Robert Vautard et Nathalie de Noblet, climatologues, membres du bureau du GREC francilien

16 juin 2022

Météo-France prévoit pour l’Île-de-France des températures dépassant les 30 degrés de jeudi 16 juin 2022 à samedi 18 juin 2022, et pouvant dépasser les 37 degrés samedi, avant une dégradation orageuse dimanche. Ce sont des températures très élevées pour le mois de juin. Quelques explications, et le lien au changement climatique*.

* Cette analyse repose sur la prévision visible mercredi 15 juin en soirée sur le site de Météo-France et les prévisions du système américain GFS et du Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme (CEPMMT). La situation peut évoluer différemment.

De l’air saharien en altitude

D’où vient cette masse d’air chaude ? Un modèle de trajectoire, le modèle HYSPLIT (1), permet de calculer l’origine des masses d’air arrivant à différentes altitudes au-dessus d’un point. Appliqué à l’Île-de-France, pour une arrivée le samedi 18 juin à 12 heures, il nous montre que l’air en altitude, entre 2 000 et 4 000 mètres, provient du Sahara, avec un détour par le proche océan Atlantique. Ce trajet dure 5 à 10 jours en restant à une altitude assez stable, ce qui permet à l’air de ne pas trop se mélanger. L’air venant du Sud est entraîné par la dépression qui se trouve au large du Portugal, par un effet « d’engrenage » lié à ce que la dépression tourne sur elle-même dans le sens contraire des aiguilles d’une montre. Lors de l’évolution diurne, le soleil crée des mouvements d’air ascendants et descendants qui puisent cet air très chaud et le ramènent vers le sol.

La situation météo le samedi 18 juin à 00h UTC.
Les températures à 850 hPa (environ 1 500 m d’altitude) et les lignes de la « hauteur du géopotentiel à 500 hPa » caractérisant l’écoulement de l’air vers 5 000 m. La dépression au large du Portugal (tache jaune) induit des vents de sud sur sa marge Est.
Les trajectoires des masses d’air arrivant sur la région parisienne le 18 juin à 15h UTC à trois altitudes : 2000 m, 3000 m et 4000 m.

Des températures exceptionnelles pour un mois de juin ?

Regardons une série de températures qui ne devrait pas être trop perturbée par l’îlot de chaleur urbain, celle de la station de Orly Athis-Mons : durant les 75 dernières années, en juin, les 37 degrés prévus ont été égalés ou dépassés deux fois, en 1947 et 2017. Des températures au-dessus de 37,1°C seraient un record pour cette station (2).

Températures en juin observées à Orly-Athis-Mons (source https://www.infoclimat.fr).
La valeur pour 2022 est celle observée avant le coup de chaleur.

Les vagues de chaleur causent généralement des impacts lorsqu’elles durent quelques jours. Il est d’usage de considérer des moyennes sur trois jours ou plus. Les températures prévues en moyenne du 16 au 18 juin 2022 avoisinent 35 °C. Statistiquement, cette valeur a une chance sur 10 environ d’être dépassée  tous les ans actuellement, une probabilité calculée grâce à un modèle statistique prenant en compte les observations de la station d’Orly depuis 1947 et la tendance au réchauffement. Il s’agit donc d’un événement appelé « décennal », ou « de période de retour de 10 ans » dans le climat d’aujourd’hui.

Temps de retour (en année) d’un risque de dépassement de divers niveaux de température maximale au mois de juin à Orly.
La température prévue pour la période du 16 au 18 juin, de 35 °C, est marquée par la ligne horizontale violette. La courbe rouge montre ces probabilités aujourd’hui, avec un réchauffement climatique de 1,2 °C par rapport à la courbe bleue. On y voit clairement que le climat actuel favorise un temps de retour de 10 ans d’une température de 35 °C, alors qu’il aurait été de 100 ans dans des conditions moins chaudes de 1,2 degré globalement.

Mais cette modélisation statistique des données observées ne permet pas de déterminer l’effet des activités humaines. Pour cela, il faut utiliser des modèles de climat, qui simulent l’effet des émissions de gaz à effet de serre, et calculer les différences de probabilité de telles températures entre un climat sans activités humaines et avec.

