Climate Change Causes Extreme Weather Events: Yes, No, or Wrong Question? / Le changement climatique provoque des phénomènes météorologiques extrêmes : Oui, non, ou mauvaise question?

Submitted by Michael Frankfort @mfrank_76

Climate Change Causes Extreme Weather Events: Yes, No, or Wrong Question?

By Ann Reid, Executive Director, National Center for Science Education

Posted on 2022-07-25 – National Science Teaching Association (NSTA)

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I will never forget one day in spring 1974 when my father returned home from a trip to Xenia, Ohio. Dad was in the insurance business, and I was used to hearing cautionary tales about people who injured themselves while setting off home fireworks, riding motorcycles without helmets, or cleaning out their gutters while standing on rickety ladders. But this was different. Dad heard about a lot of destruction in his line of work, but what he saw in Xenia left him practically speechless. The entire downtown was destroyed, and 33 people had been killed. It was by far the worst disaster he’d ever personally witnessed, or ever would again.

The tornado that struck Xenia on April 3, 1974, was part of what came to be called the 1974 Super Outbreak. At least 148 tornadoes were confirmed across 13 U.S. states and one Canadian province. Thirty of those tornadoes were level EF4 (winds of 267 to 322 kilometers per hour [kph]) or EF5 (winds of more than 322 kph). The total death toll was 319. For 37 years, the 1974 Super Outbreak held the record of most tornadoes in a single 24-hour period, until the 2011 Super Outbreak, which involved an astonishing 360 confirmed tornadoes, 15 of which were EF4 or EF5 in strength. Since 2011, two more super outbreaks have occurred, one each in 2020 and 2021, each containing more than 100 tornadoes within a 24-hour period.

Hmmm. Three super outbreaks in 11 years, after a 37-year gap? Does that mean climate change is making tornadoes worse? That sounds like a question for science!

And it is! But it turns out that it is not a straightforward question to answer. And one reason is that you might choose from a lot of different parameters to assess whether one tornado, or one tornado season, is worse than another. Do you measure the number of tornadoes, in which case the Super Outbreaks are the worst events? Or do you measure the number of deaths? Or the amount of economic damage? Or wind speed, atmospheric pressure, or length of time on the ground? Depending on which of these measures you choose, you might get different answers to your question of whether tornado activity is growing worse over time in a way that points to climate change as a contributing factor.

You could do a similar exercise with hurricanes, tornadoes’ larger equatorial cousins. Is climate change making hurricanes worse? Well, that depends on whether you define worse in terms of the number of hurricanes, their size or their intensity, their destructiveness of lives or property, the amount of rainfall they bring, the distance they travel over land, the amount of time they spend over any given place—well, you get the picture. As if those weren’t enough possible choices, sometimes new parameters present themselves. For example, several recent hurricanes have intensified with unexpected quickness; can that characteristic be linked to climate change?

The interaction of climate change with extreme weather is complicated and probabilistic (by which I mean that the best you can do is give a probability range for the impact of climate change, not a “yes” or “no”), and that makes the topic particularly amenable to bad faith arguments and misconceptions. Those who aim to downplay climate change, or discourage policies that would reduce fossil fuel use, will often emphasize that many uncertainties remain about how climate change affects different kinds of extreme events. And, yes, there are uncertainties. But that doesn’t mean we don’t know anything at all. This Heritage Foundation interview with one of its own economists is an excellent example of traveling in a more or less straight line from uncertainties about the impacts of climate change on hurricanes to the conclusion that reducing carbon emissions would do more harm than good. (Teachers, if you discuss this interview with your students, be prepared to help them examine the rhetorical devices the economist uses to reach his conclusions. The National Center for Science Education (NCSE) uses the FLICC [Fake Experts, Logical Fallacies, Impossible Expectations, Conspiracy Theories, Cherry Picking] model developed by John Cook to inoculate students against potentially deceptive argumentation.)

