Les extrêmes météorologiques et climatiques archivés par l'OMM

En 2005, les images de l'ouragan Katrina diffusées à la télévision étaient à la fois terrifiantes et captivantes. Pendant que je regardais ce cyclone tropical meurtrier balayer la côte nord-américaine près de La Nouvelle- Orléans, j'étais frappé par le commentaire que répétaient les journalistes: «C'est le pire ouragan de tous les temps». En tant que spécialiste des sciences de l'atmosphère, je savais qu'il n'en était rien. Alors que Katrina a fait plus de 1 800 morts, un terrible cyclone tropical a enlevé la vie à 300 000 personnes en 1970 dans le Pakistan oriental (le Bangladesh actuel). J'ai réalisé qu'il n'était pas facile pour le grand public de connaître le nombre réel de décès ou d'obtenir toute autre information concernant un phénomène extrême. Il n'existait pas encore de base de données complète et officielle sur les extrêmes météorologiques et climatiques, les conditions les plus chaudes, les plus froides, les plus venteuses, les plus meurtrières, etc. qui frappent notre planète.

J'ai pris contact avec trois collègues, Jay Lawrimore, Roger Edwards et Chris Landsea, afin d'écrire un article sur les records qui étaient largement acceptés à l'époque, pour le Bulletin of the American Meteorological Society (Cerveny et al., 2006). Dans cet article, nous demandions que soit créée une base de données mondiale et officielle sur ces valeurs. Peu de temps après sa parution, j'ai reçu un appel de Thomas Peterson, futur président de la Commission de climatologie (CCl) de l'OMM. Il me demandait de rédiger, à l'intention du sous-groupe de la CCl qu'il dirigeait, une proposition concernant l'archivage officiel par l'OMM des valeurs météorologiques et climatologiques les plus élevées jamais relevées. J'ai accepté et, en 2007, la Commission a créé la base de données mondiale de l'OMM sur les extrêmes météorologiques et climatiques (wmo.asu.edu).

Avant d'étudier la base de données plus avant, une réponse doit être apportée à une question de fond: Pourquoi avons-nous tant besoin d'archiver les valeurs extrêmes? Il y a six grandes raisons à cela.

• Il est crucial de connaître les extrêmes météorologiques et climatiques qui surviennent aujourd'hui pour déterminer avec précision l'ampleur et le rythme de l'évolution du climat planétaire. C'est sans doute la raison la plus importante. Ces valeurs de référence permettent d'évaluer exactement les changements en cours. Par exemple, la vague de chaleur massive qui a envahi les côtes de la péninsule Antarctique en 2015 s'est traduite par un nouveau record de température (17,5 °C) sur le continent Antarctique et les îles adjacentes (Skansi et al., 2017). Nos archives sont actualisées beaucoup plus souvent qu'aucun d'entre nous ne le pensait au début du projet.
• Il est extrêmement important de connaître les extrêmes météorologiques et climatiques pour le secteur de la santé et du génie civil. L'architecte qui conçoit un pont ou un bâtiment doit absolument savoir la vitesse maximale à laquelle pourrait souffler le vent. La température et d'autres variables présentent un intérêt similaire. Jusqu'où la température pourrait-elle monter? Et descendre? Notre corps évolue dans une plage précise de conditions que les archives aident à définir.
• La mesure des extrêmes météorologiques et climatiques fait aussi progresser la science atmosphérique de base. Ainsi, l'étude récente des éclairs les plus long en durée et en distance ont conduit à modifier la définition ancienne et fondamentale de l'éclair (Lang et al., 2016).
• On l'a vu, les médias ont tendance à «enfler» certains événements - surtout quand le temps est en cause. La possibilité d'accéder à des relevés officiels des records aide à mettre en perspective les événements qui surviennent.
• Cela peut surprendre, mais de nombreux lieux portent la marque d'un phénomène météorologique majeur. Un grand écriteau planté à l'observatoire du mont Washington dans le New Hampshire, aux États-Unis d'Amérique, signale le record de vitesse de vent mesuré il y a de nombreuses années, soit 231 mi/h (372 km/h), qui n'a été battu que récemment par une rafale sur une petite île au large de l'Australie (voir Courtney et al., 2012). D'autres lieux rappellent ainsi des conditions extrêmes.
• Enfin, la plupart des gens sont fascinés par le temps et ils adorent les records - de chaleur, de froid, de vent, etc. Une liste fiable de tels événements accroît l'intérêt porté au temps. J'ai découvert, après la création de la base de données de l'OMM sur les extrêmes météorologiques et climatiques, que les enfants aiment entendre parler des phénomènes exceptionnels. Aviver par ce biais leur curiosité pour le temps pourrait les orienter vers les sciences de l'atmosphère et assurer une relève de qualité en météorologie et en climatologie.

