Chaleur extrême : Plus chaud et plus longtemps

Il semble que chaque semaine de cet été apporte son lot de nouvelles concernant des records de température battus et des vagues de chaleur sans précédent. Rétrospectivement, cela n'a rien d'étonnant, car les nouveaux records de chaleur sont devenus monnaie courante. Selon les sources, juillet 2024 a été soit le 14e mois consécutif de températures record, soit la fin d'une série de 13 mois, avec des températures à peine inférieures à celles de juillet 2023.[1] Les tendances actuelles en matière de température font suite à une année record : 2023 a été de loin l'année la plus chaude depuis le début des relevés fiables en 1850. Alors qu'il reste encore plusieurs mois, 2024 est en passe de surpasser l'année dernière et de devenir l'année la plus chaude jamais enregistrée, figurant quasiment assurément parmi les cinq années les plus chaudes jamais mesurées. Pour compliquer les choses, la température moyenne mondiale ne reflète qu'une partie du problème. Les océans se réchauffent lentement, ce qui modère les températures mondiales, et les températures terrestres augmentent plus rapidement que la moyenne mondiale. Dans les 48 États continentaux des États-Unis, les températures ont augmenté de 1,4 °C depuis 1970 (et, comme le réchauffement est plus rapide aux hautes latitudes, de 2,3 °C en Alaska ). Cette tendance à la hausse constante des températures est préoccupante pour les personnes qui travaillent ou passent du temps à l'extérieur.

Une augmentation moyenne mondiale aussi faible semble négligeable ; la plupart des gens remarqueraient à peine une différence entre 26,7 °C et 28,1 °C . C’est lors des vagues de chaleur extrêmes, lorsque les températures maximales atteignent ou dépassent des records historiques, que nous ressentons réellement la hausse des températures. Si les températures moyennes augmentent lentement, les températures extrêmes, quant à elles, battent des records et se produisent de plus en plus fréquemment. Des températures extrêmes persistantes pendant plusieurs jours consécutifs créent des vagues de chaleur. Cet article explore les mécanismes scientifiques à l’origine de ces tendances, expliquant pourquoi elles deviennent plus extrêmes et plus fréquentes, et quelles sont leurs conséquences sur nous.

Tendances historiques et répartitions

Deux graphiques créés par la NASA permettent de mieux comprendre l'évolution des températures et son importance dans les phénomènes de chaleur extrême. Le premier présente la température moyenne quotidienne mondiale pour chaque année depuis 1980 :

État de l'image : août 2024. Source : Équipe numérique du centre Goddard de la NASA.

Ce graphique illustre la température quotidienne de chaque année sous forme de ligne continue, de janvier à décembre à droite. La température est représentée verticalement, les températures les plus basses étant indiquées en bas du graphique (remarque : la NASA utilise le système Celsius ; 17 °C équivaut à 62,6 °F ). Les températures record de 2023 (représentées par un trait rose épais) sont nettement supérieures à celles des 43 années précédentes (représentées par des traits blancs fins). Cette année, représentée en rouge et violet[2], affiche des températures proches (voire supérieures) à celles de 2023. En effet, la journée la plus chaude jamais enregistrée a été mesurée le 22 juillet 2024. La forte hausse des températures observée depuis 2023, qui a dépassé la plupart des prévisions des modèles et ne peut être entièrement expliquée par des phénomènes naturels, amène de nombreux scientifiques à penser que les projections futures pourraient être insuffisantes.

Les températures moyennes mondiales augmentent, et cette hausse a un impact direct sur l'ampleur et la fréquence des vagues de chaleur extrêmes. Pour comprendre ce phénomène, nous utiliserons un autre schéma de la NASA (pour une version animée et une explication plus détaillée, cliquez ici) :

Anomalie de température à la surface terrestre, 1962-2022. Source : NASA Scientific Visualization Studio.

Ce deuxième graphique, un peu moins intuitif, illustre les anomalies de température mondiales ; autrement dit, l’écart entre les températures d’une année donnée et la température de référence (c’est-à-dire la moyenne historique). Les températures les plus basses sont indiquées à gauche et les plus élevées à droite (toujours en degrés Celsius ; 4 °C équivalent à 7,2 °F ). La température moyenne ou de référence est représentée par « 0 », car 0 correspond à une température ni plus chaude ni plus froide que la moyenne historique. La fréquence d’apparition d’une température est indiquée par la courbe : les occurrences les plus fréquentes se situent en haut du graphique ; les températures moyennes sont fréquentes (le pic de la courbe), tandis que les températures très froides et très chaudes sont rares (les extrémités inférieures ou « queues » de la courbe).

