Studying extreme heatwaves using novel theoretical approaches

Étude de vagues de chaleur extrêmes à l'aide de nouvelles approches théoriques L’étude des phénomènes météorologiques extrêmes, tels que les vagues de chaleur, est un domaine fascinant en pleine expansion et pose plusieurs défis méthodologiques et en termes de calcul. Comprendre les mécanismes physiques à l’origine des vagues de chaleur et être capable de les prévoir est d’une importance capitale dans le contexte de l’atténuation et de l’adaptation à la crise climatique actuelle. Un nouveau cadre théorique qui aborde ces deux tâches est développé dans cette thèse et appliqué aux vagues de chaleur des latitudes moyennes. Ce cadre, appelé Approximation Gaussienne, repose sur des hypothèses simples mais significatives concernant les statistiques des champs météorologiques pertinents pour les vagues de chaleur. Il s’avère qu’il capture bien les caractéristiques principales des conditions atmosphériques prédominantes pendant ces événements et qu’il a des capacités prédictives compétitives, voire meilleures, que d’autres modèles de prévision météorologique plus complexes. Un autre défi majeur dans le traitement des vagues de chaleur extrême, et des événements extrêmes en général, est qu’ils souffrent d’un problème intrinsèque d’échantillonnage, en raison de leur rareté. Les données historiques sont trop courtes et les simulations directes sont tout simplement trop coûteuses pour bien caractériser ces événements. Les algorithmes d’événements rares s’attaquent à cette tâche, ce qui permet d’améliorer à la fois la qualité et l’efficacité de la simulation des événements extrêmes. Dans cette thèse, cette classe d’algorithmes a été appliquée à l’étude de l’état du double jet stream, un phénomène rare et intéressant lié à l’apparition de vagues de chaleur aux latitudes moyennes. L’étude consiste à coupler un modèle climatique (CESM) avec une fonction de score bien choisie, qui décrit les caractéristiques saillantes du phénomène, afin d’échantillonner des événements extrêmes et sans précédent.