La hausse des températures mondiales modifie les zones climatiques de la planète, avec des conséquences pour la sécurité alimentaire et hydrique, les économies locales et la santé publique. Voici un coup d’œil sans détour sur certaines des caractéristiques distinctes qui sont déjà en mouvement.

Alors que les émissions d’origine humaine modifient l’atmosphère de la planète et que les gens remodèlent le paysage, les choses changent rapidement. La ligne de retrait de la glace arctique fait les gros titres depuis des années, alors que la tache blanche au sommet de notre planète se rétrécit de façon spectaculaire. L’océan s’élève, engloutissant les côtes. Les plantes, les animaux et les maladies se déplacent au fur et à mesure que leurs parcelles de climat approprié se déplacent également.

Parfois, les lignes sur la carte peuvent littéralement être redessinées : la ligne de l’endroit où le blé poussera, où les tornades auront tendance à se former, où les déserts se terminent, où le sol gelé dégèle, et même où se trouvent les limites des tropiques.

Sont résumées ici certaines des caractéristiques moins connues qui ont changé face au changement climatique et qui ont généré la carte ci-dessous. Tout dans le réchauffement climatique change la façon dont les gens cultivent leur nourriture, accèdent à leur eau potable et vivent dans des endroits de plus en plus inondés, asséchés ou balayés par les vagues de chaleur. Le fait de voir ces changements littéralement dessinés sur une carte aide à prendre conscience de ces impacts.

Les tropiques sont de plus en plus grands à 48 km par décennie.

Les tropiques s’étendent d’un demi degré par décennie.
Source : Staten et al, Nature Climate Change, 2018. Graphique de Katie Peek.

Sur un atlas, la limite des tropiques est délimitée par le tropique du Cancer et le tropique du Capricorne, à environ 23 degrés nord et sud. Ces lignes sont déterminées par l’endroit où le soleil se trouve directement au-dessus des solstices de décembre et de juin. Mais d’un point de vue climatique, la plupart des scientifiques dessinent plutôt les bords des tropiques à la limite voisine de la cellule de Hadley – un schéma de circulation à grande échelle où l’air chaud monte de l’équateur et retombe sur la terre, plus frais et plus sec, à environ 30 degrés de latitude nord (le sommet du désert du Sahara et le Mexique) et 30 degrés sud (le fond du désert de Kalahari).

Le mot « tropical » évoque souvent les forêts tropicales, les oiseaux colorés et le feuillage luxuriant et humide, mais la grande majorité de la région centrale de notre planète est en fait assez sèche. « Le rapport est de l’ordre de 100 pour 1 « , dit Jian Lu, climatologue au Pacific Northwest National Laboratory à Richland, Washington. Il y a une dizaine d’années, les scientifiques ont remarqué pour la première fois que cette ceinture sèche semblait s’agrandir. Les bords secs des tropiques s’étendent à mesure que les régions subtropicales s’étendent vers le nord et le sud, apportant un temps de plus en plus sec à des endroits comme la Méditerranée. Pendant ce temps, la plus petite région équatoriale avec de fortes pluies est en train de se réduire, dit Lu : « Les gens l’appellent la serre tropicale. »

Dans un article publié en août, Lu et ses collègues ont suivi comment et pourquoi la cellule de Hadley se développe. Ils ont constaté que depuis le début des relevés par satellite à la fin des années 1970, les lisières des tropiques se déplacent à une latitude d’environ 0,2 à 0,3 degré par décennie (tant au nord qu’au sud) et que le changement est déjà spectaculaire dans certaines régions, dit Lu – la moyenne sur 30 ans est d’environ 112km mais dans certains endroits l’expansion sèche est plus grande. Il s’ensuit que la frontière entre l’endroit où il devient plus humide et l’endroit où il devient plus sec se déplace vers le nord, ce qui rend même des pays aussi au nord que l’Allemagne et la Grande-Bretagne plus secs. Pendant ce temps, les pays méditerranéens déjà à sec ressentent vraiment le changement : en 2016, par exemple, la région de la Méditerranée orientale a connu sa pire sécheresse depuis 900 ans. La dernière fois que les tropiques se sont étendus vers le nord (de 1568 à 1634, en raison des fluctuations climatiques naturelles), les sécheresses ont contribué à l’effondrement de l’Empire ottoman.

