Alors que la banquise arctique fond, les incendies de forêt dans l’Ouest américain se multiplient

Publié le 22.02.2018

Les États-Unis sont de plus en plus confrontés à une multiplication des incendies de forêts, en particulier dans l’Ouest de leur territoire. Des scientifiques américains explorent l’hypothèse d’une lointaine influence de la disparition de la banquise polaire boréale sur un tel phénomène à ces latitudes pourtant moyennes.

Pour le Service forestier des États-Unis, les coûts associés à la lutte contre les incendies de forêt ont été multipliés par 3 en 20 ans, passant de 16 à 52 % de leur budget annuel entre 1995 et 2015, et devraient atteindre 67 % de leur budget en 2025. Cette hausse des coûts est imputable à plusieurs causes :

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Deux wapitis réfugiés dans un cours d’eau - Forêt nationale de Bitterroot (Montana)
Crédit photo : John McColgan, Forest Service (U.S. Department of Agriculture)
Droits : domaine public
  • une progression de l’implantation humaine dans les milieux ruraux et forestiers, cette plus grande densité de population à l’interface habitat-espace naturel – et donc d’infrastructures associées – requérant davantage de ressources pour combattre les incendies ;
  • un volume de combustibles éclairs [1] que sont les végétaux « fins » tels que les herbes, feuilles, aiguilles de pin, etc., en augmentation, du fait de changements dans les écosystèmes sous l’action de conditions climatiques modifiées ;
  • un allongement de 78 jours de la saison à risque par rapport à 1970, qui débute plus tôt et finit plus tard, augmentant le risque de feux, leur fréquence, leur ampleur et leur gravité.

D’après les publications scientifiques, l’extension de la saison à risque dans l’Ouest des États-Unis est largement attribuée aux conditions locales que sont la tendance au réchauffement des températures atmosphériques au printemps et en été, la fonte plus précoce du manteau neigeux au printemps, ainsi qu’au facteur clé que représentent les changements dans la circulation atmosphérique liés à l’amplification polaire de l’Arctique. Or, on sait que l’amplification arctique, ce réchauffement climatique accéléré de la zone polaire boréale deux fois plus rapide que sur le reste de la planète, qui impacte ainsi la circulation atmosphérique à grande échelle, est lui-même corrélé, dans un cycle rétroactif positif, à la réduction de la banquise arctique [2].

Deux chercheurs américains de Caroline du Nord, qui avaient précédemment étudié dans les Rocheuses du Nord la relation entre hausse des feux de végétation et modifications des conditions climatiques [3], émettent aujourd’hui l’hypothèse de l’existence d’un lien entre les variations d’étendue de la banquise arctique et l’activité accrue des feux de forêts. Et si cette connexion à distance ou téléconnexion existe, leur question est de savoir comment elle opère.

Les données collectées à propos des surfaces détruites par le feu et des variations de l’étendue de glace de mer sont comparées sur la fenêtre temporelle commune que constitue la période 1980-2015.

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Subdivisions géographiques des États-Unis destinées à la gestion des catastrophes naturelles
Carte accessible sur le site Geographic Area Coordination Center

Grâce aux données rassemblées sur cet intervalle de temps relatif au nombre d’hectares brûlés chaque année sur tout le territoire américain – toutes sources d’ignition et tous types de combustibles confondus –, les calculs statistiques de tendance indiquent sur ces 36 années une hausse des superficies incendiées pour 5 des 7 subdivisions de l’Ouest des États-Unis que sont le Nord-Ouest, la Californie du Nord, les Rocheuses du Nord, les Rocheuses et le Sud-Ouest [4]. Pour l’ensemble de l’Ouest américain, l’accroissement annuel de la superficie ravagée est de plus de 36 000 hectares sur la période considérée, avec une inflexion marquée à partir de 1999 dans l’activité des feux. Ainsi, la superficie moyenne de terres calcinées entre 1999 et 2015 a été 2,5 fois plus vaste que sur la période 1980-1998, passant de 737 167 à 1 846 667 hectares.

Les chercheurs ont exploité par ailleurs les mesures satellitaires mensuelles de l’étendue de glace marine, à l’échelle de l’océan Arctique [5], ainsi qu’à l’échelle régionale [6], tout au moins pour 5 des 10 mers arctiques pour lesquelles des observations étaient disponibles sur l’ensemble de la période de temps retenue, à savoir la baie de Baffin, les mers du Groenland, de Barents, de Sibérie orientale et de Béring.