Alors que certains pays détiennent leur propre comité d'évaluation des records nationaux, il n'existait rien d'officiel à l'échelle du globe avant 2007. Les archives mondiales de l'OMM conservent les records mondiaux, hémisphériques et régionaux d'un certain nombre de conditions météorologiques extrêmes: température, pression, pluie, grêle, vent, éclairs et deux catégories de tempêtes, les tornades et les cyclones tropicaux. Les chutes de neige, variable météorologie courante, n'y figurent pas car les mesures officielles pourraient manquer d'uniformité à l'échelle planétaire.Probably most importantly, knowledge of our existing weather and climate extremes is critical in determining exactly how much and how fast our world’s climates are changing.  Knowledge of extremes establishes our baselines so that we can access exactly how our climate is changing.  For example, in 2015, a massive heat wave along the peninsula coast of Antarctic lead to the highest temperature (17.5 °C) ever recorded for the continental area of Antarctica and its nearby island (Skansi et al. 2017).  Our Archive is being updated much more frequently than any of us in the early days of this Archive project thought possible.

Le processus d'évaluation

Lors de la création des archives, nous pensions que nous aurions à examiner un nouveau record tous les deux ou trois ans. Depuis 2007, nous en avons vérifié au-delà de 15, selon une méthode qui s'est codifiée peu à peu.

Après une première évaluation, par la direction de la CCl et le rapporteur pour les extrêmes météorologiques et climatiques, de la valeur mesurée et des éléments d'informations qui l'accompagnent, des experts des sciences de l'atmosphère dans le monde entier forment un comité spécial d'évaluation. Depuis qu'existe cette procédure, il a été fait appel à des scientifiques de multiples pays Membres de l'OMM (Afrique du Sud, Allemagne, Argentine, Arménie, Australie, Bangladesh, Canada, Chine, Colombie, Cuba, Égypte, Espagne, États- Unis d'Amérique, France, Inde, Israël, Italie, Japon, Koweït, Libye, Maroc, Maurice, Mexique, Mongolie, Nouvelle-Zélande, Pakistan, Royaume-Uni, Suède, Suisse, Turquie, Zimbabwe, entre autres).

Photocopie du relevé rempli par l'observateur à El Azizia en septembre 1922, montrant l'erreur de notation des températures et la valeur record qui serait survenue le 22 septembre.

Les membres du comité sont choisis sur la base de compétences précises, telles la connaissance du climat local et la compréhension des facteurs propices à l'apparition d'un extrême météorologique en un lieu donné ou de phénomènes climatiques particuliers dans le monde. Le rapporteur, assisté par divers experts et par un membre du comité originaire de la région où a été relevée la valeur extrême, récapitule dans un rapport les renseignements et les données disponibles. Le document fournit des détails sur l'emplacement exact de l'observation, le genre de matériel employé (avec des précisions sur l'étalonnage, l'entretien et le fonctionnement) et les aspects synoptiques (conditions météorologiques régionales), ainsi que toute autre information sur un élément notable, inhabituel ou unique de l'observation. Le comité étudie le rapport et examine tous les aspects pertinents à la lumière de cinq questions de fond:

1. A-t-on besoin de plus de données brutes ou d'informations sur l'événement pour apprécier sa validité? Existe-t-il d'autres données ou analyses correspondant au moment/lieu de cet événement extrême?
2. Existe-t-il des questions quant au matériel, à l'étalonnage, aux méthodes de mesure ou aux autres procédures/processus liés à la mesure?
3. Existe-t-il des questions quant à la nature de l'événement (anticyclone continental massif) qui pourrait mettre en doute la validité du relevé?
4. Existe-t-il d'autres questions associées à l'événement?
5. Les documents présentés conduisent-ils, fondamentalement, à accepter ou à rejeter ce record météorologique?

Les discussions se déroulent par courrier électronique, le rapporteur faisant office de modérateur. À l'issue des délibérations, le comité transmet sa recommandation au rapporteur qui prononce un jugement définitif et l'observation est soit ajoutée dans la base de données soit rejetée.

