La chaleur humide, le prochain serial killer de la fin du siècle ?

Dans le dernier numéro de Science&Vie Vincent Nouyrigat nous dit en préambule que « c'est un phénomène dont les climatologues viennent seulement de prendre la mesure » en évoquant un possible cumul entre hausse des températures et hausse du taux d'humidité de l'air ; dans l'article (pages 106-110) il explique le phénomène qui s'appuie sur la « température au thermomètre-globe mouillé » et peut provoquer une situation catastrophique si la température atteint 35°C avec un taux d'humidité proche de 100%, comme il explique au tout début de son article cela reviendrait à rester dans un hammam pendant plusieurs heures, avec au bout une mort quasi certaine par hyperthermie.

On rappellera utilement qu'il est conseillé de ne rester qu'au maximum un quart d'heure dans un hammam, et que sa pratique comporte quelques risques pour certaines personnes (femmes enceintes, personnes souffrant de problèmes cardiaques ou respiratoires, etc.), alors imaginez que vous deviez vivre dans un environnement dont les conditions seraient proches de celles d'un hammam… Vous ne pourriez pas, bien évidemment, mais vous seriez de toute façon parti depuis longtemps vers des contrées plus clémentes !

En fait la connaissance de ce phénomène n'est pas si récente que ce que tend à faire croire l'article, car dès 2010 Steven Sherwood, cité par S&V comme source de l'information, avait déjà publié An adaptability limit to climate change due to heat stress (Une limite d'adaptabilité au changement climatique due au stress thermique) dont voici le résumé :

Despite the uncertainty in future climate-change impacts, it is often assumed that humans would be able to adapt to any possible warming. Here we argue that heat stress imposes a robust upper limit to such adaptation. Peak heat stress, quantified by the wet-bulb temperature TW, is surprisingly similar across diverse climates today. TW never exceeds 31 °C. Any exceedence of 35 °C for extended periods should induce hyperthermia in humans and other mammals, as dissipation of metabolic heat becomes impossible. While this never happens now, it would begin to occur with global-mean warming of about 7 °C, calling the habitability of some regions into question. With 11–12 °C warming, such regions would spread to encompass the majority of the human population as currently distributed. Eventual warmings of 12 °C are possible from fossil fuel burning. One implication is that recent estimates of the costs of unmitigated climate change are too low unless the range of possible warming can somehow be narrowed. Heat stress also may help explain trends in the mammalian fossil record.

Malgré l’incertitude entourant les impacts futurs du changement climatique, il est souvent supposé que l’être humain serait capable de s’adapter à tout réchauffement possible. Nous soutenons ici que le stress thermique impose une limite supérieure robuste à une telle adaptation. Le stress thermique maximum, quantifié par la température au thermomètre-globe mouillé TW, est étonnamment similaire dans les divers climats actuels. TW ne dépasse jamais 31°C. Tout dépassement de 35°C pendant de longues périodes devrait induire une hyperthermie chez l'homme et les autres mammifères, la dissipation de la chaleur métabolique devenant impossible. Bien que cela ne se produise jamais maintenant, il commencerait à se produire avec un réchauffement planétaire moyen d’environ 7°C, remettant en question l’habitabilité de certaines régions. Avec un réchauffement de 11 à 12°C, ces régions s’étendraient à la majorité de la population humaine telle qu’elle se trouve actuellement. Un réchauffement éventuel de 12°C est possible à partir de la combustion de combustibles fossiles. Une des implications est que les estimations récentes des coûts d'un changement climatique non atténué sont trop basses, à moins que l'ampleur du réchauffement possible ne puisse être réduite d'une manière ou d'une autre. Le stress thermique peut également aider à expliquer les tendances dans les archives fossiles de mammifères.