But even those who lack a professional interest in downplaying the role of climate change in worsening extreme weather events can have misconceptions. One survivor of Hurricane Florence, the second major hurricane to inundate North Carolina with 500-year floods within two years of one another, explained, “We live on the coast. It’s cyclical. We may get two or three in a year, then go four or five years with nothing.” Another said, “Really the Earth goes through cycles. So it’s just we’re on that particular cycle where we’re grabbing more storms.” That’s not how 500-year floods are supposed to work: If you get significantly more than one every 500 years, something has changed.

So if the relationship between extreme weather and climate change is so complicated—and as a result, so confusing—why should we nevertheless be willing to tackle the question in the science classroom? I can think of two reasons.

First, extreme weather really gets students’ attention, especially when it affects them, their families, and their communities, and the first question they might ask is whether climate change is responsible. (Of course, you should be pleased if they ask it!) And they certainly deserve the best answer we can supply.

Second, the more we know about how climate change may affect extreme weather, the better prepared we can be. If we can predict whether, for example, hurricanes are likely to move more quickly or slowly, carry more or less rain, have faster or slower wind speeds, or begin earlier and continue later in the year, we will be able to make wiser land-use, building code, and emergency planning decisions. And the same goes for wildfires, tornadoes, droughts, and other catastrophes. These are the kinds of decisions that today’s students will have to make regularly in tomorrow’s warmer world.

Fortunately, if there’s one thing scientists love, it’s a challenge, so developing a way to untangle the connections between extreme weather events and climate change is right up scientists’ alley. A relatively new area of climate science research called extreme event attribution seeks to develop transparent and reproducible methods to determine the role of climate change in extreme events. In a very simple nutshell, what scientists do is compare different models of the climate over time—some that include the increases in greenhouse gases since the 1850s and some that do not. Because of natural variation in climate, all of these models would be expected to predict, for example, heavier rainfall or heat waves or exceptionally big hurricanes in some, but not all, years. If the models that exclude increased greenhouse gas emissions show less frequent or less intense extreme weather events, scientists can conclude that these emissions had a role in increasing their probability.

Because of the demands of scientific rigor, attribution analyses of a given extreme weather event often are not published for many months afterward. But they eventually are published, and the evidence is now clear that climate change is contributing to increased hurricane intensitymore large wildfiresmore frequent, severe, and pervasive droughts; and more frequent and intense heat waves.

While these general trends are clear, people tend to want to know whether any particular extreme event was caused by climate change. And waiting for peer-reviewed research to be published risks (horrors!) missing the news cycle. Wouldn’t it be better if scientists could provide reliable feedback about the role of climate change in an extreme weather event while people are still talking about it? Responding to the perceived need for more rapid feedback, an international collaboration of attribution experts formed the World Weather Attribution initiative (WWAI). The WWAI website is well worth bookmarking: Not only does it provide timely and thorough information, but it is also a model of scientific transparency. As any good math teacher often requests, it shows its work.

What do I mean by that? Well, what kinds of questions might you ask about how such a project does its work? Here are a few that spring to mind: How do they decide which events to evaluate? How exactly do they determine whether climate change contributed to a particular event, and if so, by how much? Do they consider the role of other causes? If they use models to make these attributions (and of course, they do), which ones do they choose and why? WWAI answers all of these questions and more, briefly on its overview page and exhaustively in a series of peer-reviewed publications.

You won’t find every extreme weather event on the WWAI website. Although the science of extreme event attribution is advancing rapidly, the process of evaluating an event is still labor-intensive, and there simply aren’t enough data to reach any definitive conclusions about the role of climate change in every individual event. But looking at the events that have been evaluated is instructive—and sobering. Climate change was determined to have made early season heat waves in India and Pakistan 30 times more likely, and to have added four billion dollars to the damage caused by a typhoon in Japan. In other cases, the role of climate change was harder to discern. In a drought in East Africa, for example, climate change probably contributed to higher temperatures, but couldn’t be linked to changes in rainfall patterns. And in still other cases, like severe flooding in Vietnam in October 2020, climate change was found to have only a limited role in the heavy rainfall events that triggered the floods. The fact that the WWAI doesn’t implicate climate change in every event is, to my mind, an indicator of scientific integrity.

