Tous les continents, à l'exception de l'Antarctique, connaissent des événements pluvieux saisonniers appelés moussons. Parmi les six moussons mondiales annuelles, l'une d'entre elles est un enfant à problèmes :celle de l'Amérique du Nord. Le temps aqueux frappe généralement le Mexique et le sud-ouest américain vers l'été, fournissant des pluies nourrissantes pour l'agriculture ainsi que des menaces d'inondations soudaines et de vents violents.
"La mousson nord-américaine a toujours été un peu étrange", explique William Boos, scientifique de l'atmosphère à l'Université de Californie à Berkeley et au Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL). Il s'étend sur une zone géographique plus petite que l'aire de répartition de ses puissants cousins d'Asie et d'Afrique. La mousson nord-américaine est également plus faible en précipitations, et son retournement cyclique dans la configuration des vents n'est pas aussi prononcé que les autres moussons dans le monde. "Les gens ne savent pas trop quoi en penser", ajoute Boos.
Récemment, des scientifiques ont dévoilé la mystique de la mousson la plus méconnue du monde. Une équipe de chercheurs dirigée par Boos a découvert que ce qui motive la mousson nord-américaine n'est pas une différence de température, qui alimente les cinq autres moussons, mais la topographie. Les chercheurs ont publié leurs découvertes en novembre dernier dans la revue Nature .
Une mousson typique se déclenche pendant l'été lorsque la terre devient plus chaude que l'océan. Des vents plus froids se précipitent des mers, emportant avec eux de l'humidité qui finira par se déverser sur le terrain.
L'équipe de Boos a découvert que les pluies récurrentes dans la bande des coins les plus au sud du continent sont plutôt déclenchées par la Sierra Madres et les montagnes voisines. Alors que le courant-jet riche en humidité s'écoule d'ouest en est sur le continent nord-américain, une partie de celui-ci s'engouffre le long de la bande continue d'altitude plus élevée de la chaîne de montagnes vers le sud. Les montagnes de la Sierra forcent l'air humide dans l'atmosphère où la vapeur d'eau se condense en pluie, déclenchant ainsi la mousson.
Le sud-ouest américain est particulièrement adapté pour préparer une mousson excentrique, grâce à la proximité de ses montagnes avec l'océan Pacifique chaud, qui s'étend de l'hémisphère supérieur de la Terre jusqu'à l'équateur.
"C'est une nouvelle perspective sur ce qui cause finalement la mousson nord-américaine", explique Isla Simpson, climatologue au Centre national américain de recherche atmosphérique à Boulder, Colorado, qui n'a pas participé à l'étude. "[Les chercheurs] montrent de manière assez convaincante l'importance de la topographie."
Ce mécanisme de mousson a longtemps échappé aux scientifiques qui ont tenté de modéliser le phénomène sur leurs ordinateurs. Pour une chaîne de montagnes, les Sierras sont assez étroites, de sorte que les modèles informatiques à faible résolution ne sont pas assez précis pour capturer leurs caractéristiques topographiques afin de simuler leur impact météorologique. Il faut un supercalculateur pour construire un modèle complexe qui inclut les caractéristiques relativement maigres des Sierras.
L'équipe de Boos a exploité les ressources informatiques du Centre de calcul scientifique de recherche énergétique nationale du LBNL pour reproduire la configuration du terrain avec une résolution extrêmement fine. L'exécution des calculs a demandé aux chercheurs cinq millions d'heures d'ordinateur, soit l'équivalent d'un processeur de superordinateur fonctionnant pendant cinq millions d'heures, ou cinq millions de processeurs fonctionnant pendant une heure, réparties sur une période d'environ six mois. Lorsque les chercheurs ont aplani les montagnes dans leurs simulations, ils n'ont pas été en mesure de recréer l'intensité de la mousson nord-américaine réelle, même s'ils ont augmenté le contraste de réchauffement terre-océan qui stimule d'autres moussons dans le reste du monde. Sans la Sierra Madres, "les précipitations de la mousson nord-américaine sont presque entièrement anéanties", explique Boos.
Les résultats sont cruciaux pour démystifier les modèles climatiques qui régissent l'hydrologie du sud-ouest américain. La mousson est une source d'eau clé, apportant chaque année plus de la moitié des précipitations totales de la région. Les étendues de son territoire s'étendent jusqu'en Californie, où les éclairs de ses tempêtes peuvent déclencher des incendies de forêt.
Une meilleure compréhension de ce phénomène actuel peut également éclairer le passé. "Ce lien entre le courant-jet et la topographie ouvre une toute nouvelle façon d'évaluer la mousson nord-américaine", déclare Arianna Varuolo-Clarke, climatologue à l'Université de Columbia, New York, qui n'a pas participé à l'étude. . Elle est curieuse de savoir si la nouvelle recherche peut être utilisée pour expliquer comment la mousson a évolué. "Les archives historiques, et même certaines archives paléo du jet stream pourraient peut-être être [revisitées] pour mieux comprendre les variations historiques de ce système de mousson", dit-elle.
Peut-être plus important encore, l'étude peut aider les chercheurs à prédire la distribution de l'eau dans le sud-ouest américain dans les années à venir.
Les scientifiques ne savent pas encore comment la mousson nord-américaine pourrait changer à mesure que le climat change. L'identification de ses principaux moteurs tels que le jet stream est la première étape vers l'évaluation de la vulnérabilité des modèles climatiques. "Avec cette nouvelle compréhension de la physique de base du système, nous pourrions être en mesure de dire quelque chose de plus définitif sur ce qui va se passer", déclare Boos.
Pour les habitants du sud-ouest, la mousson a toujours fonctionné comme une horloge, inaugurant avec constance les tempêtes de l'après-midi au plus fort de l'été. Déterminer ce qui le fait fonctionner permettra aux chercheurs de prédire son sort, y compris si sa régularité pourrait disparaître face au réchauffement irrésistible de la planète.