Quelques évaluations notables

L'un des cas les plus connus est l'enquête de deux ans portant sur le record de température de 56 °C mesuré en 1922 à El Azizia, dans la Libye sous contrôle italien (El Fadli et al., 2013). Treize scientifiques, dont certains étaient originaires d'Italie et de Libye, ont réévalué l'observation; le comité a conclu que le record n'était pas valide en raison d'une erreur de relevé. L'annonce concluait une enquête menée dans des conditions particulièrement dangereuses pendant la révolution libyenne de 2011. Cinq points soulevaient des questions aux yeux du comité:

• Problèmes possibles d'instrument;
• Manque probable d'expérience de l'observateur;
• Site d'observation recouvert d'un matériau semblable à de l'asphalte, très différent du sol désertique de la région;
• Manque de concordance avec les valeurs relevées à des emplacements proches;
• Manque de concordance avec les valeurs relevées par la suite au même emplacement.

Lieux d'observation des records validés de longueur et de distance d'un éclair dans le monde

Selon le comité, le scénario le plus plausible concernant le record de 1922 était qu'un nouvel observateur inexpérimenté, peu habitué à utiliser un instrument de rechange inadapté et pouvant donner lieu à des erreurs de lecture, avait effectué un relevé erroné, surestimant la température d'environ 7 °C. La nouvelle a fait grand bruit. Après l'annonce dans la presse le 13 septembre 2012, le nombre de visites du site Web de l'OMM sur les valeurs extrêmes est passé de 150 par jour en moyenne à plus de 24 000 en trois jours. Un nouveau pic de consultation est survenu quatre mois plus tard, lorsque le New York Times a publié un article faisant suite à l'annonce de l'OMM (Shimizu et al., 2014).

Plusieurs autres enquêtes ont suscité le même intérêt:

Un nouveau record de vitesse (408 km/h) a été consigné pour une rafale de vent non liée à une tornade; l'observation a été effectuée par une station automatique le 10 avril 1996 sur l'île de Barrow, en Australie, pendant le cyclone tropical Olivia. Le record précédent (372 km/h), qui remontait à avril 1934, avait été enregistré au sommet du mont Washington, aux États-Unis d'Amérique. Le groupe d'évaluation comptait des experts d'Australie et de l'observatoire du mont Washington (Courtney et al., 2012);

Deux records mondiaux de pluie ont été homologués en 2009, lorsque le violent cyclone tropical Gamède a soufflé sur La Réunion en 2007. Une hauteur de précipitation de 3 929 mm en 72 heures a été relevée au cratère Commerson, chiffre jamais atteint pour une période de trois jours. Un pluviomètre situé dans le même cratère a reçu 4 869 mm de pluie en 96 heures, nouveau record pour une période de quatre jours (Quetelard et al., 2009);

Un grêlon de 0,879 kg ou 1,9375 livre (diamètre de 203,2 mm ou 8 pouces) est tombé le 23 juillet 2010 à Vivian, dans le Dakota du Sud (États-Unis d'Amérique), poids jamais atteint dans l'hémisphère occidental. Toutefois, le grêlon de 1,02 kg (2,25 lb) tombé le 14 avril 1986 dans la région de Gopalganj, au Bangladesh, conserve le titre de record mondial;

Un record de hauteur de vague a été homologué en 2014, plus précisément la «plus grande hauteur significative de vague jamais mesurée par une bouée». Une hauteur significative de 19 mètres (62,3 pieds) a été mesurée par une bouée automatique le 4 février 2013 à 0600 UTC dans l'Atlantique Nord. La bouée faisait partie du réseau de stations météorologiques automatiques en mer du Service météorologique britannique. L'observation a été faite après le passage d'un très puissant front froid, accompagné de vents atteignant 43,8 nœuds (22,5 m/s ou 81,1 km/h);

En 2016, un comité d'experts a validé deux records mondiaux de longueur et de durée pour un éclair, respectivement dans l'Oklahoma (États-Unis d'Amérique) et dans le sud de la France. L'éclair enregistré en 2007 dans l'Oklahoma a couvert une distance horizontale de 321 km, celui observé en 2012 dans le sud de la France a duré 7,74 secondes (Lang et al., 2016);

