Le doublement du nombre de cyclones sur l’atlantique nord est un artefact des mesures

Le texte qui suit est la traduction d’un article écrit par Christopher Landsea et Eric Blake et publié le 30 juin sur le site WUWT. Christopher Landsea est un météorologue américain spécialiste des ouragans. En janvier 2005, alors qu’il participait à la rédaction du quatrième rapport d’évaluation du GIEC, il a démissionné, affirmant dans une lettre ouverte que le D^r Trenberth, auteur principal du chapitre sur les cyclones tropicaux, s’était prononcé sans preuves sur une relation entre l’augmentation du nombre d’ouragans et le réchauffement climatique. Christopher Landsea et Eric Blake démontrent dans cet article que le doublement du nombre de « tempêtes nommées » sur un siècle est dû à l’utilisation de nouvelles technologies, et non au changement climatique.

2020 : une saison cyclonique très active

Chris Landsea et Eric Blake (1)

La saison 2020 des ouragans de l’Atlantique a été extrêmement active et destructrice avec 30 « tempêtes nommées » ( appellation utilisée par les spécialistes du National Hurricane Center pour désigner les tempêtes tropicales, les tempêtes subtropicales, les ouragans et les ouragans majeurs). L’alphabet grec pour les nommer a même dû être utilisé pour la deuxième fois de l’histoire. Les États-Unis ont été touchés par un nombre record de 13 tempêtes nommées dont 6 ont directement touché la Louisiane ; le coût des dommages causés par les cyclones a été évalué à sept milliards de dollars par les National Centers for Environmental Information, un montant record.

Presque tous les pays entourant le golfe du Mexique, la mer des Caraïbes et l’Atlantique Nord tropical et subtropical ont été menacés ou frappés en 2020. Les dommages totaux se sont élevés à environ 42 milliards de dollars, et plus de 240 décès ont été enregistrés aux États-Unis et dans les pays voisins, dans les Caraïbes et en Amérique centrale.

Les 30 « tempêtes nommées » en 2020 établissent un record remontant aux années 1870 lorsque le US Signal Service (un prédécesseur du National Weather Service) a commencé à répertorier les tempêtes tropicales et les ouragans. La seule année qui s’en rapproche est 2005 avec 28 tempêtes nommées. Le nombre de « tempêtes nommées » observées est passé de 7 à 10 par an en moyenne à la fin des années 1800 à 15 à 18 par an au cours de la dernière décennie environ, ce qui représente un doublement de leur nombre en un siècle !

Sur le graphique ci-dessous, la courbe noire représente l’évolution du nombre de tempêtes, lissées pour neutraliser la variabilité annuelle et faire ressortir l’évolution sur des échelles de temps d’une décennie et plus.

Cependant, le nombre de « tempêtes nommées » n’est qu’un élément de la mesure globale de l’activité d’une saison. En effet, pour la saison 2020, les autres indicateurs de l’activité des tempêtes tropicales et ouragans atlantiques n’ont pas battu des records. Par exemple, le nombre d’ouragans (14) était bien supérieur à la moyenne, mais en dessous du précédent record de 15 ouragans qui s’est produit en 2005.
Pour la surveillance globale de l’activité des tempêtes tropicales et des ouragans, les météorologues tropicaux préfèrent une métrique combinant la force maximale atteintes par le vent lors d’un cyclone tropical et leur durée, appelée énergie cyclonique accumulée ou ACE [ 2 ]. Si l’on utilise cette mesure, l’année 2020 a été une année extrêmement chargée, mais loin de battre des records. En fait, avec un ACE total de 180 unités, 2020 n’était que le 13e saison la plus chargée jamais enregistrée depuis 1878, les saisons 1893, 1933, 1950 et 2005 ayant été nettement plus actives que 2020. On peut également voir que bien qu’il y ait eu une augmentation à long terme de l’ACE depuis la fin des années 1800, elle est moins marquée que celle des tempêtes nommées observées. Il existe également un cycle multi décennal de 40 à 60 ans alternant des périodes plus actives et plus calmes. On observe ainsi des périodes actives dans les années 1870 à 1890, de la fin des années 1920 aux années 1960, et de nouveau à partir du milieu des années 1990. Inversement, des conditions plus calmes ont régné dans les années 1900 au début des années 1920 et des années 1970 et au début des années 1990.

