Une nouvelle carte révèle des « autoroutes de l'eau » invisibles qui sillonnent le ciel et déterminent les endroits où il y aura des inondations ou des sécheresses.

Les rivières atmosphériques ressemblent à d’énormes autoroutes d’humidité suspendues au-dessus de nos têtes. Ils ne sont pas visibles du sol, mais ils peuvent parcourir des milliers de kilomètres et alimenter des pluies torrentielles, de fortes chutes de neige ou des inondations.

Aujourd'hui, une équipe internationale a reconstruit son réseau de transport mondial sur la base de 84 années d'expérience. Le résultat montre que ces courants n’avancent pas de manière aléatoire, mais à travers un ensemble réduit de couloirs qui entourent la planète, changent au fil des saisons et relient des régions très éloignées.

Que sont les rivières atmosphériques

Une rivière atmosphérique est une bande longue et étroite de la basse atmosphère où se concentre un transport anormalement élevé de vapeur d’eau. Ces structures couvrent moins de 10 % de la surface terrestre, mais elles transportent environ 90 % de l'humidité vers les pôles aux latitudes moyennes.

Ils ne sont pas toujours destructeurs. Dans de nombreuses régions, ils fournissent la pluie et la neige nécessaires pour remplir les réservoirs, humidifier les sols et maintenir l’approvisionnement en eau pendant les mois secs. Le problème apparaît lorsqu’ils rejettent trop d’humidité en peu de temps.

Et quand ils n'arrivent pas ? C’est également perceptible. Leur absence prolongée peut réduire les précipitations et aggraver la sécheresse, de sorte que le même système peut atténuer le manque d’eau dans une région et augmenter le risque d’inondation dans une autre.

Une carte construite il y a 84 ans

Tobias Braun de l'Université de Leipzig et de l'Institut de Potsdam pour la recherche sur l'impact climatique ont dirigé les travaux en collaboration avec des chercheurs allemands et espagnols. L’équipe a utilisé deux catalogues mondiaux basés sur la réanalyse ERA5, avec des enregistrements de 1940 à 2023 et des données toutes les six heures.

Ils ont ensuite divisé la planète en milliers de cellules hexagonales et compté comment les trajectoires passaient d'une cellule à l'autre. L'idée n'est pas sans rappeler une application de navigation qui identifie les carrefours, les routes principales et les itinéraires secondaires, sauf qu'ici les véhicules sont des voies à vapeur.

Les auteurs ont combiné les deux catalogues pour réduire la dépendance à une seule méthode. Néanmoins, ils préviennent que les données antérieures à 1979 sont de moindre qualité, en particulier celles antérieures au milieu des années 1950. La carte n'est pas une photographie parfaite du ciel.

Autoroutes autour de la Terre

L’analyse a découvert une ceinture presque continue d’« autoroutes » atmosphériques dans les deux hémisphères. Au nord, une grande branche traverse le nord-ouest de l’Amérique du Nord, traverse l’Atlantique jusqu’en Europe, continue à travers l’Eurasie et atteint l’Asie de l’Est avant de rejoindre la route transpacifique vers les États-Unis.

Au sud, il existe une autre grande route qui part de l’est de l’Amérique du Sud et traverse l’océan Austral. Des embranchements en partent vers l'intérieur de l'Amérique du Sud, l'Afrique du Sud et le sud de l'Australie, même si certaines sont plus faibles que les routes principales.

Ces trajectoires constituent une sorte d’épine dorsale du transport global de l’humidité. Les chercheurs ont découvert que les rivières atmosphériques suivent ces couloirs bien plus que prévu par hasard et qu’une fois à l’intérieur, elles ont tendance à y rester.

L'Espagne apparaît sur le réseau

La péninsule ibérique n'est pas en reste. L'étude identifie deux bassins d'entrée vers l'Europe à travers la péninsule ibérique et la Méditerranée, en plus d'une route centrale vers l'intérieur de l'Europe et une autre plus septentrionale qui atteint les côtes arctiques.

Le bassin associé au sud de la péninsule a une fréquence de pénétration intérieure de 44,8%, tandis que la côte méditerranéenne atteint 41,5%. Ce sont quelques-unes des valeurs les plus élevées observées dans l’analyse globale.

En pratique, cela permet de comprendre pourquoi un courant formé très loin peut finir par influencer les pluies en Espagne. Les fleuves qui arrivent par l'Atlantique perdent généralement de leur intensité à mesure qu'ils se rapprochent de l'Europe, mais certaines routes du sud continuent de gagner du terrain sur l'Afrique du Nord et la Méditerranée.

Les pôles accumulent les itinéraires

L’un des résultats les plus délicats se trouve dans l’Arctique et l’Antarctique. Le réseau montre que les deux régions fonctionnent comme des zones d’accumulation structurelle pour les rivières atmosphériques persistantes provenant de différentes parties de la planète.

Cet apport peut provoquer des chutes de neige extrêmes, mais aussi des épisodes de pluie ou de réchauffement susceptibles de favoriser la fonte superficielle. Ce n'est pas une contradiction. Une plus grande humidité peut ajouter de la neige dans certaines conditions et accélérer la fonte des glaces dans d’autres.

Par conséquent, suivre ces itinéraires est important au-delà de la prévision d’une tempête. L’eau voyageant dans le ciel influence également les glaciers, les calottes glaciaires et les écosystèmes déjà soumis à un réchauffement rapide.

El Niño déplace les autoroutes

Les couloirs ne restent pas fixes. Ils se déplacent au fil des saisons et réagissent aux phénomènes météorologiques tels qu'El Niño et La Niña, qui modifient la circulation atmosphérique à l'échelle planétaire.

Pendant La Niña, l'étude détecte des routes se déplaçant plus au nord au-dessus de l'Atlantique, avec des branches qui atteignent l'Arctique. El Niño privilégie une trajectoire plus méridionale qui traverse la Méditerranée, continue vers le Moyen-Orient et le nord de l'Inde, puis remonte vers le Japon.

Braun l'a expliqué à Science News avec une idée simple. « Si vous connaissez les autoroutes et la façon dont elles changent au fil des saisons, vous disposez de preuves solides de la direction vers laquelle une rivière atmosphérique peut aller. » Et c’est là que réside l’utilité potentielle de la carte.

Un outil en développement

Le nouveau système ne peut à lui seul prédire où tomberont les prochaines fortes pluies. Cela ne remplace pas non plus les satellites, les modèles météorologiques ou les observations locales utilisés par les services de prévision.

Ce qu’il fournit, c’est le contexte. Savoir par quels corridors l’humidité se déplace généralement, où elle gagne en force et quelles régions servent de jonctions peut aider à améliorer les futurs modèles de précipitations extrêmes, de sécheresse et de risques polaires.

Des incertitudes demeurent également. Les algorithmes ne détectent pas tous les fleuves atmosphériques de la même manière, les régions tropicales restent difficiles, et certaines mesures dépendent de la manière dont le réseau a été construit. Les auteurs précisent qu’ils ont décrit une organisation mathématique des transports et non un nouveau mécanisme physique.

Même avec ces précautions, la carte change la façon dont nous regardons ces phénomènes. Ils n’apparaissent plus comme des tempêtes isolées, mais comme des éléments d’un système mondial connecté. Une autoroute fluviale invisible qui peut commencer au-dessus d’un océan et se terminer quelques jours plus tard dans un réservoir, une ville inondée ou une calotte glaciaire polaire.

L'étude officielle a été publiée dans Dynamique du système terrestre.