L'OMM a homologué trois nouveaux records de chaleur dans l'Antarctique en 2017:  1) Température la plus élevée jamais observée dans la région de l'Antarctique, définie par l'OMM et l'Organisation des Nations Unies comme l'ensemble des terres et des glaces situées au sud du 60^e parallèle Sud, soit une valeur de 19,8 °C (67,6 °F) relevée le 30 janvier 1982 à la station de recherche Signy, située dans la baie Borge sur l'île Signy; 2) Température la plus élevée jamais observée sur le continent antarctique, défini comme l'ensemble formé par la masse continentale principale et les îles adjacentes, soit une valeur de 17,5 C (63,5 °F) relevée le 24 mars 2015 à la station de recherche argentine Esperanza, située près de l'extrémité nord de la péninsule antarctique; 3)Température la plus élevée jamais observée sur le plateau antarctique (à partir de 2 500 mètres (8 202 pieds) d'altitude), soit une valeur de -7,0 °C (19,4 °F) relevée le 28 décembre 1980 à une station météorologique automatique (D-80) située à l'intérieur de la Terre Adélie. La température la plus basse jamais observée dans la région de l'Antarctique, et dans le monde, par des installations au sol reste la valeur de -89,2 °C enregistrée à la station de Vostok le 21 juillet 1983 (Skansi et al., 2017).

En 2017, un comité d'évaluation a effectué des recherches approfondies sur les chiffres officiels de la mortalité liée à cinq phénomènes météorologiques particuliers. Le but était d'établir le nombre maximal de victimes causé par chaque événement. Les cinq records de mortalité déterminés et vérifiés sont les suivants:

• Mortalité record causée (indirectement) par la foudre: le 2 novembre 1994, l'incendie d'un dépôt de carburant frappé par la foudre à Dronka, en Égypte, a fait 469 victimes;
• Mortalité record causée par un impact de foudre: le 23 décembre 1975, 21 personnes ont péri, touchées par un seul impact de foudre qui a frappé une case dans la zone tribale de Manica, au Zimbabwe (appelé alors la Rhodésie);
• Mortalité record causée par un cyclone tropical: selon les estimations, les 12 et 13 novembre 1970, un cyclone tropical a fait 300 000 victimes directes au Bangladesh (appelé alors Pakistan oriental);
• Mortalité record causée par une tornade: selon les estimations, 1 300 personnes ont perdu la vie le 26 avril 1989, lorsqu'une tornade a ravagé la région de Manikganj, au Bangladesh;
• Mortalité record causée par un orage de grêle: le 30 avril 1888, un violent orage a fait 246 victimes près de Moradabad, en Inde. (Cerveny et al., 2017).

Deux enquêtes de ce genre se déroulent actuellement, l'une concernant de très hautes températures relevées en 2016 au Koweït et au Pakistan, l'autre concernant des vents extrêmement puissants mesurés au Japon en 2004.

Des archives vivantes

Un aspect crucial de la base de données de l'OMM est que les valeurs extrêmes homologuées y figurent jusqu'à ce que des éléments probants démentent le record existant ou confirment le nouveau record. En ce sens, il s'agit d'archives vivantes. De nouveaux records sont établis chaque jour en raison du changement climatique et la base de données de l'OMM doit renfermer les valeurs météorologiques et climatologiques extrêmes les plus complètes, exactes et récentes que possible. Aujourd'hui, elle est régulièrement interrogée par divers organismes qui s'intéressent aux extrêmes, tel l'éditeur du Livre des records Guinness, en raison de la fiabilité des relevés qu'elle renferme.

L'analyse et la validation des extrêmes météorologiques et climatiques s'avèrent très utiles pour les milieux scientifiques comme pour le grand public. Elles font mieux connaître les travaux de l'OMM et procurent une aide précieuse à l'extérieur du domaine de la météorologie.

S'agissant des sciences de l'atmosphère, la base de données de l'OMM a sensiblement approfondi nos connaissances. Grâce à l'étude des valeurs extrêmes que permettent les nouvelles technologies (distance et durée des éclairs, par exemple) et à l'examen des sources de données et des instruments anciens (température, vent, etc.), les enquêtes conduites par les chercheurs qui contribuent aux archives permettent de réanalyser les relevés météorologiques récents, et anciens, avec beaucoup plus de rigueur et de précision que par le passé. Surtout, il en résulte des jeux de données plus exacts pour aborder les importantes questions mondiales et régionales liées au changement climatique. Grâce à l'appui soutenu et aux travaux inestimables de la multitude de scientifiques qui participent aux comités spéciaux d'évaluation, l'OMM continuera de fixer la norme en matière de surveillance mondiale et de validation des extrêmes météorologiques et climatiques.

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