Changement technologique et tempêtes nommées.

Alors pourquoi le record de tempêtes nommées serait-il battu en 2020, alors que l’activité globale mesurée par l’ACE est loin d’établir un record ? La réponse se trouve très probablement dans le changement des technologies utilisées, plutôt que dans le changement climatique.

Nous disposons aujourd’hui de nombreux outils sophistiqués pour la surveillance des cyclones tropicaux et subtropicaux dans l’ensemble du bassin atlantique : l’imagerie satellitaire géostationnaire et en orbite basse, l’avion Hurricane Hunter de l’US Air Force Reserve et la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), les radars météorologiques et les diffusiomètres (radars dans l’espace qui fournissent des mesures du vent de surface). De plus, les instruments de mesure utilisés par les satellites, les avions et les radars ne cessent de s’améliorer. Ces avancées technologiques permettent au National Hurricane Center d’identifier, de suivre et de prévoir les cyclones tropicaux et subtropicaux avec une exactitude et une précision jamais égalée auparavant. C’est une excellente nouvelle pour les personnes habitant près des côtes et pour les marins. Ces technologies n’étaient pas disponibles lorsque le US Signal Service a commencé la surveillance dans les années 1870. Sans ces outils sophistiqués, les météorologues d’autrefois avaient non seulement des difficultés pour prévoir les cyclones tropicaux, mais il leur était même difficile de détecter leur présence au-dessus de l’océan. À la fin du 19^e et au début du 20^e siècle, les seules ressources que les prévisionnistes des ouragans avaient à leur disposition pour surveiller les cyclones tropicaux étaient les observations des stations météorologiques transmises par télégraphe. Voilà qui rendait problématique l’observation et davantage encore la prévision des cyclones tropicaux qui se développent et passent la majeure partie de leur cycle de vie au-dessus de l’océan.

Voici une chronologie des technologies critiques qui ont considérablement amélioré la capacité des météorologues tropicaux à « voir » et à surveiller les cyclones tropicaux :

Ces avancées au cours du siècle dernier ont permis une bien meilleure identification des cyclones tropicaux et plus de précision dans la mesure de la vitesse maximale des vents (leur « l’intensité »). Ainsi, plus on remonte dans le temps, plus les cyclones tropicaux (et des parties de leur cycle de vie) ont été manqués, même les systèmes qui auraient pu se transformer en ouragans majeurs. Cela vaut à la fois pour le comptage des tempêtes nommées dans le temps ainsi que pour les mesures intégrées telles que l’ACE. Notre base de données est incomplète et présente, comme diraient les statisticiens, un important biais de sous-échantillonnage qui est d’autant plus important que les enregistrements sont anciens. HURDAT2 (la base de données sur les ouragans de l’Atlantique) qui est un « sous-produit » des opérations de prévisions de la NHC est un outil extrêmement utile, mais qui est très insuffisant pour déterminer les tendances réelles à long terme.

Il faut insister sur le fait que de nombreuses entrées dans la base de données HURDAT2 relatives à l’intensité mais aussi à la position des tempêtes nommées étaient, avant l’avènement de l’imagerie satellitaire dans les années 1970, des suppositions et non des observations. Pour être capable d’évaluer l’impact du réchauffement climatique d’origine anthropique sur les changements à long terme du nombre de tempêtes nommées, il faut d’abord tenir compte des changements technologiques massifs intervenus au cours du siècle dernier.

