prévisions du réchauffement planétaire. Un temps plus chaud peut donner aux coléoptères et autres insectes une chance de s'étendre dans un nouveau territoire dans les climats nordiques glaciaux et à haute altitude. Dès 1991, les gestionnaires du US Forest Service ont commencé à discuter de la façon de se préparer à une épidémie de ravageurs plus répandue. Mais les prédictions globales pour le changement climatique, bien que cohérentes sur les tendances à grande échelle, n'étaient pas assez spécifiques pour discerner les variations de température et de terrain (comme à différentes altitudes le long d'une pente de montagne) qui peuvent faire la différence.

Prédire comment les changements climatiques affectent les plantes et les insectes

Les modèles climatiques globaux divisent la planète en une grille géante et regroupent tout ou partie de la taille du parc national de Yellowstone en un pixel ou deux. "Les choses qui finiront par devenir des coléoptères, une grande partie de cela va être perdue à l'échelle de ces modèles", explique James Powell, professeur de mathématiques à l'Utah State University qui utilise des simulations mathématiques pour prédire comment les changements climatiques affectent plantes et insectes.

Les résultats aident à répondre à des questions pratiques - telles que la façon dont la sécheresse pourrait se propager à travers l'Afrique ou à quel point la maladie de Lyme pourrait devenir mauvaise dans le Maine alors que les hivers plus chauds laissent les tiques du nord marcher vers le nord.

Au cours des dernières années, les progrès de la science du climat et de la superinformatique ont commencé à offrir à des personnes comme Powell une image plus complexe de l'avenir: des modèles de changement climatique qui se rapprochent des échelles hyperlocales. En 2011, l'Université de l'Idaho a dévoilé un modèle ce climat futur estimé pour des zones aussi petites que deux miles et demi sur l'ensemble des États-Unis continentaux. Combiné avec des données de terrain sur les arbres et les températures recueillies sur plusieurs sites du sud de la Californie jusqu'au nord de Washington, Powell et son collaborateur, Barbara Bentz, entomologiste du US Forest Service, ont fourni suffisamment d'informations pour cartographier les endroits où les coléoptères peuvent s'étendre à travers l'Ouest. Ils donneront les résultats aux gestionnaires des forêts et des parcs afin qu'ils puissent commencer à planifier la façon de réagir aux futures attaques de dendroctones.

Ces modèles à petite échelle sont maintenant utilisés dans le monde entier pour prédire en détail comment le changement climatique affectera les bases de la vie. C'est un processus appelé «downscaling» - un domaine de recherche émergeant rapidement. Les scientifiques commencent avec un ou plusieurs des dizaines de modèles climatiques mondiaux et des données réelles sur la météo et la topographie. Ils utilisent des simulations informatiques complexes, des calculs statistiques ou les deux pour identifier leurs prédictions dans le domaine du particulier. Les résultats aident à répondre à des questions pratiques - comment la sécheresse pourrait se propager en Afrique, comment la maladie de Lyme pourrait devenir mauvaise dans le Maine alors que les hivers plus chauds laissent les tiques se déplacer vers le nord ou le fleuve Columbia vers le milieu ou la fin du siècle.

Demande de détail

"Une grande partie de l'attention se tourne en fait de la recherche fondamentale vers le côté le plus appliqué", explique Robert Oglesby, chercheur en climatologie à l'Université de Nebraska-Lincoln. "Quels seront les impacts de ces changements climatiques, en utilisant la réduction d'échelle du modèle climatique à haute résolution?"

Ce printemps, Oglesby et un autre climatologue de l'UNL, Clinton Rowe, ont publié les résultats de modèles réduits qui traitaient d'une résolution de deux milles et demi avec le relief montagneux déchiqueté du Guatemala. Les conséquences du changement climatique sont particulièrement dramatiques dans un pays déjà sujet aux glissements de terrain et aux violents orages côtiers et où une grande population vit dans la pauvreté. Mais la topographie du Guatemala est si inégale qu'il est difficile de visualiser l'impact complet avec les grands coups de pinceau d'un modèle climatique mondial. Grâce à un financement de la Banque interaméricaine de développement et du gouvernement guatémaltèque, Oglesby et Rowe forment des scientifiques guatémaltèques à l’utilisation des nouvelles prévisions pour prendre en compte des questions spécifiques, telles que l’impact du changement climatique sur les inondations, l’agriculture ou l’énergie hydroélectrique.

Dans les scénarios dans lesquels les émissions de gaz à effet de serre restent élevées, les insectes et la sécheresse ravagent de vastes superficies de forêt, les transformant en arbustes et en prairies d’environ 2100, explique Hansen.

Ce type de recherche répond à une demande croissante d'informations de plus en plus détaillées sur les changements climatiques. Aux États-Unis, par exemple, l'administration Obama a demandé à tous les organismes fédéraux d'élaborer des plans d'adaptation aux températures plus chaudes et à l'aggravation des tempêtes, des inondations et d'autres catastrophes.

Les modèles réduits peuvent également mettre en évidence, parfois avec des détails étonnamment vifs, les conséquences de la libération excessive de dioxyde de carbone. En septembre, la NASA a dévoilé des projections climatiques pour les États-Unis à un niveau encore plus proche - une résolution d'un demi-mille - basée sur les plus récents modèles du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat. Andrew Hansen de la Montana State University utilise les données de la NASA pour estimer ce qui pourrait arriver aux terres publiques, comme les parcs nationaux de Yellowstone, de Grand Teton et de Glacier dans le nord des Rocheuses.

