What drives the Mesoamerican Midsummer Drought? Insights from the moist static energy budget
En analysant le bilan de l'énergie statique humide, cette étude révèle que la sécheresse de l'été mésoaméricain n'est pas pilotée par une augmentation de la stabilité atmosphérique, mais par un changement saisonnier de l'efficacité de la circulation et par un équilibre spécifique où l'augmentation de l'exportation horizontale d'humidité est compensée par la hausse des flux turbulents de surface, permettant à la colonne atmosphérique de gagner en énergie même si les précipitations diminuent temporairement.
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Dans les régions méridionales du Mexique et le coin nord-ouest de l'Amérique centrale, la saison des pluies d'été ne s'installe pas comme un déluge unique et constant. Elle suit plutôt un rythme distinct : la pluie commence en mai, atteint un premier sommet, puis se retire mystérieusement pendant quelques semaines en juillet et août avant de revenir avec une seconde vague en septembre. Cette pause de milieu d'été dans les précipitations est connue localement sous le nom de canícula, ou « petit été », et constitue une caractéristique déterminante du climat de la région. Pour les agriculteurs qui dépendent de ces pluies pour cultiver leurs récoltes, le calendrier et l'intensité de cette période sèche sont des questions de survie. Une sécheresse qui arrive trop tôt ou dure trop longtemps peut ruiner une récolte, tandis qu'un changement dans ce schéma dû au changement climatique pourrait bouleverser des siècles de traditions agricoles. Les scientifiques cherchent depuis longtemps à comprendre le moteur physique derrière cette pause, suggérant qu'elle pourrait être causée par un changement de la stabilité atmosphérique ou par une modification de la façon dont les vents transportent l'humidité à travers le paysage.
Pour résoudre cette énigme, une équipe de chercheurs s'est tournée vers une méthode qui traite l'atmosphère comme un grand livre comptable. Ils se sont concentrés sur une mesure spécifique de l'énergie dans la colonne d'air, qui combine la chaleur de l'air, l'énergie stockée dans la vapeur d'eau et l'énergie potentielle de sa hauteur. En suivant la manière dont cette énergie entre, sort et change au sein d'une colonne d'air sur la région, l'équipe a pu voir exactement ce qui se passait pendant la période de sécheresse. Ils ont utilisé deux reconstructions massives et à haute résolution de la métologie passée, connues sous le nom de réanalyses, qui mélangent des données satellitaires, des relevés de stations météorologiques et des lois physiques pour créer une image complète de l'atmosphère. Leur objectif était de tester deux théories dominantes : l'une suggérant que l'air devient trop stable pour monter et former des nuages, et l'autre suggérant que des vents forts chassent l'humidité loin des terres.
Les chercheurs ont d'abord vérifié si l'air devenait plus stable, comme un couvercle lourd pressant l'atmosphère, ce qui empêcherait la pluie de se former. Ils ont découvert que l'air est resté instable et désireux de monter tout au long de la saison des pluies. La température de l'air n'a pas suffisamment changé pour empêcher la formation des nuages. Au lieu de cela, ils ont découvert que l'air au milieu du ciel est devenu nettement plus sec pendant la sécheresse de milieu d'été. Cette sécheresse agit comme une éponge, absorbant l'humidité ascendante et l'empêchant de se transformer en pluie, même si l'air en surface possède encore beaucoup d'énergie pour monter.
Ensuite, l'équipe a examiné le rôle des vents, spécifiquement un courant-jet de basse couche qui coule de la mer des Caraïbes. Il était largement admis que ce vent se renforce pendant la sécheresse, chassant l'humidité loin des terres et provoquant l'arrêt de la pluie. Les données ont confirmé que le vent évacue effectivement plus d'humidité de la région pendant cette période. Cependant, l'augmentation était étonnamment faible. Plus important encore, les chercheurs ont découvert que cet effet de dessèchement était presque parfaitement équilibré par une augmentation de l'humidité montant du sol lui-même. À mesure que les nuages se dissipaient pendant la sécheresse, le soleil réchauffait la terre plus intensément, provoquant une évaporation plus importante de l'eau du sol et de la végétation. Cette humidité supplémentaire provenant du sol a annulé l'humidité perdue par le vent, ce qui signifie que la quantité totale d'énergie dans la colonne d'air a en réalité augmenté, plutôt que diminué.
Le véritable moteur de la sécheresse s'est avéré être un changement dans la forme des courants ascendants. Pendant les périodes humides, l'air monte très haut dans le ciel, emportant l'énergie efficacement. Pendant la sécheresse de milieu d'été, l'air ascendant devient plus superficiel et plus faible, restant plus près du sol. Parce que l'air ne monte pas aussi haut, il ne parvient pas à évacuer l'énergie qui s'accumule dans la colonne. Cela crée une situation unique : l'atmosphère accumule de l'énergie, mais la pluie ne tombe pas. Les chercheurs ont conclu que la sécheresse n'est pas une période où l'atmosphère vient à manquer de carburant, mais plutôt un moment où le moteur qui convertit habituellement ce carburant en pluie devient moins efficace. L'air est essentiellement en train de se « recharger » en énergie pendant que la pluie est supprimée, ce qui prépare le terrain pour la seconde et puissante explosion de pluie qui suit.
Cette étude suggère que la sécheresse de milieu d'été n'est pas causée par un facteur unique comme un couvercle stable ou un vent desséchant, mais par un changement complexe dans la manière dont l'atmosphère déplace l'énergie. L'équilibre entre l'humidité qui entre et sort, et l'humidité montant du sol, reste relativement stable. Le véritable changement réside dans la circulation verticale, qui devient moins efficace pour ventiler la colonne d'air. Cette nouvelle compréhension offre une image plus claire de la raison pour laquelle la pluie s'arrête et, surtout, pourquoi elle revient. En reconnaissant que l'atmosphère accumule de l'énergie pendant la sécheresse plutôt que d'en perdre, les scientifiques peuvent mieux prédire comment cette pause saisonnière critique pourrait changer à l'avenir, offrant des informations vitales pour les communautés qui dépendent de son rythme.
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