La compréhension de ce diagramme apporte deux enseignements importants :

Les températures moyennes augmentent. Pour chacune des quatre années présentées, la distribution (c’est-à-dire la courbe entière) se déplace vers la droite, indiquant une tendance générale au réchauffement. On peut rapidement constater l’ampleur de l’évolution de la température moyenne entre les années en comparant les pics des courbes ; entre 1962 et 2022, la différence (c’est-à-dire l’augmentation de la température moyenne mondiale à la surface des terres émergées) est d’environ 1,1 °C .
Ce graphique illustre également l'évolution des températures. La courbe de 2022 s'est non seulement décalée vers la droite, mais elle est aussi plus courte et plus large que les courbes précédentes, paraissant ainsi « aplatie ». Par rapport aux données historiques, les températures moyennes sont moins fréquentes (le pic de la courbe de 2022 est inférieur à celui de 1962), tandis que les températures extrêmement élevées sont plus fréquentes (visibles dans la partie droite, plus épaisse, de la courbe de 2022).

Ces deux diagrammes peuvent être résumés par l'affirmation suivante : les températures augmentent et les températures extrêmement élevées se produisent plus fréquemment que ce à quoi on pourrait s'attendre compte tenu de l'évolution de la répartition.

Apparition extrême de températures extrêmes

Les vagues de chaleur correspondent à des jours consécutifs de forte chaleur. Bien qu'il n'existe pas de définition formelle d'une « vague de chaleur », on s'accorde généralement à dire que les températures élevées doivent persister pendant au moins deux jours consécutifs (deux ou trois jours sont couramment mentionnés dans la littérature scientifique). Les vagues de chaleur peuvent être mesurées par la température maximale quotidienne (c'est-à-dire la température la plus élevée de la journée) ou par la température minimale (c'est-à-dire la température la plus basse de la nuit). Si la température maximale semble être un indicateur intuitif d'une vague de chaleur, ses effets sur la santé (en particulier pour les travailleurs en extérieur) sont souvent plus fortement corrélés aux températures nocturnes élevées ; lorsque les journées chaudes sont suivies de nuits chaudes, les températures élevées pendant le sommeil empêchent notre corps de récupérer pleinement.

La méthode de mesure de la température est également cruciale. Certaines définitions des vagues de chaleur se basent sur des températures supérieures à un seuil fixe, tandis que d'autres prennent en compte l'écart de température par rapport à la moyenne locale. Les fortes vagues de chaleur hivernales qui ont touché l'Antarctique ces dernières années en sont un exemple. Ces « vagues de chaleur » antarctiques ont enregistré des températures supérieures de 10 °C à la normale pour cette région et cette période de l'année, mais des températures maximales d'environ -20 °C seulement . Au Royaume-Uni, les alertes canicule sont déclenchées dès 25 °C dans certaines régions ; ce seuil est justifié pour les habitants des régions tempérées comme l'Écosse et l'Irlande du Nord, où la climatisation est moins répandue, même s'il peut paraître absurdement bas pour quelqu'un de Miami ou de Phoenix. En revanche, le Service météorologique national américain utilise des seuils fixes (lorsque l'indice de chaleur dépasse 40,5 à 43,3 °C ) pour émettre des alertes.[3]

Quelles que soient leur définition et leur localisation, les vagues de chaleur sont de plus en plus fréquentes, intenses et touchent un nombre croissant d'endroits à travers le monde. Quatre caractéristiques permettent de définir les tendances des vagues de chaleur. Les données recueillies entre 1961 et 2021 dans 50 grandes villes américaines offrent un bon exemple pour l'étude de ces caractéristiques.

La fréquence décrit la fréquence d'apparition des vagues de chaleur. Les données recueillies dans 50 villes montrent une augmentation statistiquement significative (c'est-à-dire non attribuable au hasard). La fréquence augmente presque deux fois plus vite pour les températures minimales (nuits chaudes) que pour les températures maximales.
La durée décrit le temps que dure une vague de chaleur. Les données montrent que les vagues de chaleur dans ces villes durent aujourd'hui, en moyenne, plus d'un jour de plus que dans les années 1960.
Le terme « occurrence » décrit le moment où surviennent les vagues de chaleur. Aux États-Unis, la saison des vagues de chaleur s'est considérablement allongée : elle dure désormais environ 46 jours de plus que dans les années 1960.
L'intensité décrit le degré de chaleur atteint lors d'une vague de chaleur. À cet égard, la tendance moyenne aux États-Unis ne suit pas nécessairement la tendance mondiale (d'importantes disparités régionales existent). Bien que les données des 50 villes étudiées montrent une augmentation des températures maximales lors des vagues de chaleur, cela pourrait être dû à des fluctuations naturelles (la tendance n'est pas statistiquement significative). Cependant, les températures minimales pendant les vagues de chaleur affichent une nette tendance à la hausse : elles sont aujourd'hui, en moyenne, supérieures de plus d'un demi-degré à celles de 1960. Si un demi-degré peut paraître insignifiant, cette augmentation s'ajoute à des températures déjà élevées.

Caractéristiques des vagues de chaleur dans 50 grandes villes américaines, telles que décrites ci-dessus. Source : Administration nationale des océans et de l’atmosphère (NOAA).