Cependant il est vrai que de plus récentes recherches, datant d'août 2017, soit il y a un an à peine, viennent apporter des précisions que l'article de Sherwood ne contenait pas 7 ans plus tôt (la science avance à grand pas dans le domaine…) ; ainsi dans Deadly heat waves projected in the densely populated agricultural regions of South Asia (Des vagues de chaleur (i.e. des canicules, NDT) mortelles projetées dans les régions agricoles densément peuplées de l'Asie du Sud) les auteurs nous disent :

The risk associated with any climate change impact reflects intensity of natural hazard and level of human vulnerability. Previous work has shown that a wet-bulb temperature of 35°C can be considered an upper limit on human survivability. On the basis of an ensemble of high-resolution climate change simulations, we project that extremes of wet-bulb temperature in South Asia are likely to approach and, in a few locations, exceed this critical threshold by the late 21st century under the business-as-usual scenario of future greenhouse gas emissions. The most intense hazard from extreme future heat waves is concentrated around densely populated agricultural regions of the Ganges and Indus river basins. Climate change, without mitigation, presents a serious and unique risk in South Asia, a region inhabited by about one-fifth of the global human population, due to an unprecedented combination of severe natural hazard and acute vulnerability.

Le risque associé à tout impact du changement climatique reflète l'intensité de l'aléa naturel et le niveau de vulnérabilité humaine. Des travaux antérieurs ont montré qu'une température au thermomètre-globe mouillé de 35°C peut être considérée comme une limite supérieure de la capacité de survie humaine. Sur la base d'un ensemble de simulations haute résolution du changement climatique, nous prévoyons que les températures extrêmes du thermomètre-globe mouillé en Asie du Sud vont probablement approcher et, dans quelques localités, dépasser ce seuil critique d'ici la fin du XXIe siècle dans le scénario « business-as-usual » d’émissions futures de gaz à effet de serre. Le danger le plus intense des vagues de chaleur extrêmes à venir est concentré autour des régions agricoles densément peuplées des bassins des fleuves Gange et Indus. Les changements climatiques, sans mesures d'atténuation, présentent un risque grave et unique en Asie du Sud, une région peuplée par environ un cinquième de la population mondiale, en raison d'une combinaison sans précédent de risques naturels graves et de vulnérabilité aiguë.

Dans cette étude une carte est montrée qui illustre l'article de Science & Vie :

Fig. 1 Spatial distribution of highest daily maximum wet-bulb temperature, TW_max (°C), in modern record (1979–2015).

Cette carte représente la situation durant la période passée 1979-2015 dans les trois régions concernées par le problème, le Moyen-Orient, l'Inde et la Chine ; ce sont donc les régions les plus à risques en cas de températures s'élevant dans le futur à des niveaux supérieurs de plusieurs degrés par rapport à la période préindustrielle.

Mais il y a d'autres régions susceptibles de rencontrer plus ou moins localement et temporairement des situations analogues, comme par exemple l'Australie, l'Amérique latine, l'ouest de l'Afrique, mais aussi « une large partie du sud-est des Etats-Unis ».

Heureusement on nous rassure, « ces fatidiques 35°C de chaleur humide n'apparaissent clairement que dans l'hypothèse pessimiste d'un réchauffement mondial de plus de 4 ou 5°C », nous pouvons donc pousser un  grand soupir de soulagement puisque l'on nous dit que nous allons limiter la hausse à 2 petits degrés en nous mettant tous d'accord sur le problème auquel nous allons devoir faire face (je sais, je suis sarcastique, mais ça fait un bien fou)

Et pour nous rassurer encore davantage, on nous informe que « les agriculteurs, indispensables à ces territoires, seront les premiers à émigrer face à ces conditions » ,dixit Matthew Huber qui ajoute que « nous commençons à le constater à Darwin, dans le nord de l'Australie, où la température humide atteint désormais au soleil de 15h autour de 32 à 35°C presque tous les jours entre septembre et décembre…» ; nous voilà encore plus rassurés, n'est-ce pas ? Nous avons dès à présent un laboratoire grandeur nature où nous pouvons d'ores et déjà expérimenter les conséquences du réchauffement climatique, je suggère d'y envoyer en stage un échantillon de climatosceptiques proclamant urbi et orbi que la hausse du CO2 c'est bon pour les plantes, je propose une première fournée (sic) avec Benoit Rittaud comme chef de file, il pourra établir les statistiques de décès prématurés et revenir en France, avec un peu de chance, pour en faire profiter ses fidèles lecteurs. 

Mais le plus intéressant dans l'affaire n'est pas tellement de savoir que dans ces zones représentant une grosse partie de l'humanité (Inde : 1,3 mds + Chine : 1,4 mds) un « certain nombre » d'habitants devront peut-être dans un futur relativement proche émigrer sous peine de périr, non, ce qu'il est fascinant de considérer est que toutes ces personnes vont bien devoir aller « quelque part »...