Heureusement, pour aider à résoudre ce problème, les chercheurs du Laboratoire de dynamique des fluides géophysiques (GFDL) de la NOAA ( voir la publication en 2008 de Gabe Vecchi et Tom Knutson dans le Journal of Climate ) ont trouvé une solution pour estimer combien de tempêtes nommées ont été « manquées » à l’ère des satellites pré-géostationnaires avant les années 1970. Ils ont comparé le nombre et la taille des tempêtes nommées qui se sont produites, à la densité des observations des navires qui traversaient l’océan. S’il y avait eu depuis les années 1870 des navires sillonnant les mers partout et tout le temps (et en supposant que ces navires n’aient pas essayé d’éviter ces cyclones, ce qu’ils ont certainement fait), il y aurait très peu de tempêtes nommées non comptabilisées. Mais la réalité est qu’une grande partie de l’océan Atlantique, le golfe du Mexique et la mer des Caraïbes était peu traversés par des navires de la fin du 19^e siècle jusqu’au milieu du 20^e siècle.

Les graphiques ci-dessous indiquent la densité de trafic maritime et les observations météorologiques de ces navires : Orange/Rouge : élevée, Vert/Jaune : modérée, Gris : faible, Blanc : pas de mesures).

En plus du problème des tempêtes nommées qui n’ont pas été signalées en raison du manque de capacité à les observer, les améliorations technologiques ont également permis d’affiner les normes de dénomination d’une tempête, ce qui a permis de mieux identifier les tempêtes de faible intensité (seuil de 63 km/h). Les avis de tempêtes n’ont pas été émis pour la plupart des tempêtes nommées de faible intensité et de courte durée dans les époques passées, et ces systèmes n’ont donc pas été automatiquement inclus dans la base de données HURDAT2.

Dans les cas où les prévisionnistes des années passées n’étaient soit 1) pas sûrs que le système atteignait les vents requis de 63 km /h (39 mph) ou bien 2) supposaient qu’il serait de trop courte durée, ou encore 3) que le système n’était pas tropical (c’est-à-dire avec un gradient de température de chaud à froid à travers le centre du système), ils n’ont généralement pas émis d’avis de tempête nommés. [3] .
Dans des recherches auxquelles l’auteur principal avait participé ( Chris Landsea et collègues dans le Journal of Climate de 2010 ), nous avons découvert que la fréquence des tempêtes faibles, de courte durée (inférieure ou égale à deux jours) nommées « Shorties » avaient augmenté au cours du temps. Il n’y en avait qu’une par an environ dans HURDAT2 jusqu’aux années 1920, environ 3 par an des années 1930 aux années 1990, et leur nombre est passé à environ 5 par an depuis 2000.

Sur les 30 tempêtes nommées en 2020, sept étaient des « Shorties » et quelques autres duraient à peine plus de deux jours. Parmi ces sept « Shorties », quatre n’auraient probablement pas été nommées avant les années 2000 : Dolly, Edouard, Omar et Alpha. Parmi les autres « Shorties », Bertha et Kyle auraient possiblement été nommées, et Fay l’aurait probablement été. Ces systèmes et d’autres systèmes faibles et de courte durée depuis 2000 ont été observés et reconnus comme des tempêtes tropicales en raison de nouveaux outils mis à la disposition des prévisionnistes, notamment les diffusiomètres, les radiomètres à micro-ondes, les ADT (Advanced Dvorak Technique) et les diagrammes d’analyse de phases de cyclone. Les spécialistes des ouragans du Centre national des ouragans sont alors en mesure d’émettre en temps réel des avis sur ces tempêtes nommées , puis de les inclure dans la base de données HURDAT2 à la fin de la saison.