L’effet du changement climatique

Pour quantifier l’effet du changement climatique lié aux activités humaines, on utilise généralement un ensemble de simulations climatiques disponibles notamment grâce aux exercices internationaux de modélisation (par exemple pour les rapports du GIEC). Une évaluation des modèles est effectuée pour savoir s’ils sont en mesure de simuler ce type d’événement extrêmes. Un protocole précis (3) a été mis en place dans le cadre du réseau « world weather attribution » qui est appliqué ici.

Ici, nous avons utilisé trois modèles (4) soigneusement choisis pour leur capacité à reproduire le climat européen par rapport aux observations, avec une méthode de sélection objective (5). Les résultats de cette analyse sont cohérents avec une étude précédente sur la vague de chaleur de 2019 (6) et montrent que :

En résumé, des températures aussi élevées que celles prévues pour ces trois jours avaient donc 1 chance sur 10 de se produire cette année, compte tenu du changement climatique, alors qu’elles auraient été bien moins probables sans changement climatique. Il faut s’attendre à ce que ce type d’événement devienne de plus en plus habituel si les émissions de gaz à effet de serre des activités humaines ne sont pas stoppées.

Les impacts sur les écosystèmes

De tels extrêmes de température nous rapprochent des limites physiologiques de plusieurs êtres vivants : nous les humains qui nous réfugions dans des endroits frais, ventilés ou climatisés, mais aussi nos animaux d’élevage qu’il faut protéger pour ne pas limiter la production (laitière comme de viande). Plusieurs espèces d’oiseaux, comme les passereaux par exemple, abandonnent leurs nids quand la température de l’air est trop élevée, laissant mourir leurs oisillons ou abandonnant leurs œufs (7). Les abeilles, pollinisateurs indispensables, souffrent elles aussi de la chaleur et s’épuisent à ventiler leurs ruches, perdant ainsi des forces qui ne seront pas dédiées au butinage.

La température des eaux des lacs et des rivières augmente fortement lors des canicules, limitant parfois leur oxygénation et induisant des problèmes pour la faune et la flore aquatiques.

Dans le monde agricole, les effets peuvent être très divers en fonction du stade phénologique de la plante cultivée (8). Le blé par exemple est en phase de maturation en ce moment. Des températures élevées peuvent être favorables à la qualité des grains. M­­ais si ces températures se combinent avec une sécheresse des sols, ce qui est le cas dans plusieurs dizaines de départements, alors les plantes ne peuvent plus se rafraîchir en transpirant. La température des feuilles augmente de plusieurs degrés de plus que l’air extérieur, la photosynthèse est bloquée et la plante rentre en sénescence. Les grains ne se remplissent pas et le rendement du blé est amputé.

Le maïs est dans sa phase de reproduction, période pendant laquelle les organes reproducteurs se forment. Des températures trop élevées peuvent pénaliser la formation des ovules, des grains de pollens et des tubes polliniques. L’agriculteur aura besoin d’irriguer son maïs pour limiter ce stress thermique, mais en période de sécheresse il puisera dans les nappes qui sont déjà très basses.

(1) Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory,
https://www.ready.noaa.gov/HYSPLIT_traj.php
(2) Série de températures analysée issue du jeu de données ECA&D
(3) https://ascmo.copernicus.org/articles/6/177/2020/
(4) Les modèles sont issus de l’ensemble de projections climatiques régionales Euro-CORDEX, et sont: CNRM-CERFACS-CNRM-CM5_KNMI-RACMO22E_r1i1p1
MOHC-HadGEM2-ES_MOHC-HadREM3-GA7-05_r1i1p1
MPI-M-MPI-ESM-LR_CLMcom-ETH-COSMO-crCLIM-v1-1_r1i1p1
(5) Méthode proche de celle utilisée dans B. Bartok et al. (2019)
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405880719300792
(6) R. Vautard et al. 2020 Environ. Res. Lett. 15 094077
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/aba3d4
(7) https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg2/downloads/report/IPCC_AR6_WGII_FinalDraft_Chapter02.pdf
(8) La phénologie d’un végétal est le déroulement de son cycle de croissance annuel. Pour une plante cultivée, elle démarre au semis. Il y a ensuite la germination, la levée, la floraison, le remplissage des grains, la récolte.

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