Des chercheurs de l'Université de Tokyo ont créé un ensemble de huit modèles climatiques pour retracer la circulation de l'eau dans le monde entier à l'aide d'empreintes isotopiques. Cette méthode combine des données sur les atomes d'hydrogène et d'oxygène plus lourds qui se déplacent de manière prévisible lorsque l'eau s'évapore et voyage dans l'atmosphère. Cette approche améliore la compréhension des phénomènes météorologiques extrêmes et des impacts du changement climatique.
L'eau est composée d'atomes d'hydrogène et d'oxygène, certains sous des formes isotopiques légèrement plus lourdes. Ces isotopes changent de proportions de manière cohérente lors de l'évaporation, de la formation des nuages et du mouvement atmosphérique, servant d'empreintes digitales uniques pour cartographier le trajet mondial de l'eau. Dans une étude publiée dans le Journal of Geophysical Research: Atmospheres, des scientifiques de l'Institute of Industrial Science de l'Université de Tokyo ont intégré huit modèles climatiques activés pour les isotopes dans un ensemble. Couvrant la période de 1979 à 2023, chaque modèle a utilisé des entrées identiques de vent et de température de surface de la mer pour évaluer la physique du cycle de l'eau. La moyenne de l'ensemble s'est alignée étroitement sur les observations de précipitations mondiales, de vapeur, de neige et de données satellitaires, surpassant les modèles individuels. «Les changements dans les isotopes de l'eau reflètent des déplacements dans le transport d'humidité, la convergence et la circulation atmosphérique à grande échelle. Bien que nous sachions, à un niveau simple, que les isotopes sont affectés par la température, les précipitations et l'altitude, la variabilité des simulations des modèles actuels rend difficile l'interprétation des résultats», a déclaré le professeur Kei Yoshimura, auteur principal. «Nous sommes ravis que nos valeurs moyennes d'ensemble capturent les motifs isotopiques observés dans les précipitations mondiales, la vapeur, la neige et les données satellitaires beaucoup plus avec succès que n'importe quel modèle individuel». L'analyse des 30 dernières années a montré une augmentation de la vapeur d'eau atmosphérique liée à des températures en hausse. Les simulations ont lié les déplacements isotopiques à des motifs majeurs comme l'El Niño-Southern Oscillation, la North Atlantic Oscillation et le Southern Annular Mode, qui influencent la disponibilité en eau sur des années. «Les ensembles offrent une approche de modélisation nuancée qui réduit la divergence entre les modèles individuels. Cette approche nous permet de séparer les effets de la manière dont chaque modèle représente les processus du cycle de l'eau des différences provenant des structures individuelles des modèles», a déclaré le Dr Hayoung Bong, maintenant au NASA Goddard Institute for Space Studies. Ceci marque la première intégration de plusieurs modèles de ce type dans un cadre unifié, améliorant les interprétations de la variabilité climatique passée et les projections du cycle de l'eau sous réchauffement global. Associé à des modèles hydrologiques, l'outil aide à étudier les tempêtes, les inondations et les sécheresses.