Pour les marins et les résidents côtiers, il est appréciable que le National Hurricane Center puisse aujourd’hui nommer (et enregistrer) ces « Shorties ». Mais si l’on ne tient pas compte de la façon dont la technologie a affecté les données, on obtiendra des conclusions infondées sur les véritables changements dans les tendances à long terme de l’activité cyclonique. De plus, il convient de souligner, mais cela n’est pas surprenant, qu’il a été démontré par les chercheurs de l’Université de Princeton et du GFDL ( Villarini et al. 2011, Journal of Geophysical Research) que l’augmentation observée des « Shorties » n’est associée à aucun facteur environnemental connu pour influencer les tempêtes nommées, y compris le réchauffement climatique d’origine humaine. Il est donc raisonnable de conclure que l’augmentation spectaculaire du nombre de ces « Shorties » est simplement due à l’amélioration des techniques d’observation.

Comparer ce qui est comparable

Alors, comment pouvons-nous réellement comparer la façon dont le nombre de tempêtes nommées a réellement changé au cours des 100 dernières années et plus ? Voici les étapes qui ont été suivies dans cet article de 2010 sur les « Shorties » publié dans le Journal of Climate, mis à jour avec les données de la saison 2020 :
1. Base de données originale HURDAT2 des tempêtes nommées à partir de 1878 :

2. Suppression de tous les « Shorties » de la base de données d’origine, ne laissant que les tempêtes nommées de longue durée :

3. Ajout de la meilleure estimation du nombre de tempêtes nommées de longue durée manquées avant que l’imagerie satellitaire géostationnaire et la technique de Dvorak ne soient disponibles :

La série chronologique finale qui en résulte montre une énorme variabilité, avec des valeurs les plus élevées de 23 en 2020 et 20 en 1887 et 2005, et les valeurs les plus faibles de 2 en 1914 et 3 en 1925, 1982 et 1994. Dans l’ensemble, il reste une tendance à la hausse modeste dans la base de données sur l’ensemble de la série chronologique superposée aux variations quasi-cycliques observées dans les données ACE comme cela a été discuté précédemment : activité plus élevée à la fin des années 1800, au milieu des années 1900 et à partir du milieu des années 1990, mais activité plus faible au début des années 1900, et des années 1970 au début des années 1990.

Ces cycles d’activité supérieure et inférieure ont été liés à un phénomène naturel appelé AMO (oscillation multi décennale atlantique). Voir l’ article de Stan Goldenberg, Chris Landsea et leurs collègues dans Science). Des recherches controversées récentes remettent cependant en question l’existence réelle de l’AMO (voir l’ article de Michael Mann & all publié dans Science en 2021 ). Quelle que soit la validité de l’influence de l’AMO, l’essentiel est que le doublement du nombre de tempêtes nommées sur un siècle est très probablement dû au changement technologique, et non au changement climatique naturel ou provoqué par l’homme .

4. Enfin, ajoutons de l’incertitude à ces estimations avec la meilleure estimation de tempêtes nommées de longue durée manquées. Cela représente la valeur d’incertitude de la méthode à 95%, ou en termes simples, l’estimation la plus raisonnable du nombre de systèmes manqués.

On note qu’après avoir ajouté l’incertitude sur le nombre manqué de tempêtes nommées de longue durée de vie (coloration bleue), 1887 et 2020 se trouvent à égalité.

Nouvelle « normalité » pour le nombre de tempêtes nommées

Avec l’achèvement de la décennie 2011 à 2020, les climatologues ont mis à jour les données obtenant une nouvelle « normalité » (ou moyenne) permettant des comparaisons dans le temps. La précédente période climatique de 30 ans servant de référence pour calculer les anomalies climatiques était 1981-2010. La nouvelle période est maintenant 1991-2020 (30 années est une période de temps suffisamment longue pour obtenir des statistiques relativement stables ayant du sens pour une génération humaine). Il peut sembler étrange aux non-météorologues de changer la définition de « moyen » tous les dix ans, mais les météorologues/climatologues le font parce que le climat n’est jamais stationnaire, qu’il change toujours. Le climat présente à la fois des variations naturelles (comme El Niño/La Niña, les effets des éruptions volcaniques et de l’oscillation multi décennale de l’Atlantique) et des changements causés par l’homme (comme les îlots de chaleur urbains, les changements d’utilisation des terres et les émissions de gaz à effet de serre) qui ont une incidence sur ce qui a été observé au cours des trois dernières décennies. Le calcul des nouvelles moyennes est effectué dans le monde entier en collaboration avec l’ Organisation météorologique mondiale. Ainsi, la NOAA met à jour la moyenne des températures, des précipitations et d’autres paramètres météorologiques pour refléter ce qui a été observé.
Ces changements de période de référence de 30 ans modifient la définition des niveaux moyens (ou « normaux ») d’activité des cyclones tropicaux pour l’océan Atlantique, la mer des Caraïbes et le golfe du Mexique (voir ce rapport de la NOAA pour plus de détails) :