Selon l’équipe de Lu, plusieurs raisons expliquent ce changement dans la cellule de Hadley, notamment le trou de la couche d’ozone dans l’hémisphère sud et le réchauffement du à la pollution atmosphérique en provenance d’Asie, ainsi que la hausse des températures de l’air due aux gaz à effet de serre. Les changements de température à la surface de la mer, dit Lu, semblent être à l’origine d’au moins la moitié du changement. Cela signifie qu’il est difficile de prédire l’expansion tropicale future, dit Lu. « On ne peut pas mettre un chiffre dessus, mais on a une idée approximative qu’il va continuer à augmenter. »

Le désert du Sahara s’est étendu de 10% depuis 1920.

Depuis 1902, le désert du Sahara s’est agrandi de 10%, avançant jusqu’à 800km vers le nord au cours des mois d’hiver dans certains endroits.
Source : Thomas & Nigam, Journal of Climate, 2018. Graphique de Katie Peek.

Le plus grand désert de temps chaud du monde s’agrandit. Le Sahara couvre déjà une vaste superficie de 3,6 millions de kilomètres carrés – une superficie presque aussi grande que celle des États-Unis. Les bords du désert sont définis par les précipitations ; la ligne est généralement tracée là où le sol ne voit que 4 pouces par an. Lorsque Natalie Thomas et Sumant Nigam, spécialistes de l’océan et de l’atmosphère à l’Université du Maryland, ont examiné des documents datant de 2013 à 1920, ils ont constaté que les frontières du Sahara s’étaient déplacées vers le nord et vers le sud, ce qui a augmenté de 10 % environ la superficie de toute la région.

Ce changement, qui devrait réduire la capacité de certains pays à produire des denrées alimentaires, ne semble guère équitable. « Sur le plan moral, comment faire face au fait que les pays en développement en paient le prix ? Une étude réalisée dans les années 1990 a montré que la limite des endroits où les plantes pouvaient pousser dans la bordure méridionale sèche du Sahara s’était déplacée de près de 130km vers le sud en 10 ans, entre 1980 et 1990.

Dans la majeure partie du Sahara, le changement est de l’ordre de plusieurs dizaines de km au cours de la période étudiée, mais dans d’autres régions, il est beaucoup plus spectaculaire : La Libye, qui n’était pas désertique en 1920, est passée de la plupart du temps pas désertique en 1920, à la plupart du temps désertique en 2013, car la ligne a avancé d’environ 800km en mois d’hiver. Le lac Tchad, qui se trouve à la lisière sud du Sahara, s’est considérablement rétréci, passant de 24 800 km carrés dans les années 1970 à moins de 2000 km carrés dans les années 1990, en partie à cause de la diminution des précipitations au Sahel, la région sèche située juste au sud du Sahara.

Nigam et son collègue calculent qu’environ les deux tiers du changement pourraient être attribuables aux cycles climatiques naturels, comme loscillation multidécennale de l’Atlantique et l’oscillation décennale du Pacifique, qui aident à déterminer les précipitations. Mais le tiers restant, selon eux, est dû au changement climatique – la lisière nord du désert, par exemple, semble se déplacer en raison du déplacement vers les pôles des tropiques dû au climat.

Le 100e méridien s’est déplacé de 225 km vers l’est.

Les plaines arides de l’Ouest de l’Amérique du Nord rencontrent la région plus humide de l’Est, près du 100e méridien. Cette frontière climatique s’est déplacée d’environ 225km vers l’est depuis 1980.
Source : Seager et al, Earth Interactions, 2018. Graphique de Katie Peek.

Dans les années 1870, le scientifique et explorateur John Wesley Powell a remarqué une transition marquée entre les plaines arides de l’Ouest de l’Amérique du Nord et la région plus humide et orientale. Comme il l’écrit, « en passant d’est en ouest à travers cette ceinture, on observe une merveilleuse transformation » : une « croissance luxuriante d’herbe » cède la place à une terre « nue » avec quelques cactus. La ligne entre les deux régions va du Mexique au Manitoba, coupant à travers le grenier à blé du continent. À l’est, les agriculteurs cultivent principalement du maïs qui aime la pluie et à l’ouest, du blé résistant à la sécheresse.

Cette transition climatique a longtemps été appelée le 100e méridien, d’après la ligne longitudinale à laquelle il correspond à peu près. Mais en mars, le climatologue Richard Seager, de l’Observatoire de la Terre Lamont-Doherty de l’Université Columbia, et ses collègues ont publié des articles montrant que la transition est en marche.