What’s the takeaway message? It’s that with a little preparation by the teacher,  a science classroom can be a hospitable place for students to address questions about whether, in what sense, and to what extent the evidence shows that climate change causes extreme weather events. Indeed, NCSE has a set of activities* designed to help your students explore this topic and correct any misconceptions they might have about the relationship between extreme events and climate change.

In 1974, the super outbreak of tornadoes that destroyed Xenia was perceived to be a horrendous but essentially random event. Even now, the relationship between climate change and tornadoes remains one of the most challenging of the many varieties of extreme weather events to tease apart. But the increasing severity and frequency of extreme events from fire to flood to drought to heat waves is becoming more predictable. And while that’s hard news to absorb, it at least means that instead of feeling helpless, students can begin to think about what they can do in their own communities to prepare for and reduce the risks posed by local extreme events. 

Blog author, Ann Reid, headshot

Ann Reid is the executive director of the National Center for Science Education.

Note: This article is part of the blog series, Climate Change Education Corner, which features helpful information, insights, and resources for science educators about climate science and climate change education. This project is a joint collaboration between NSTA and NCSE.

*The set of lessons featured in the classroom activities mentioned in this blog post were designed and created by NCSE. NSTA staff were not involved in their creation or evaluation.

The mission of NSTA is to transform science education to benefit all through professional learning, partnerships, and advocacy.


Le changement climatique provoque des phénomènes météorologiques extrêmes : Oui, non, ou mauvaise question ?

Soumis par Michael Frankfort @mfrank_76

Le changement climatique provoque des phénomènes météorologiques extrêmes : Oui, non, ou mauvaise question ?

Par Ann Reid, directrice exécutive du Centre national pour l’enseignement des sciences.

Posté le 2022-07-25 – Association nationale pour l’enseignement des sciences (NSTA)

Veuillez cliquer ICI pour accéder à l’article complet et au site Web.

Je n’oublierai jamais un jour du printemps 1974, lorsque mon père est rentré d’un voyage à Xenia, dans l’Ohio. Mon père travaillait dans le secteur des assurances et j’avais l’habitude d’entendre des récits édifiants sur des personnes qui se blessaient en allumant des feux d’artifice, en conduisant des motos sans casque ou en nettoyant leurs gouttières en se tenant debout sur des échelles branlantes. Mais là, c’était différent. Papa a entendu parler de beaucoup de destructions dans son travail, mais ce qu’il a vu à Xenia l’a laissé pratiquement sans voix. Le centre-ville entier était détruit, et 33 personnes avaient été tuées. C’était de loin le pire désastre dont il avait été personnellement témoin, et dont il ne serait plus jamais témoin.

La tornade qui a frappé Xenia le 3 avril 1974 faisait partie de ce que l’on a appelé la “super vague” de 1974. Au moins 148 tornades ont été confirmées dans 13 États américains et une province canadienne. Trente de ces tornades étaient de niveau EF4 (vents de 267 à 322 kilomètres par heure [km/h]) ou EF5 (vents de plus de 322 km/h). Le bilan total est de 319 morts. Pendant 37 ans, la « super vague » de 1974 a détenu le record du plus grand nombre de tornades en une seule période de 24 heures, jusqu’à la « super vague » de 2011, qui a impliqué un nombre étonnant de 360 tornades confirmées, dont 15 étaient de niveau EF4 ou EF5. Depuis 2011, deux autres super- épisodes ont eu lieu, en 2020 et 2021, chacun contenant plus de 100 tornades sur une période de 24 heures.

Hmmm. Trois « super vagues » en 11 ans, dans un intervalle de 37 ans ? Cela signifie-t-il que le changement climatique aggrave les tornades ? On dirait une question pour la science !