Les calculs de corrélation entre ces jeux de données mettent en évidence une relation forte entre la réduction en hiver – en particulier en décembre et en janvier – de la glace de mer sur tout le bassin Arctique et l’activité amplifiée des incendies l’été suivant pour toutes les subdivisions de l’Ouest américain situées au nord du 36e parallèle (à l’exclusion de la Californie du Sud et de la région Sud-Ouest, pour lesquelles cette corrélation existe, mais avec les valeurs de superficie de banquise d’avril et de juin). La téléconnexion saisonnière la plus forte concerne la région des Rocheuses du Nord (qui comprend les états de l’Idaho, du Montana et du Dakota du Nord).

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Scientifiques de la mission ICESCAPE au chevet de la banquise de la mer de Chukchi - Juillet 2010
Crédit photo : NASA/Kathryn Hansen
Certains droits réservés : NASA copyright policy page

L’impact des variations régionales de banquise est quant à lui moindre et fluctuant, à 3 exceptions près : mer du Groenland, mer de Barents et mer de Sibérie Est. Pour ces 3 mers, les relations spatio-temporelles avec le développement des incendies américains sont cependant différentes. L’activité des feux dans l’Ouest des États-Unis est en effet plus étroitement liée aux variations hivernales de la banquise en mer du Groenland, alors qu’elle est corrélée aux variations estivales en mer de Barents.

Les scientifiques ont enfin exploré le lien entre variations de la banquise au fil des mois et données climatiques locales sur l’Ouest des États-Unis : températures atmosphériques maximale et minimale, précipitations atmosphériques, humidité du sol, mais aussi altitude géopotentielle [7], grandeur indicative de la circulation atmosphérique à haute altitude.

Les chercheurs ont identifié une réponse temporelle cohérente entre le recul de la banquise en hiver et une tendance à la formation d’anticyclones l’été suivant. Le développement vers le nord de crêtes barométriques [8] dans la haute atmosphère sur le Pacifique Est et le long de la côte ouest des États-Unis, accentue l’orientation nord-sud de la circulation atmosphérique. La subsidence de l’air (mouvement plongeant de l’air), qui se développe alors au-dessous et sur le bord est de ces dorsales, privilégie l’installation de conditions météorologiques de surface persistantes, conditions plus chaudes et plus sèches, en particulier dans 3 régions (Nord-Ouest, Montagnes Rocheuses et Rocheuses du Nord).

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Repos sur la banquise arctique pour les membres de la mission ICESCAPE - Juillet 2011
Crédit photo : NASA
Certains droits réservés : Licence Creative Commons

Ces conditions qui persistent à travers l’hiver et le printemps contribuent à la fonte plus précoce du manteau neigeux et à une réduction de l’humidité du sol au début de l’été. La diminution de la capacité de refroidissement évaporatif qui en résulte provoque une accentuation du réchauffement au milieu de l’été, installant ainsi une boucle de rétroaction positive où l’humidité réduite du sol va instaurer des conditions atmosphériques plus chaudes et plus sèches, favorisant alors une élévation de l’altitude du géopotentiel à 300 hPa [9], concourant d’autant à la formation de crêtes barométriques et amplifiant de ce fait le mécanisme. En plein cœur de la saison des feux, ces anticyclones persistants entraînent donc une combinaison de chaleur et de sécheresse extrêmes, facteurs propices au déclenchement des incendies de forêts.

Les résultats suggèrent bien l’existence d’une téléconnexion atmosphérique à grande échelle reliant l’extension de la banquise à l’activité des feux de forêts qu’elle modulerait indirectement via l’écoulement de l’air de haute altitude.

Les perturbations atmosphériques associées à une réduction de la banquise tendent à promouvoir des extrêmes climatiques liés à une variance accrue des modes de circulation atmosphérique à haute altitude. Des études précédentes avaient déjà établi le lien entre variations de la banquise arctique et fréquence des événements extrêmes aux moyennes latitudes (hausse des vagues de froid extrêmes dans l’Est des États-Unis, et a contrario, diminution des épisodes de froid extrêmes dans le Nord de l’Europe). Mais il s’agissait d’une relation sur une même saison. Ici, le lien spatio-temporel opère d’une saison à une autre. Ce lien, qui n’est pas direct, représenterait la téléconnexion climatique multi-régions étudiée la plus forte pour l’Ouest des États-Unis (comparée aux oscillations PDO et ENSO [10]) sur la période 1980-2015.

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Incendie de forêt - Parc national du Yellowstone (Wyoming) - Août 2013
Crédit photo : skeeze
Droits : domaine public

Les relations entre fluctuations de la superficie de banquise, modes de variation de l’écoulement de l’air et conditions météorologiques de surface sont néanmoins complexes et vraisemblablement couplées à d’autres facteurs de régulation comme les variations d’étendue du manteau neigeux en Eurasie. La compréhension des liens entre amplification polaire de l’Arctique et accentuation de la direction nord-sud de l’écoulement atmosphérique de haute altitude aux latitudes moyennes reste donc incertaine.