Les raisons de l’existence de la ligne sont nombreuses : les Rocheuses forcent l’air humide du Pacifique à s’écouler avant que les vents n’atteignent les plaines ; les tempêtes de l’Atlantique et les vents du golfe du Mexique apportent l’humidité vers l’est. Maintenant, les choses changent. Les précipitations n’ont pas beaucoup changé dans les plaines du nord, mais la hausse des températures augmente l’évaporation du sol et assèche les choses. Pendant ce temps, les précipitations diminuent plus au sud en raison des changements dans la configuration des vents. Au total, cela semble avoir déplacé la ligne d’environ 225km vers l’est depuis 1980, a calculé Seager. Le changement observé jusqu’à présent pourrait être dû à la variabilité naturelle, dit-il, mais il est conforme à ce que nous nous attendons à voir se poursuivre en raison du changement climatique. Et il continuera de se déplacer vers l’est au fur et à mesure que la planète continuera de se réchauffer.

Les agriculteurs américains ne semblent pas encore signaler de problèmes ou de changements, dit M. Seager, mais il prédit que l’agriculture du pays devra éventuellement s’adapter, en ajoutant plus d’irrigation, par exemple, en utilisant des semences différentes, ou en déplaçant entièrement leurs cultures d’une plante à une autre.

Le couloir des tornades (Tornado Alley) s’est déplacé de 500 miles vers l’est en 30 ans.

Les points chauds de la formation de tornades aux États-Unis se sont déplacés de 800km vers l’est depuis le milieu des années 1980, de même que les changements de température.
Source : Agee et al, Journal of Applied Meteorology and Climatology, 2016. Graphique de Katie Peek.

L’auteur du Magicien d’Oz a probablement choisi le Kansas pour le décor du livre pour une raison : il s’agissait d’une petite tape au milieu de la « Tornado Alley », le tronçon du Dakota du Sud au Texas qui est célèbre pour ses tempêtes destructrices. Mais les choses sont en train de changer ; les recherches montrent que les tornades sont maintenant plus susceptibles de frapper les maisons à quelque 800 km à l’est dans les États du Sud, dont le Tennessee et l’Alabama.

Le géoscientifique Ernest Agee, de l’Université Purdue de l’Indiana, et ses collègues se sont penchés sur l’activité des tornades depuis les années 1950, lorsque les enregistrements modernes des tornades ont commencé, et ont comparé les 30 premières années des enregistrements aux 30 suivantes. Cela a montré un changement évident dans les endroits où les tornades frappaient le plus durement, tant en ce qui concerne le nombre total de tornades que le nombre de jours de tornades. Dans la première moitié de la période à l’étude, de 1954 à 1983, une région de l’Oklahoma a été la reine, avec un total de 477 tornades. Mais le nombre de tornades dans cette région a diminué de façon spectaculaire, de 45 %, au cours de la deuxième moitié de la période à l’étude, soit de 1984 à 2013. Pendant ce temps, une zone de taille équivalente dans le nord de l’Alabama a connu une hausse de 48% pour atteindre 477 tornades de grande envergure. Le nombre de jours de violentes tornades au Tennessee a doublé, passant de 14 à 28 jours, ce qui fait sans doute de l’État le nouveau cœur de l’activité tornadique, affirment les auteurs.

Les chercheurs ne savent pas exactement pourquoi ce changement s’est produit. Une partie de la raison pourrait être attribuée à la personne qui rapporte les tornades, note le coauteur Sam Childs, un scientifique de l’atmosphère à la Colorado State University. « Le centre de prévision des tempêtes est basé à Oklahoma City. Au début, il y avait beaucoup de rapports, et cela s’élargit avec le temps « , dit M. Childs. « Mais il y a aussi un effet météorologique. » Le déplacement des tornades correspond à un changement de temps, note-t-il. La moitié est des États-Unis était plus chaude d’environ 1,2 degré Fahrenheit au cours de la deuxième moitié de l’étude, ce qui laisse supposer que le climat a quelque chose à voir avec ce déplacement.

Le lien général entre les conditions météorologiques et les tornades est assez bien établi. Les tornades ont besoin de plusieurs choses pour se former, y compris de l’air chaud, humide et flottant et de fortes rafales de vent. Alors que le 100e méridien se déplace vers l’est, il pousse des conditions plus sèches plus à l’est (l’Oklahoma se trouve juste sur cette ligne). Mais il est difficile de dire pourquoi le Tennessee en voit plus, et l’avenir des tornades est difficile à prévoir.

Les zones de rusticité des plantes se déplacent vers le nord des États-Unis à raison de 20km par décennie.

Les zones de rusticité des plantes aux États-Unis, qui suivent les basses températures moyennes en hiver, se sont toutes déplacées vers le nord d’une demi-zone plus chaude depuis 1990.
Source : Département de l’agriculture des États-Unis. Graphique de Katie Peek.

