Une tornade se déchaîne près de Traer, Iowa. (Brad Goddard, Orion, IL/NOAA) L'épidémie de tornade mortelle qui a déchiré les communautés de l'Arkansas à l'Illinois dans la nuit du 10 au 11 décembre 2021, était si inhabituelle dans sa durée et sa force, en particulier pour décembre, que beaucoup de gens, dont le président américain, sont demander quel rôle le changement climatique aurait pu jouer – et si les tornades deviendront plus fréquentes dans un monde qui se réchauffe.
Les deux questions sont plus faciles à poser qu'à répondre, mais la recherche offre de nouveaux indices.
je suis un scientifique de l'atmosphère qui étudie les violents orages convectifs comme les tornades et les influences de changement climatique . Voici ce que la recherche scientifique montre jusqu'à présent.
Les modèles climatiques ne peuvent pas encore voir les tornades, mais ils peuvent reconnaître les conditions des tornades
Pour comprendre comment la hausse des températures mondiales affectera le climat à l'avenir, les scientifiques utilisent des modèles informatiques complexes qui caractérisent l'ensemble du système terrestre, du flux d'énergie solaire à la façon dont le sol réagit et tout le reste, d'année en année et de saison en saison.
Ces modèles résolvent des millions d'équations à l'échelle mondiale. Chaque calcul s'additionne, nécessitant beaucoup plus de puissance de calcul qu'un ordinateur de bureau ne peut gérer.
(Mike Coniglio / NOAA NSSL)
Ci-dessus : un chercheur de la NOAA et de l'Oklahoma Cooperative Institute prépare un système de détection et de télémétrie de la lumière pour collecter des données au bord d'une tempête.
Pour projeter comment le climat de la Terre changera d'ici la fin du siècle, nous devons actuellement utiliser une grande échelle. Pensez-y comme à la fonction de zoom d'un appareil photo regardant une montagne lointaine.
Vous pouvez voir la forêt, mais les arbres individuels sont plus difficiles à distinguer, et une pomme de pin dans l'un de ces arbres est trop petite pour être vue même lorsque vous agrandissez l'image. Avec les modèles climatiques, plus l'objet est petit, plus il est difficile à voir.
Les tornades et les violentes tempêtes qui les créent sont bien en deçà de l'échelle typique que les modèles climatiques peuvent prédire.
Ce que nous pouvons faire à la place, c'est examiner les ingrédients à grande échelle qui rendent les conditions propices à la formation de tornades.
Deux ingrédients clés des tempêtes violentes sont (1) l'énergie générée par l'air chaud et humide favorisant de forts courants ascendants, et (2) la vitesse et la direction changeantes du vent, connues sous le nom de cisaillement du vent , ce qui permet aux tempêtes de devenir plus fortes et de durer plus longtemps.
Un troisième ingrédient, plus difficile à identifier, est un déclencheur de la formation d'orages, comme une journée très chaude ou peut-être un front froid. Sans cet ingrédient, tous les environnements favorables ne conduisent pas à de violentes tempêtes ou tornades, mais les deux premières conditions rendent encore plus probables les violentes tempêtes.
En utilisant ces ingrédients pour caractériser la probabilité de formation de tempêtes et de tornades violentes, les modèles climatiques peuvent nous dire quelque chose sur l'évolution du risque.
Comment les conditions de tempête sont susceptibles de changer
Les projections des modèles climatiques pour les États-Unis suggèrent que la probabilité d'ingrédients favorables pour les orages violents augmentera d'ici la fin du 21ème siècle . La raison principale est que le réchauffement des températures accompagné d'une augmentation de l'humidité dans l'atmosphère augmente le potentiel de forts courants ascendants.
La hausse des températures mondiales entraîne des changements importants pour les saisons que nous considérons traditionnellement comme produisant rarement des conditions météorologiques extrêmes.
Augmentations plus fortes de l'air chaud et humide en automne, en hiver et au début du printemps signifient qu'il y aura plus de jours avec des environnements propices aux orages violents - et lorsque ces orages se produisent, ils ont le potentiel d'être plus intenses.
Ce que les études montrent sur la fréquence et l'intensité
Sur des zones plus petites, nous pouvons simuler des orages dans ces climats futurs, ce qui nous rapproche de la question de savoir si de violentes tempêtes se formeront. Plusieurs études ont modifications modélisées au fréquence des orages intenses pour mieux comprendre cette modification de l'environnement.
Nous constatons déjà au cours des dernières décennies des preuves de changements vers des conditions plus favorables aux tempêtes violentes pendant les saisons plus fraîches, tandis que la probabilité de formation de tempêtes en été diminue.
Pour les tornades, les choses se compliquent. Même dans une prévision par ailleurs exacte pour le lendemain, rien ne garantit qu'une tornade se formera. Seule une petite fraction des tempêtes produites dans un environnement favorable produira une tornade.
Plusieurs simulations ont exploré ce qui se passerait si un épidémie de tornade ou une tempête produisant une tornade s'est produite à différents niveaux de réchauffement climatique.
Les projections suggèrent que tempêtes plus fortes et produisant des tornades peut être plus probable à mesure que les températures mondiales augmentent, bien que moins renforcées que ce à quoi nous pourrions nous attendre de l'augmentation de l'énergie disponible.
L'impact d'un degré de réchauffement
Une grande partie de ce que nous savons sur la façon dont le réchauffement climatique influence les violentes tempêtes et les tornades est régionale, principalement aux États-Unis. Toutes les régions du monde ne verront pas les changements dans les environnements de tempêtes violentes au même rythme.
Dans un étude récente , mes collègues et moi-même avons constaté que le taux d'augmentation des environnements de fortes tempêtes sera plus élevé dans l'hémisphère nord et qu'il augmente davantage aux latitudes plus élevées.
Aux États-Unis, nos recherches suggèrent que pour chaque 1 degré Celsius (1,8 F) d'augmentation des températures, une augmentation de 14 à 25 % des environnements favorables est probable au printemps, à l'automne et en hiver, avec la plus forte augmentation en hiver.
Cela est principalement dû à l'augmentation de l'énergie disponible en raison des températures plus élevées. Gardez à l'esprit qu'il s'agit d'environnements favorables, pas nécessairement de tornades.
Qu'est-ce que cela dit sur les tornades de décembre ?
Pour savoir si le changement climatique a influencé la probabilité ou l'intensité des tornades dans l'épidémie de décembre 2021 , il reste difficile d'attribuer un seul événement comme celui-ci au changement climatique. Des influences à plus court terme comme le El Niño-Oscillation australe peut aussi compliquer l'image.
Il y a certainement des signaux pointant vers un avenir plus orageux, mais la façon dont cela se manifeste pour les tornades est un domaine de recherche ouvert. 
Jean Allen , professeur agrégé de météorologie, Université centrale du Michigan .
Cet article est republié de La conversation sous licence Creative Commons. Lis le article original .