Ces changements reflètent donc que la majeure partie de la nouvelle période climatologique 1991-2020 se situe dans une période active qui a commencé en 1995 et comprend l’impact des changements technologiques discutés ci-dessus qui ont conduit le National Hurricane Center à diagnostiquer et à nommer plus précisément davantage de systèmes cycloniques au cours des deux dernières décennies.

En résumé :

• Le doublement du nombre de tempêtes nommées sur un siècle est très probablement dû à l’utilisation de nouvelles technologies, et non au changement climatique qu’il soit naturel ou provoqué par l’homme ;
• 2020 a établi un record pour le nombre de tempêtes nommées, mais étant donné les incertitudes sur les données, il est possible que d’autres années (comme 1887) aient été toutes aussi actives pour les tempêtes nommées de longue durée ;
• L’augmentation des conditions moyennes ou « normales » de 12 à 14 tempêtes nommées est due à l’effet combiné d’une période de grande activité qui a commencé en 1995 et de la capacité du National Hurricane Center à repérer et diagnostiquer avec précision des tempêtes de plus faible intensité et de courte durée grâce aux progrès technologiques.

[1] Christopher W. Landsea est le chef de la branche d’analyse et de prévision tropicale au National Hurricane Center du National Weather Service à Miami, en Floride. Eric Blake est spécialiste principal des ouragans au National Hurricane Center. Il convient de noter que la discussion suivante n’est que l’opinion de Chris et Eric et ne représente aucune position officielle de NHC, NWS ou NOAA en général. Divers scientifiques au sein de la NOAA ont des opinions divergentes sur l’impact du réchauffement climatique sur les ouragans et il n’y a pas de politique officielle de la NOAA sur le sujet. Des idées différentes sur une question signifient souvent qu’il s’agit d’une science en cours d’élaboration qui ne fournit pas de réponses définitives. C’est certainement le cas en ce qui concerne le réchauffement climatique et les ouragans. Des commentaires utiles sur une version antérieure de cet article ont été fournis par Neal Dorst, Stan Goldenberg, Robbie Berg et Mike Brennan.

[2] L’énergie cyclonique accumulée est calculée en multipliant au carré l’intensité de la tempête nommée – les vents de surface soutenus maximum (exprimés en nœuds) – pour toutes les six heures pendant lesquelles le système avait une intensité d’au moins 39 mph (63 km/h).

[3] Des recherches sont en cours sur la mise à jour et la révision de la base de données HURDAT2 pour les saisons de 1851 à 1999 afin d’améliorer et de compléter les enregistrements qui existent actuellement. Cela se fait en obtenant les observations de tempête nommées d’origine à partir de navires, de stations météorologiques, d’avions Hurricane Hunter, de radars et de satellites et en utilisant les meilleures analyses météorologiques d’aujourd’hui pour réviser les positions, les intensités et les statuts dans la base de données. Ce travail ajoute également des tempêtes nommées récemment découvertes qui n’étaient pas identifiées comme telles à l’époque. Actuellement, le projet de réanalyse a ajouté 35 ans (1851 à 1885) à nos archives officielles et a révisé les saisons des ouragans de 1886 à 1965.