Comme tout jardinier le sait, la façon la plus simple de savoir quelles plantes s’épanouiront bien là où vous habitez, ou quand planter ses tomates pour éviter la gelée printanière, est de prendre note de la « zone de rusticité« . Dans les profondeurs gelées de l’Alaska et de la zone 1 de la Sibérie, vous pouvez planter quelque chose comme de l’achillée pour survivre à l’hiver ; dans la zone 5, qui traverse la Corn Belt dans le Midwest américain, vous pouvez planter des asperges en mars ou avril.

Les cartes de rusticité sont publiées dans le monde entier, mais il est plus facile de voir les changements là où l’idée a vu le jour, aux États-Unis. La carte de rusticité du département de l’Agriculture des États-Unis, publiée pour la première fois en 1960, est basée sur la température minimale annuelle moyenne d’un endroit donné – une mesure qui joue un rôle important pour déterminer si les cultures vivaces comme les orangers passeront les mois les plus froids. Chaque zone marque une bande de 10 degrés F, de -60 à -50 degrés F (-15°C à moins 10°C) dans la zone 1 à 60 à 70 degrés F (15°C à 21°C) dans la zone 13. Lors de la dernière mise à jour de cette carte, en 2012, près de la moitié du pays a été réaménagée à une demi-zone plus chaude qu’en 1990 ; en d’autres termes, toutes les lignes se sont déplacées en moyenne un peu plus au nord. C’est en partie grâce à des techniques de cartographie plus détaillées, ont indiqué les auteurs de la carte, mais aussi parce que les températures étaient plus chaudes dans l’ensemble de données plus récentes.

Les chercheurs qui ont produit la révision de 2012 n’ont pas dit que le changement était dû au changement climatique, d’autant plus que la méthode de production de la carte a beaucoup changé d’une version à l’autre. Mais d’autres ont suivi la même idée pour montrer comment le changement climatique, en particulier, déplace les zones de rusticité des États-Unis.

Lauren Parker et John Abatzoglou de l’Université de l’Idaho ont suivi ce qui arriverait aux zones de rusticité de 2041 à 2070 selon les futurs scénarios de réchauffement climatique, et ont découvert que les lignes continueront à marcher vers le nord à une  » vitesse climatique » de 20km par décennie. Cela signifie d’importants changements en perspective pour trois cultures commerciales majeures, remarquent-ils. Les amandes verront leur aire de croissance s’étendre de 73% du territoire continental des États-Unis de 1971-2000 à 93% de 2041 à 2070. Le kiwi passera de 23 % à 32 % au cours de la même période, et les oranges de 5 % à 8 %.

Le changement dans les zones de rusticité est donc une bonne nouvelle pour les cultures commerciales pérennes aux États-Unis, mais pas nécessairement une bonne nouvelle pour la sécurité alimentaire en Amérique du Nord ou dans le monde. « D’un autre côté, si nous pouvons élargir la gamme de cultures que nous cultivons, c’est une bonne chose « , dit M. Parker. Mais, ajoute-t-elle, « D’un autre côté, on permet aussi l’expansion des mauvaises herbes et des parasites. »

La ligne du pergélisol (permafrost) s’est déplacée de 128 km vers le nord en 50 ans dans certaines régions du Canada.

À mesure que les températures mondiales de l’air augmentent, le pergélisol recule vers le nord, se déplaçant jusqu’à 128 km vers le pôle sur une demi-siècle dans certaines régions du Canada.
Source : Berkeley Earth. Graphique de Katie Peek.

C’est l’Arctique qui en ressent le plus les effets à mesure que la planète se réchauffe : les températures dans les régions nordiques augmentent d’environ deux fois la moyenne mondiale. Cela a un impact énorme sur le pergélisol de la région, un sol qui reste généralement gelé toute l’année. À mesure que la ligne délimitant une température moyenne de 0 degré Celsius se déplace vers le nord, il en va de même pour la ligne du pergélisol. « Ils se suivent à peu près ensemble « , dit Kevin Schafer, un expert du pergélisol au National Snow and Ice Data Center des États-Unis.

Le pergélisol n’est pas particulièrement bien documenté : c’est souterrain, donc à l’abri des satellites, et l’Arctique n’est que très peu couvert de stations météorologiques. « Il n’y a pas beaucoup de mesures aussi loin au nord « , dit Schafer. Cela signifie qu’une grande partie des preuves du dégel du pergélisol jusqu’à présent est soit anecdotique, soit limitée à des régions précises bien surveillées. Une étude menée dans le nord du Canada a révélé que le pergélisol autour de la baie James s’était retiré à 128 km au nord en 50 ans. Des études sur la température du sol dans les puits de forage ont également révélé des taux de changement effrayants, dit M. Schafer. « Ce que nous voyons, c’est que 20 mètres plus bas, ça augmente jusqu’à 1-2° C par décennie « , dit-il. « Dans le monde du pergélisol, c’est un changement très rapide. Extrêmement rapide. »

L’avenir s’annonce tout aussi sombre. Une étude prévoit que d’ici 2100, la superficie couverte par le pergélisol pourrait passer de près de 4 millions de milles carrés à moins de 0,4 million de milles carrés ; la majeure partie de l’Alaska et la pointe sud du Groenland seraient épargnées du pergélisol.