Et c’est le cas ! Mais il s’avère qu’il n’est pas facile de répondre à cette question. L’une des raisons est que l’on peut choisir parmi de nombreux paramètres différents pour évaluer si une tornade, ou une saison de tornades, est pire qu’une autre. Mesure-t-on le nombre de tornades, auquel cas les « Super vagues » sont les pires événements ? Ou bien mesurez-vous le nombre de décès ? Ou le montant des dommages économiques ? Ou la vitesse du vent, la pression atmosphérique ou la durée de la présence au sol ? Selon la mesure choisie, vous obtiendrez des réponses différentes à la question à savoir si l’activité des tornades s’aggrave au fil du temps et si le changement climatique est un facteur contributif.

Vous pourriez effectuer un exercice similaire avec les ouragans, les cousins équatoriaux des tornades. Le changement climatique aggrave-t-il les ouragans ? Tout dépend de ce que l’on entend par “pire” : le nombre d’ouragans, leur taille ou leur intensité, leur capacité à détruire des vies ou des biens, la quantité de pluie qu’ils apportent, la distance qu’ils parcourent sur terre, le temps qu’ils passent au-dessus d’un endroit donné, bref, vous voyez le tableau. Comme si ces choix possibles n’étaient pas suffisants, de nouveaux paramètres se présentent parfois. Par exemple, plusieurs ouragans récents se sont intensifiés avec une rapidité inattendue ; cette caractéristique peut-elle être liée au changement climatique ?

L’interaction du changement climatique avec les phénomènes météorologiques extrêmes est complexe et probabiliste (j’entends par là que le mieux que l’on puisse faire est de donner une fourchette de probabilité pour l’impact du changement climatique, et non un “oui” ou un “non”), ce qui rend le sujet particulièrement propice aux arguments de mauvaise foi et aux idées fausses. Ceux qui cherchent à minimiser le changement climatique ou à décourager les politiques visant à réduire l’utilisation des combustibles fossiles souligneront souvent que de nombreuses incertitudes subsistent quant à la manière dont le changement climatique affecte les différents types d’événements extrêmes. Et, oui, il y a des incertitudes. Mais cela ne signifie pas que nous ne savons rien du tout.

Cette interview (page web en anglais seulement) de la Heritage Foundation avec l’un de ses propres économistes est un excellent exemple de voyage en ligne plus ou moins droite, des incertitudes concernant les impacts du changement climatique sur les ouragans à la conclusion que la réduction des émissions de carbone ferait plus de mal que de bien. (Enseignants, si vous discutez de cette interview avec vos élèves, préparez-vous à les aider à examiner les procédés rhétoriques utilisés par l’économiste pour parvenir à ses conclusions. Le National Center for Science Education (NCSE) utilise le modèle FLICC [Fake Experts, Logical Fallacies, Impossible Expectations, Conspiracy Theories, Cherry Picking] développé par John Cook pour inoculer les élèves contre une argumentation potentiellement trompeuse).

Mais même ceux qui n’ont pas d’intérêt professionnel à minimiser le rôle du changement climatique dans l’aggravation des phénomènes météorologiques extrêmes peuvent avoir des idées fausses.

Un survivant de l’ouragan Florence (page web en anglais seulement), le deuxième ouragan majeur à inonder la Caroline du Nord avec des crues de 500 ans à deux ans d’intervalle, explique : “Nous vivons sur la côte. C’est cyclique. Nous pouvons en recevoir deux ou trois par an, puis passer quatre ou cinq ans sans rien.” Un autre a dit : “Vraiment, la Terre traverse des cycles. Donc c’est juste que nous sommes dans ce cycle particulier où nous attrapons plus de tempêtes.” Ce n’est pas comme ça que les crues de 500 ans sont censées fonctionner : Si vous en avez beaucoup plus qu’une tous les 500 ans, quelque chose a changé.

Alors, si la relation entre les phénomènes météorologiques extrêmes et le changement climatique est si compliquée – et par conséquent, si confuse – pourquoi devrions-nous néanmoins être prêts à aborder la question dans les classes de sciences ? Deux raisons me viennent à l’esprit.

