Pourquoi la pluie sur la neige dans les montagnes californiennes inquiète les scientifiques

Une autre vague de puissantes rivières atmosphériques frappe la Californie, à la suite des tempêtes de janvier et février 2023 qui ont déversé des quantités record de neige.Cette fois, les tempêtes sont plus chaudes, et elles sont déclencher des alertes d'inondation car ils amènent la pluie plus haut dans les montagnes – au-dessus du manteau neigeux.

Professeur Keith Musselman, qui étudie l’eau et le changement climatique à l’Institut de recherche arctique et alpine de l’Université du Colorado, a expliqué les risques complexes créés par la pluie sur la neige et comment ils pourraient changer dans un climat qui se réchauffe.

Que se passe-t-il lorsque la pluie tombe sur le manteau neigeux ?

Dans une grande partie des États-Unis, les tempêtes accompagnées de fortes précipitations peuvent coïncider avec une couverture neigeuse saisonnière.Lorsque cela se produit, le ruissellement d’eau qui en résulte peut être bien plus important que celui produit uniquement par la pluie ou la fonte des neiges.La combinaison a abouti à certains des pays inondations les plus destructrices et les plus coûteuses, y compris Inondations du Midwest en 1996 et l'inondation de 2017 qui endommagé le barrage d’Oroville en Californie.

Contrairement à la croyance populaire, les précipitations elles-mêmes ont une énergie limitée pour faire fondre la neige.Ce sont plutôt les températures chaudes, les vents forts et l’humidité élevée qui peuvent transporter une énergie substantielle sous forme d’énergie. latent et chaleur sensible, qui entraînent principalement la fonte des neiges lors d'événements de pluie sur neige.

Le manteau neigeux comporte des espaces aériens à travers lesquels l’eau peut circuler.Lorsque la pluie tombe, l’eau peut voyager relativement rapidement à travers les couches du manteau neigeux pour atteindre le sol sous-jacent.La façon dont les cours d’eau réagissent à ce ruissellement dépend de la quantité d’eau qui coule déjà et du degré de saturation du sol.

Lorsque le sol n’est pas encore saturé, il peut atténuer ou retarder une réaction d’inondation en absorbant la pluie et la fonte des neiges.Mais lorsque le sol est saturé, la fonte des neiges combinée à la pluie peut provoquer des inondations rapides et dévastatrices.

L’un des défis liés à la gestion de ces phénomènes de pluie et de neige est que le risque d’inondation est difficile à prévoir.

Pour prédire si une inondation se produira, il faut connaître les conditions météorologiques et hydrologiques.Cela nécessite de connaître l'humidité du sol et les conditions du manteau neigeux avant la tempête, l'altitude à laquelle la pluie se transforme en neige, le taux de précipitation, la vitesse du vent, la température et l'humidité de l'air, ainsi que des estimations de la manière dont ces facteurs contribuent à la fonte des neiges.De plus, chaque facteur varie dans le temps pendant une tempête et varie de manière complexe, en particulier dans un paysage montagneux.

C'est pourquoi les inondations dues à la pluie et à la neige sont qualifiées de événements extrêmes composés.Malgré les dégâts considérables qu’ils peuvent causer, il peut être surprenant de constater à quel point on sait peu de choses sur leur variation dans le temps, leur étendue spatiale et leur intensité.

La Californie connaît une autre rivière atmosphérique, avec davantage de pluie et de neige attendues.Dans quelle mesure l’effet pluie sur neige diffère-t-il selon l’altitude des montagnes ?

Dans les montagnes californiennes à l’heure actuelle, ce sont les altitudes moyennes auxquelles les gens doivent prêter attention.

Les altitudes inférieures ont principalement connu des précipitations plutôt que de la neige, il y a donc moins de manteau neigeux à fondre.Et aux altitudes les plus élevées, les températures plus froides favorisent l’accumulation continue d’un épais manteau neigeux et les précipitations sont moins probables.

Dans la zone de transition intermédiaire – où des pluies ou des chutes de neige importantes peuvent survenir – les phénomènes de pluie sur neige sont les plus courants, provoquant à la fois la fonte et le risque d'effondrement des toits.

Si toutes les tempêtes étaient égales, il y aurait des zones de pluie et des zones de neige bien définies, et le risque d'inondations dues à la pluie et à la neige serait faible.Mais ce n’est pas ce qui se passe.Au lieu de cela, non seulement l’élévation de la zone de neige varie au cours d’un événement, mais elle varie également considérablement d’une tempête à l’autre.

Les phénomènes de pluie sur neige les plus destructeurs se produisent lorsque les rivières sont déjà très hautes et que les sols sont saturés, ce qui peut se produire en réponse à une série de rivières à atmosphère chaude interagissant avec un épais manteau neigeux – comme c’est le cas actuellement dans les montagnes de Californie.L’ordre dans lequel ces tempêtes se produisent – ​​ou leur séquence – est particulièrement important pour évaluer le risque d’inondation, car ces événements sont en partie causés par des changements rapides entre des périodes froides d’accumulation de neige suivies par des épisodes de pluies chaudes.

Que montrent les recherches sur le risque futur d’épisodes de pluie sur neige dans un climat en réchauffement ?

On en sait encore moins sur la façon dont le risque d’inondation dû à la pluie et à la neige pourrait réagir au réchauffement de la planète.

Dans un climat plus chaud, il y aura moins de risque de pluie tombant sur la neige à basse altitude. à mesure que le manteau neigeux diminue, en particulier dans les régions plus chaudes comme le nord-ouest du Pacifique.

Mais à des altitudes plus élevées, pluie sur neige plus fréquente des événements sont attendus.Alors que des températures plus chaudes Si l’on s’attend à une augmentation de l’intensité des précipitations, les recherches montrent que ce n’est pas le facteur le plus important de ce risque.Une grande partie de l’augmentation attendue du risque d’inondations dues à la pluie et à la neige est le résultat des la zone de transition pluie-neige s'étend plus haut en altitude pour inclure les zones alpines qui ont historiquement reçu principalement des chutes de neige.

Les systèmes de contrôle des crues et de gestion des réservoirs dans ces régions montagneuses devront tenir compte de ces futurs changements dans les événements de pluie sur neige – en plus des changements dans l’intensité des précipitations et la séquence des tempêtes – pour bien comprendre et s'y préparer le risque d'inondation local à mesure que la planète se réchauffe.

Alors, l’augmentation projetée des précipitations extrêmes et des précipitations hivernales augmentera-t-elle la fréquence des pluies sur neige et le risque d’inondation qui y est associé ?Ou est-ce qu’une couverture neigeuse moindre et des déficits d’humidité des sols plus importants réduiront les risques d’inondations dues à la pluie et à la neige dans un climat plus chaud ?

Dans le climat futur, la réponse aux risques d’inondations dus à la pluie et à la neige devrait évoluer de manière complexe et souvent contradictoire.Les changements projetés sont susceptible de varier par région, saison, modèle climatique, scénario d’émissions et horizon temporel futur.C'est un risque coûteux cela nécessite plus de recherches.