On s’attend à ce que les impacts soient énormes, tant au niveau local que mondial. À l’heure actuelle, le pergélisol agit comme du ciment, maintenant le sol ferme et imperméable à l’eau. Au fur et à mesure qu’il dégèle, les bâtiments et l’infrastructure s’effondrent. Dans la ville de Norilsk, dans le nord de la Russie, les bâtiments s’inclinent, se fissurent et sont déjà condamnés. À Bethel, en Alaska, les routes se déforment et les maisons s’effondrent. Bon nombre des innombrables petits lacs de l’Arctique s’assécheront également. « Cela aura un impact massif sur l’écologie [de la région] « , dit M. Schafer. Entre-temps, le dégel dégagera également de grandes quantités de méthane qui réchauffe le climat dans l’atmosphère.

La Wheat Belt avance à une vitesse pouvant atteindre 250 km par décennie.

Entre 1990 et 2015, la production a chuté dans une grande partie de la Wheat Belt australienne en raison de conditions plus sèches que la moyenne. Les régions qui disparaissent de cette carte sont celles où la production a chuté de plus de 50% .
Source : Hochman, Gobbett et Horan, Global Change Biology, 2017. Graphique de Katie Peek.

L’Australie, réputée pour ses déserts intérieurs et ses plages côtières, est également l’un des plus grands exportateurs de blé de la planète – juste après le Canada, la Russie et les États-Unis. Mais les terres arables à la frontière sud du pays se réduisent et son potentiel de culture du blé diminue.

Dans les années 1860, l’arpenteur George Goyder a tracé une ligne pour montrer où s’arrêtait la limite des terres arables de l’Australie. Plus d’un siècle plus tard, la lignée de Goyder est toujours considérée comme un élément important pour déterminer la « ceinture de culture » du pays. Mais le changement climatique rend ces terres plus sèches, ce qui a pour effet de pousser la ligne plus au sud.

Une parcelle donnée a un « potentiel théorique » pour la quantité de blé qu’elle peut supporter, compte tenu de son sol, du climat et d’autres facteurs. La réduction des précipitations et le réchauffement des températures ont déjà réduit le potentiel théorique du sud de l’Australie de 27% depuis 1990. Jusqu’à présent, les agriculteurs ont réussi à s’adapter aux conditions changeantes et à extraire la même quantité de blé de leurs terres. En ajustant des choses comme leurs semences et leurs pratiques de récolte, ils sont passés de 38% de leur maximum théorique en 1990 à 55% en 2015. Mais cela ne peut durer aussi longtemps – les agriculteurs ne peuvent généralement atteindre qu’environ 80% du potentiel maximum d’une parcelle de terre donnée. Une fois cette limite atteinte, les agriculteurs australiens ne seront probablement plus en mesure de contrer les effets du changement climatique. Zvi Hochman, de la Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization (CSIRO) d’Australie, s’attend à ce que les rendements réels commencent à baisser vers 2040. Des endroits comme la communauté agricole d’Orroroo, qui se trouve actuellement juste au-dessus de la ligne de Goyder, seront « fortement touchés », écrit Julia Piantadosi de l’Université d’Australie du Sud à Adélaïde – ils ne pourront pas continuer à cultiver comme ils le font actuellement.

L’Amérique du Nord connaît le phénomène inverse : ses terres arables s’étendent vers le nord, étendant la ceinture de blé à des latitudes de plus en plus élevées. Les scientifiques prévoient qu’elle pourrait passer d’environ 55 degrés nord aujourd’hui à 65 degrés nord – la latitude de Fairbanks, en Alaska – d’ici 2050. C’est environ 250km par décennie. Ce n’est pas une bonne nouvelle, car la lisière sud devient plus sèche, plus chaude et moins productive sur le plan agricole. Une étude a montré que les agriculteurs américains devront probablement changer les souches de blé qu’ils cultivent, tandis que la France et la Turquie devront investir massivement dans les systèmes d’irrigation. En Asie, la moitié des plaines indo-gangétique, qui représentent 15% de la production mondiale de blé, devraient subir un stress thermique d’ici 2050, ce qui réduira considérablement les rendements.

 

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