Tout d’abord, les phénomènes météorologiques extrêmes attirent vraiment l’attention des élèves, surtout lorsqu’ils les touchent, eux, leur famille et leur communauté, et la première question qu’ils peuvent se poser est de savoir si le changement climatique en est responsable. (Bien sûr, vous devriez être heureux qu’ils la posent !) Et ils méritent certainement la meilleure réponse que nous puissions leur fournir.

Deuxièmement, plus nous en savons sur la façon dont le changement climatique peut affecter les conditions météorologiques extrêmes, mieux nous pouvons nous préparer. Si nous pouvons prédire si, par exemple, les ouragans sont susceptibles de se déplacer plus rapidement ou plus lentement, de transporter plus ou moins de pluie, d’avoir une vitesse de vent plus rapide ou plus lente, ou de commencer plus tôt et de continuer plus tard dans l’année, nous serons en mesure de prendre des décisions plus avisées en matière d’utilisation des terres, de codes de construction et de planification d’urgence. Il en va de même pour les incendies de forêt, les tornades, les sécheresses et autres catastrophes. Ce sont les types de décisions que les étudiants d’aujourd’hui devront prendre régulièrement dans le monde plus chaud de demain.

Heureusement, s’il y a une chose que les scientifiques adorent, c’est le défi. Ainsi, trouver un moyen de démêler les liens entre les phénomènes météorologiques extrêmes et le changement climatique est tout à fait dans les cordes des scientifiques. Un domaine relativement nouveau de la recherche en climatologie, appelé “attribution des événements extrêmes”, vise à mettre au point des méthodes transparentes et reproductibles pour déterminer le rôle du changement climatique dans les événements extrêmes. Pour résumer, les scientifiques comparent différents modèles de climat au fil du temps, certains intégrant l’augmentation des gaz à effet de serre depuis les années 1850, d’autres non. En raison des variations naturelles du climat, tous ces modèles devraient prévoir, par exemple, des pluies plus abondantes, des vagues de chaleur ou des ouragans d’une ampleur exceptionnelle certaines années, mais pas toutes. Si les modèles qui excluent l’augmentation des émissions de gaz à effet de serre montrent des phénomènes météorologiques extrêmes moins fréquents ou moins intenses, les scientifiques peuvent conclure que ces émissions ont joué un rôle dans l’augmentation de leur probabilité.

En raison des exigences de rigueur scientifique, les analyses d’attribution d’un événement météorologique extrême donné ne sont souvent publiées que plusieurs mois plus tard. Mais elles finissent par être publiées et il est désormais évident que le changement climatique contribue à l’augmentation de l’intensité des ouragans, à la multiplication des grands incendies de forêt, à l’augmentation de la fréquence, de la gravité et de l’étendue des sécheresses et à l’augmentation de la fréquence et de l’intensité des vagues de chaleur. (Tous les liens sont seulement en anglais).

Si ces tendances générales sont claires, les gens ont tendance à vouloir savoir si un événement extrême particulier a été causé par le changement climatique. Et attendre la publication d’une recherche évaluée par les pairs risque (horreur !) de manquer le cycle des nouvelles. Ne serait-il pas préférable que les scientifiques puissent fournir des informations fiables sur le rôle du changement climatique dans un événement météorologique extrême pendant que les gens en parlent encore ? En réponse au besoin perçu d’un retour d’information plus rapide, une collaboration internationale d’experts en attribution a formé la World Weather Attribution Initiative (WWAI). Le site Web de la WWAI vaut la peine d’être mis en signet : Non seulement il fournit des informations complètes et opportunes, mais il est également un modèle de transparence scientifique. Comme tout bon professeur de mathématiques le demande souvent, il montre son travail.