Ainsi, la disparition de la banquise hivernale serait l’un des facteurs principaux expliquant la hausse du nombre d’hectares de terres incendiées dans les forêts de l’Ouest américain depuis 1980. Mais une meilleure compréhension des téléconnexions atmosphériques possibles et l’obtention de données de plus haute résolution paraissent nécessaires pour affiner les projections des risques d’incendies aux États-Unis, liés au réchauffement climatique accéléré à l’œuvre actuellement en Arctique. Avec une banquise sur le bassin Arctique aussi réduite tout au long de l’hiver 2017, anticiper et prévoir sont plus que jamais nécessaires.

Camille de Salabert, INIST-CNRS

[1]Combustibles légers ou éclairs : végétaux de petite dimension (diamètre de l’ordre de 6 mm) mais de rapport surface/volume élevé, séchant vite, facilement inflammables et se consumant rapidement lorsqu’ils sont secs.

[2]La disparition rapide de la banquise ces dernières décennies sur tout le bassin Arctique s’est traduite non seulement par une réduction de son étendue de 11 % par décennie sur 30 ans (observations par satellite entre 1979 et 2009), mais aussi par une diminution de son épaisseur de 65 % depuis 1975 (mesures par sous-marins équipés de sonars sur la période 1975-2012). En 2016, les superficies mensuelles ont régulièrement été en dessous de la moyenne sur 30 ans (1981-2010) de plus de deux écarts-types, tandis qu’au cours de l’hiver 2017, les valeurs de l’étendue de glace de mer se sont révélées être les plus basses pour cette saison depuis le début des mesures satellitaires, c’est-à-dire depuis 1979.

[3]Les auteurs ont étudié dans les Rocheuses du Nord et sur la période 1900-2004 la formation des dépressions cycloniques majeures de moyenne latitude. Ils ont analysé sur la seconde moitié de l’été, période qui coïncide avec la saison haute des incendies de forêts, les tendances des dates et fréquences d’apparition de ces dépressions cycloniques, sources de précipitations et de températures atmosphériques plus basses, à même de réduire le risque de feux. Les scientifiques ont relevé qu’à partir du milieu des années 1980, les dépressions se forment plus tardivement et moins fréquemment, ce qui coïncide avec l’augmentation constatée des incendies.

[4]Pour organiser et optimiser la gestion des situations d’urgence dues aux catastrophes naturelles (incendies de forêts, séismes, inondations, ouragans, tornades, etc.), ainsi que le soutien matériel et humain (mobilisation des ressources humaines, des avions et des équipements au sol), les États-Unis – y compris l’Alaska – ont été divisés en 11 régions géographiques, chacune pourvue d’un centre de coordination. Plus de renseignements sur le portail GACC (Geographic Area Coordination Center.

[5]Ces données sont fournies par l’organisme américain National Snow and Ice Data Center, site qui propose une carte interactive des variations de la banquise.

[6]Voir la carte des régions de banquise.

[7]Altitude géopotentielle ou hauteur du géopotentiel : altitude d’une pression donnée. Cette grandeur permet notamment de décrire le relief du champ de pression et de localiser les creux et les crêtes barométriques, équivalents de niveau supérieur des cyclones et anticyclones de surfaces.

[8]Dorsales ou crêtes barométriques : régions anticycloniques se mouvant d’ouest en est dans le courant général d’ouest des zones tempérées où ces dorsales sont dirigées du sud au nord dans l’hémisphère Nord.

[9]300 hPa ou 300 hectopascal : géopotentiel vers 9200 m d’altitude, niveau où souffle le jet stream, puissant vent d’altitude.

[10]PDO – Pacific Decadal Oscillation ou oscillation décennale du Pacifique – , localisée dans la zone Nord Pacifique (côte américaine) et le Pacifique tropical, et ENSO – El Niño Southern Oscillation ou El Niño-Oscillation australe –, localisée dans la zone Pacifique tropicale, font partie des phénomènes majeurs caractérisés par une variation de l’interaction entre océan et atmosphère de type oscillatoire. Répartis sur toutes les mers du globe, ces oscillations influencent la climatologie planétaire et expliquent une part importante de la variabilité climatique d’une année à l’autre. Elles peuvent interagir entre elles : ainsi, les scientifiques ont récemment montré la forte influence des phénomènes ENSO sur la NAO (NAO – North Atlantic Oscillation ou oscillation Nord-Atlantique – , localisée dans la zone Nord-Atlantique extratropicale).

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