Plusieurs indices combinent intensité et durée pour comparer les vagues de chaleur historiques. L'un d'eux, l' indice de magnitude des vagues de chaleur (HMI) , est utilisé dans le monde entier depuis les années 1980. Les chercheurs ont constaté que la superficie du globe subissant des vagues de chaleur au moins modérées a triplé et que les vagues de chaleur d'une intensité qui ne se produisaient qu'une fois tous les dix ans surviennent désormais 2,8 fois plus fréquemment. D'autres études, menées à partir de différents ensembles de données, confirment également ces tendances à la hausse aux États-Unis. Vanos et al. ont examiné le réchauffement dans huit villes du Midwest américain entre 1940 et 2000 et ont constaté en moyenne une vague de chaleur sévère supplémentaire par décennie , ce qui, dans certaines villes, équivaut à un doublement du nombre de jours de vague de chaleur. Keellings et Moradkhani ont utilisé une approche spatiale avancée pour étudier les vagues de chaleur aux États-Unis et ont constaté une nette augmentation de leur intensité, de leur étendue et de leur durée . Dans l'hémisphère Nord, Rogers et al. Il a été établi que la superficie mondiale touchée par deux vagues de chaleur simultanées ou plus a augmenté de 46 % – avec une intensité supérieure de 17 % et une fréquence jusqu'à six fois plus élevée depuis 1979.

Effets des vagues de chaleur

Les vagues de chaleur ont des impacts divers. Les rendements agricoles peuvent diminuer, souvent en raison des fortes chaleurs combinées à la sécheresse. L'activité économique ralentit fréquemment, la productivité du travail chutant et les consommateurs restant davantage à l'intérieur, dans des espaces climatisés. Par exemple, on estime que le produit intérieur brut du Texas a chuté de 0,5 à 1 % en 2023 à cause des fortes chaleurs , les baisses les plus importantes étant enregistrées dans les secteurs minier et de la construction, deux industries qui ne peuvent être délocalisées.

Les vagues de chaleur sont également mortelles. Aux États-Unis, le taux de mortalité augmente de près de 4 % pendant les vagues de chaleur par rapport aux jours sans vague de chaleur ; lors de la première vague de chaleur de la saison, cette augmentation dépasse les 5 % . Les décès liés à la chaleur aux États-Unis sont en constante augmentation, avec au moins 2 302 décès prévus en 2023.

Les événements de cet été en Arabie saoudite illustrent de façon frappante la dangerosité des vagues de chaleur. Le Hajj 2024, pèlerinage annuel de cinq jours à La Mecque et à Médine, a coïncidé avec une vague de chaleur. Les températures diurnes ont grimpé entre 47 et 49 °C , mettant à rude épreuve les mesures de sécurité et contribuant largement aux 1 300 décès recensés. Aussi extrême qu'ait été cet événement, d'autres vagues de chaleur ont été encore plus meurtrières. La vague de chaleur européenne de 2003 est liée à plus de 30 000 décès , tandis que la combinaison d'une vague de chaleur et de la pollution atmosphérique en Russie en 2010 est imputée à plus de 55 000 décès , dont 5 000 rien qu'à Moscou .

Conclusion

Ces dernières décennies, les vagues de chaleur sont devenues plus intenses, plus fréquentes et plus longues. Cette augmentation est la conséquence de hausses relativement faibles de la température moyenne mondiale, car de petites variations de cette moyenne accroissent considérablement la fréquence des épisodes de températures extrêmes. Les vagues de chaleur peuvent être mortelles et entraînent parfois un nombre élevé de décès. Comprendre les mécanismes scientifiques à l'origine des vagues de chaleur et de leur évolution aux États-Unis et dans le monde permet une meilleure adaptation et une meilleure préparation.

À propos de l'auteur : Erik est doctorant à l'université Duke, où il étudie les défis que pose la hausse des températures à l'entraînement militaire. Vétéran de l'armée américaine, Erik a servi dans des climats extrêmes variés, allant des déserts du sud-ouest des États-Unis et du Moyen-Orient (49 °C) aux conditions arctiques du centre de l'Alaska (-41 °C).

[1] La NASA et la NOAA, deux agences américaines, affirment que juillet 2024 a été plus chaud que juillet 2023, prolongeant ainsi la série de records mensuels (en août 2024). L'agence européenne pour le climat, Copernicus, indique quant à elle que juillet 2024 a été environ 0,01 °C plus frais, mettant ainsi fin à cette série de records. La méthodologie et la marge d'erreur propres à chaque agence ont une incidence ; en pratique, les données de juillet 2023 et juillet 2024 sont statistiquement comparables. Personnellement, je privilégie la NASA comme source faisant autorité : après tout, seule l'une de ces agences a envoyé un homme sur la Lune !

[2] Les différentes couleurs pour 2024 correspondent à différents ensembles de données. La NASA utilise un ensemble de données combiné comprenant des mesures satellitaires (dont celles de milliers de stations météorologiques) pour évaluer rapidement les températures ; ces données sont représentées en violet. Les mesures sont vérifiées afin de garantir l’utilisation de données de qualité, mais ce processus prend du temps. Les lignes blanches, roses et rouges représentent les mesures de température issues de l’ensemble de données final, après vérification de la qualité.

[3] Le seuil utilisé par le Service météorologique national varie selon la région – donc même cette méthode de seuil fixe contient un élément de relativité locale.