Dans les scénarios où les émissions de gaz à effet de serre restent élevées, les insectes et la sécheresse ravagent de vastes zones forestières, les transformant en arbustes et en prairies d'environ 2100, dit Hansen. Sans la couverture des arbres, le manteau neigeux des montagnes diminue, ce qui affame les sources d'eau de l'Ouest. "C'est assez dramatique. Les Rocheuses du Nord sont le château d'eau de l'Ouest », dit-il.

Plus d'incertitude

Alors que les modèles climatiques mondiaux présentent une image sans équivoque d'une planète qui se réchauffe, il y a plus d'incertitude à petite échelle. Par exemple, le sud-ouest des États-Unis est presque certainement de plus en plus sec. Mais les chercheurs peuvent-ils faire une prédiction fiable sur un seul mile carré dans, disons, Pasadena, qui est suffisamment clair et fiable pour que le district local de l'eau commence à se préparer pour ce qui va arriver?

«Il vaut certainement la peine d'explorer ces échelles spatiales fines, comme un kilomètre, mais nous devons comprendre ce que nous savons et ce que nous ne savons pas», explique William Gutowski, professeur de météorologie à l'Iowa State University. Gutowski fait partie d'un groupe de scientifiques qui, il y a cinq ans, a formé une collaboration appelée l'expérience coordonnée de réduction d'échelle du climat régional, un projet du Programme mondial de recherche sur le climat.

Les scientifiques, qui proviennent d'institutions de recherche dans des pays aussi vastes que la Corée, l'Australie et l'Italie, tentent de rassembler le travail indépendant sur la réduction d'échelle qui a lieu dans le monde entier et de découvrir quelles méthodes produisent les résultats les plus fiables. Ils développent également des prévisions descendantes pour chaque région du globe à la même échelle, environ 31 miles, qui sont accessibles aux scientifiques du monde entier, y compris ceux des pays en développement qui n'ont pas accès à la même technologie de superinformatique que les chercheurs ailleurs.

Au kilomètre carré, les chercheurs cartographient les jours d'été dans les quartiers intérieurs de Los Angeles et la neige tombera moins fréquemment sur les pentes des monts San Gabriel.

À l'Université de Californie, le Département des sciences atmosphériques et océaniques de Los Angeles, le scientifique Alex Hall dirige une équipe qui a mis au point une méthode de réduction d'échelle qui, selon lui, élimine une partie de l'incertitude à petite échelle. Au lieu de s'appuyer sur un seul modèle climatique mondial, comme le font certaines méthodes de réduction d'échelle, l'approche UCLA combine des simulations informatiques et des statistiques pour rassembler les résultats des modèles 32. L'équipe de Hall produit actuellement des prévisions climatiques locales pour Los Angeles grâce à un financement provenant, entre autres, de la ville et de l'American Recovery and Reinvestment Act de 2009. Au kilomètre carré, les chercheurs cartographient les jours d'été dans les quartiers intérieurs de Los Angeles et la neige tombera moins fréquemment sur les pentes des monts San Gabriel.

Un groupe environnemental local appelé Climate Resolve, fondé par Jonathan Parfrey, ancien commissaire municipal à l'eau et à la puissance, s'est inspiré des résultats de l'UCLA pour stimuler les discussions publiques sur l'écologisation de Los Angeles et la préparation aux impacts du changement climatique. L'année dernière, le groupe Parfrey a aidé LA à devenir la première grande ville à adopter des codes du bâtiment qui exigent "toits frais, "Qui reflètent la lumière du soleil et rendent les maisons moins sujettes à la surchauffe, sur les maisons neuves et rénovées. Parfrey estime que les modèles réduits offrent également des détails assez tangibles pour réveiller les gens sur ce qui est en jeu.

«En descendant au niveau du quartier, nous allons aider les gens à comprendre ce que les changements climatiques signifient pour eux, leur foyer, leur famille», dit-il.

Cet article a paru sur Ensia

À propos de l’auteur

Madeline Ostrander est journaliste indépendante, rédactrice en chef de YES! Magazine et un boursier national de journalisme sur la santé en 2014. Elle écrit sur le changement climatique et l'environnement pour des médias comme Al Jazeera America, The Nation et High Country News. Elle vit à Seattle, Washington.

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par William D. Nordhaus. (Éditeur: Yale University Press, oct. 2013)

Rassemblant toutes les questions importantes entourant le débat sur le climat, William Nordhaus décrit la science, l'économie et la politique impliquées, ainsi que les étapes nécessaires pour réduire les dangers du réchauffement climatique. Utilisant un langage accessible à tout citoyen concerné et veillant à présenter équitablement les différents points de vue, il aborde le problème du début à la fin: du début, là où le réchauffement trouve son origine dans notre consommation d'énergie personnelle, jusqu'à la fin, là où les sociétés emploient des règlements ou des taxes. ou des subventions pour ralentir les émissions de gaz responsables du changement climatique. Nordhaus propose une nouvelle analyse des raisons pour lesquelles les politiques antérieures, comme le protocole de Kyoto, n'ont pas réussi à ralentir les émissions de dioxyde de carbone, comment de nouvelles approches peuvent réussir et quels outils politiques réduiront le plus efficacement les émissions. En bref, il clarifie un problème déterminant de notre époque et expose les prochaines étapes critiques pour ralentir la trajectoire du réchauffement climatique.

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