Evidemment le transfert de population ne se ferait pas instantanément, tout comme la montée des eaux ne va pas submerger du jour au lendemain les zones côtières, cela va se faire très progressivement, sans que l'on s'en aperçoive vraiment, et je vous fiche mon billet que les usual suspects continueront longtemps de nous expliquer que les migrants fuient leur pays uniquement pour des motifs politiques et/ou économiques, sans se rendre compte un seul instant que le changement climatique est justement un facteur d'instabilité politique et de soucis économiques, et qu'il deviendra de plus en plus le facteur prépondérant, à moins que…

A moins que nous arrivions à stopper ou contrôler le réchauffement climatique, ce qui est d'une simplicité biblique si l'on considère a priori qu'il n'y a pas de réchauffement climatique !

Alors pour les détails techniques, vous vous demandez probablement « mais c'est quoi cette température au thermomètre-globe mouillé ? » et à vrai dire je ne connaissais pas cette notion-là, même si j'avais déjà lu « quelque part » ce danger lié à la chaleur humide qui empêche le corps de se refroidir, entrainant la mort par hyperthermie.

En fait il s'agit d'une traduction littérale de l'anglais wet bulb temperature qui signifie, si j'ai bien compris, qu'on couvre le bulbe (ou globe) d'un thermomètre d'un tissu mouillé à travers lequel on fait passer de l'air, sachant que le thermomètre est alors exposé au plein soleil, contrairement aux thermomètres qui mesurent les températures « normales » qui doivent être abrités et positionnés de manière très précise.

Technicien militaire vérifiant un appareil donnant la température du thermomètre-globe mouillé à  la base navale Corry en Floride (source wikipedia)

Le processus semble assez bien expliqué sur ce site qui montre les différences entre bulbes sec et mouillé :

A gauche le bulbe est sec, à droite il est mouillé ; quand le taux d'humidité est inférieur à 100% celui de droite montre une température inférieure à celui de gauche, dès que le taux atteint 100% les deux montrent la même température.

Il est précisé que le thermomètre à bulbe sec, exposé à l'air mais protégé des radiations et de l'humidité, sert à mesurer la température de l'air ambiant, alors que le thermomètre à bulbe mouillé sert à mesurer la température de saturation adiabatique (adiabatic saturation temperature) ; l'évaporation adiabatique de l'air produit un refroidissement expliquant la plus faible température mesurée, cependant plus l'air ambiant contient de l'humidité et plus le processus d'évaporation est ralenti et donc le refroidissement est moindre, l'écart entre « sec » et « mouillé » se réduit jusqu'à devenir nul quand le taux d'humidité est de 100%, à ce moment-là plus aucune évaporation ne se produit, le refroidissement a cessé (si j'ai pas compris quelque chose faut me le dire, hein !)

Si l'armée américaine (et les autres armées j'imagine, mais la photo représente un soldat américain, alors…) se préoccupe de la température au thermomètre-globe mouillé c'est bien sûr parce que c'est important pour les troupes, qu'elles soient au combat ou à l'entrainement ; en effet, envoyer des surhommes surentrainés dans des endroits où ils peuvent rencontrer des températures « humides » élevées c'est prendre le risque de les voir tomber comme des mouches sans avoir eu à combattre qui que ce soit, ce qui serait ballot, non ?

Mais donc comment ça marche exactement pour que des hommes-machines-à-tuer soient câlinés à un point tel qu'on évite de les envoyer à l'abattoir parce que soi-disant il ferait chaud et que les pauvres ils n'arriveraient pas à le supporter quelles chochottes alors là ces gonzesses je vous jure ?

S&V nous l'explique en quelques lignes : « […] ces 35°C de chaleur humide constitueraient pour nous une limite fatale […] le second principe de la thermodynamique […] stipule qu'un corps ne peut évacuer de la chaleur vers un environnement de température égale ou supérieure...Or la température de notre peau est stabilisée à 35°C justement. "Si l'air environnant est plus chaud, nous allons gagner de la chaleur, pas en perdre ; et si l'air est saturé d'humidité, il ne peut plus absorber notre sueur et nous ne pouvons donc plus évacuer notre chaleur par transpiration […] Notre température interne augmente […] il en résulte une hyperthermie des plus délétères […] »

Pour connaitre notre zone d'« inconfort » le site que j'ai déjà mentionné nous donne une recette avec un indice calculé comme suit : DI = 0.4 (td + tw) + 15 ; à vous de voir si vous pouvez calculer cet indice (attention les températures sont en °F)

Comme tout ceci parait inattaquable sur le plan scientifique, la question à se poser est de savoir si nous pourrions effectivement atteindre dans le futur, disons d'ici l'an 2100, des températures de 35°C, voire supérieure, avec des taux d'humidité flirtant avec le 100%.