Qu’est-ce que je veux dire par là ? Eh bien, quels types de questions pourriez-vous poser sur la façon dont un tel projet effectue son travail ? En voici quelques-unes qui me viennent à l’esprit : Comment décident-ils des événements à évaluer ? Comment déterminent-ils exactement si le changement climatique a contribué à un événement particulier, et si oui, dans quelle mesure ? Prennent-ils en compte le rôle d’autres causes ? S’ils utilisent des modèles pour faire ces attributions (et bien sûr, ils le font), lesquels choisissent-ils et pourquoi ? Le WWAI répond à toutes ces questions et à bien d’autres, brièvement sur sa page d’aperçu et de manière exhaustive dans une série de publications évaluées par des pairs.

Vous ne trouverez pas tous les événements météorologiques extrêmes sur le site du WWAI. Bien que la science de l’attribution des événements extrêmes progresse rapidement, le processus d’évaluation d’un événement est encore laborieux, et il n’y a tout simplement pas assez de données pour tirer des conclusions définitives sur le rôle du changement climatique dans chaque événement individuel.

Mais l’examen des événements qui ont été évalués est instructif et donne à réfléchir. Il a été déterminé que le changement climatique a multiplié par 30 la probabilité de vagues de chaleur en début de saison en Inde et au Pakistan, et qu’il a ajouté quatre milliards de dollars aux dégâts causés par un typhon au Japon. Dans d’autres cas, le rôle du changement climatique a été plus difficile à discerner. Dans le cas d’une sécheresse en Afrique de l’Est, par exemple, le changement climatique a probablement contribué à l’augmentation des températures, mais n’a pas pu être lié à des modifications du régime des précipitations. Dans d’autres cas encore, comme les graves inondations survenues au Viêt Nam en octobre 2020, le changement climatique n’a joué qu’un rôle limité dans les fortes précipitations qui ont déclenché les inondations. Le fait que le WWAI n’implique pas le changement climatique dans chaque événement est, à mon avis, un indicateur d’intégrité scientifique.

Quel est le message à retenir ? C’est qu’avec un peu de préparation de la part de l’enseignant, une classe de sciences peut être un lieu accueillant pour les élèves qui se demandent si, dans quel sens et dans quelle mesure les preuves montrent que le changement climatique provoque des événements météorologiques extrêmes. En effet, le NCSE propose une série d’activités* conçues pour aider vos élèves à explorer ce sujet et à corriger les idées fausses qu’ils pourraient avoir sur la relation entre les événements extrêmes et le changement climatique.

En 1974, la superproduction de tornades qui a détruit Xenia a été perçue comme un événement horrible mais essentiellement aléatoire. Aujourd’hui encore, la relation entre le changement climatique et les tornades reste l’une des plus difficiles à démêler parmi les nombreuses variétés de phénomènes météorologiques extrêmes. Mais la gravité et la fréquence croissantes des phénomènes extrêmes, qu’il s’agisse d’incendies, d’inondations, de sécheresses ou de vagues de chaleur, sont de plus en plus prévisibles. Et si cette nouvelle est difficile à accepter, elle signifie au moins qu’au lieu de se sentir impuissants, les élèves peuvent commencer à réfléchir à ce qu’ils peuvent faire dans leur propre communauté pour se préparer et réduire les risques posés par les événements extrêmes locaux.

Blog author, Ann Reid, headshot

Ann Reid est la directrice exécutive du National Center for Science Education.

Remarque : cet article fait partie de la série de blogs intitulée Climate Change Education Corner, qui présente des informations, des idées et des ressources utiles aux éducateurs scientifiques sur la science du climat et l’éducation au changement climatique. Ce projet est une collaboration conjointe entre la NSTA et le NCSE.

*L’ensemble des leçons présentées dans les activités en classe mentionnées dans ce billet de blog ont été conçues et créées par le NCSE. Le personnel de la NSTA n’a pas été impliqué dans leur création ou leur évaluation.

La mission de la NSTA est de transformer l’enseignement des sciences au profit de tous par le biais de l’apprentissage professionnel, des partenariats et de la défense des intérêts.