Pour cela Steve Sherwood, toujours lui, nous donne quelques pistes de réflexion ; dans How clouds can make climate change worse than we thought (Comment les nuages peuvent rendre le changement climatique pire que nous le pensions) il nous explique notamment que le réchauffement climatique devrait réduire la masse nuageuse de basse altitude au-dessus des océans, entrainant une baisse de l'albédo (la réflexion des rayons solaires) et par conséquent une hausse des températures accrue.

Son étude, qu'il cite dans l'article, intitulée Spread in model climate sensitivity traced to atmospheric convective mixing (Etendue de la sensibilité climatique des modèles attribuée au mélange convectif atmosphérique), parle de la sensibilité climatique qui est définie comme étant la hausse de température pour un doublement de la concentration en CO2 de l'atmosphère. Cette sensibilité est comprise en principe dans une fourchette de 1,5 à 5°C, cette incertitude de 3,5°C étant essentiellement due au rôle des nuages de basse altitude que l'on ne maitrise pas parfaitement.

Là encore, si j'ai bien compris (corrigez-moi si besoin est, sans taper trop fort svp) le taux de déshydratation des nuages de basse altitude s'accroit au fur et à mesure que le climat se réchauffe, ce qui semble vouloir dire que plus le climat se réchauffe et moins il y a de nuages de basse altitude capables de réfléchir une partie du rayonnement solaire, donc en conclusion la sensibilité climatique serait supérieure à 3°C, donc très éloignée de la partie basse de la fourchette, à 1,5°C. 

Par l'observation Steve Sherwood peut attester que le mélange entre les basses couches et les hautes couches de l'atmosphère est important, ce qui implique une sensibilité climatique plutôt forte que faible ; ainsi il réduit la sensibilité climatique à une fourchette de 3,5-4,5°C et rappelle l'article paru l'année d'avant sur Real Climate, On sensitivity: Part I (à l'époque, en janvier 2013, Gavin Schmidt évoquait une fourchette de 2-4°C environ)

Ce que j'ai du mal à comprendre, cependant, c'est que Sherwood écrit ceci :

Unrestricted fossil fuel use could bring the carbon dioxide concentration to roughly three times pre-industrial levels by 2100. 

Une utilisation sans restriction des combustibles fossiles pourrait amener la concentration de dioxyde de carbone à environ trois fois le niveau préindustriel d’ici à 2100.

Ce qui nous donnerait une concentration de CO2 en 2100 égale à environ 280 x 3 = 840ppm, soit.

Mais si nous avons un triplement de la concentration de CO2 cela signifie que la hausse des températures devrait être :

• partie basse de la fourchette : 3,5 x 3 = 10,5°C
• partie haute de la fourchette : 4,5 x 3 = 13,5°C

Mais par ailleurs il écrit :

[…] if fossil fuel use continues unabated we can expect warming of at least 4C by 2100.

[…] Si l'utilisation des combustibles fossiles se poursuit sans relâche, nous pouvons nous attendre à un réchauffement d'au moins 4°C d'ici 2100.

Bon, même en admettant qu'il parle d'une hausse de 4°C à partir d'aujourd'hui et en ajoutant les quasi 1°C d'augmentation depuis les débuts de l'ère industrielle, nous n'arrivons qu'à 5°C d'augmentation, ce qui est déjà catastrophique, mais très loin des 10,5-13,5°C cataclysmiques entrainés par un triplement de la concentration en CO2 de l'atmosphère...

Alors s'agit-il d'une coquille ou bien ai-je raté quelque chose...?

Je suis persuadé que mes fidèles et attentifs lecteurs sauront trouver la clé de cette énigme, après tout je ne suis qu'un « petit comptable » qui essaie de comprendre des choses qui le dépassent mais dont certains ont percé tous les mystères.

*****

Voir aussi :

• centaur.reading.ac.uk