Le Dust Bowl dans les années 1930 a été l’un des pires désastres environnementaux du XXe siècle. De violentes tempêtes de poussière ont impitoyablement frappé le sud des Grandes Plaines des États-Unis, causant de graves dommages écologiques, obligeant 2, 5 millions de personnes à quitter la région et faisant des morts fantastiques, principalement à la suite d'une «pneumonie due à la poussière».
Des recherches ont montré que cette catastrophe était alimentée par une combinaison de sécheresses intenses et de terres surexploitées. Aujourd’hui, le changement climatique impulsé par les activités humaines accroît la fréquence des sécheresses dans de nombreuses régions du monde.
En tant que chercheurs travaillant au carrefour de la santé environnementale, de la pollution atmosphérique et du changement climatique, nous voulions savoir comment l’aggravation de la sécheresse et de la croissance démographique dans le sud-ouest des États-Unis pourraient affecter les niveaux de poussière en suspension et la santé publique.
Dans une étude récemment publiée, nous estimons que, si le monde reste sur la voie des émissions de gaz à effet de serre, une augmentation des niveaux de poussières fines pourrait entraîner une augmentation de 130% des décès prématurés et une triple hospitalisation en raison de l'exposition aux poussières fines dans cette région.
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Si les émissions mondiales de gaz à effet de serre ne sont pas réduites de manière abrupte, les scientifiques prévoient que le sud-ouest des États-Unis - déjà la région la plus chaude et la plus sèche du pays - connaîtra des «méga-sécheresses» de plusieurs décennies sans précédent au cours des prochaines décennies.
Il est maintenant bien compris que les expositions à court et à long terme aux particules en suspension dans l’air, y compris la poussière, posent des risques majeurs pour la santé. Les effets vont d'une augmentation du nombre d'hospitalisations à un risque plus élevé de décès prématuré, principalement dû à des troubles cardiovasculaires et respiratoires.
Dans notre étude, la «poussière» fait référence aux particules en suspension dans l'air provenant du sol générées par l'érosion éolienne ou les activités humaines, telles que les opérations agricoles ou les déplacements sur des routes non pavées. Toutes les particules de sol inférieures à 0, 05 millimètres - environ la largeur d'un cheveu humain - peuvent être soulevées dans les airs. Nous nous sommes concentrés sur les particules inférieures à 0, 0025 millimètre (2, 5 microns), qui sont collectivement connues sous le nom de particules «fines» (PM). Les petites particules restent plus longtemps dans l'air et causent le plus grand préjudice à la santé humaine, car elles peuvent pénétrer profondément dans les poumons.
Des décennies de recherche épidémiologique ont clairement établi un lien entre l'exposition aux particules fines et les effets néfastes sur la santé. Bien que des recherches supplémentaires soient nécessaires pour différencier la puissance et les effets de divers matériaux qui composent les particules fines, qui incluent également les émissions provenant de la combustion de combustibles fossiles et d’autres sources industrielles, les preuves suggèrent que la poussière contribue de manière significative.
Par exemple, la silice, qui représente environ 60% de la poussière du désert soufflée par le vent, est connue pour causer une inflammation pulmonaire chronique, le cancer du poumon et des maladies auto-immunes. La poussière peut également transporter des agents pathogènes du sol et des contaminants toxiques sur de grandes surfaces. Dans le sud-ouest des États-Unis, des épisodes de poussière ont été associés à des épidémies de fièvre de la vallée et à un empoisonnement à l'arsenic.
Les particules fines sont beaucoup plus petites qu'un cheveu humain. (USEPA) **********
Le sud-ouest des États-Unis, constitué en grande partie de déserts et de zones arides, est celui qui contient les niveaux de poussière en suspension les plus élevés du pays. La première question que nous avons examinée était de savoir comment les conditions de sécheresse régnant dans différents systèmes hydrologiques, tels que les sols de surface, les zones de décharge des rivières et le stockage des eaux souterraines, ont influencé les niveaux de poussières fines en suspension dans l'air ces dernières années.
En analysant les données collectées entre 2000 et 2015 sur 35 sites de surveillance en Arizona, au Colorado, au Nouveau-Mexique et en Utah, nous avons constaté que les variations annuelles des niveaux de poussières fines observées sur chaque site de surveillance avaient tendance à se produire de manière synchronisée. Cette tendance suggère qu'il existe une ou plusieurs causes communes de changements à grande échelle dans les niveaux de poussière fine.
En effet, nous avons constaté que ces changements étaient fortement corrélés aux conditions d'humidité du sol dans le sud-ouest de l'Amérique du Nord. Les années où les niveaux de poussière fine étaient plus élevés que la normale étaient également marqués par une humidité du sol plus sèche que la normale dans les régions des déserts de Chihuahuan, Mojave et Sonoran, du sud des Grandes Plaines et du Plateau du Colorado.
Des études ont montré que les émissions de poussières dans ces régions provenaient principalement des zones désertiques, des fonds de lacs asséchés, des zones précédemment brûlées et des terres perturbées par les activités agricoles et le développement de combustibles fossiles. Nos résultats sont cohérents avec ceux d’études de terrain antérieures montrant que l’humidité du sol peut contrôler les émissions de poussière en modulant la couverture végétale et la stabilité du sol.
Début juin 2018, la sécheresse a touché 27% des 48 États les moins avancés. (NIDIS) **********
Dans notre prochaine étape, nous avons quantifié les futurs changements potentiels des niveaux de poussière fine et les impacts associés sur la santé publique selon deux scénarios de changement climatique différents utilisés dans le cinquième rapport d'évaluation du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat. Le scénario dit «du pire des cas» dans le rapport se caractérise par une augmentation constante des émissions de gaz à effet de serre. Dans le «meilleur des cas», des réductions spectaculaires des émissions sont nécessaires pour maintenir le réchauffement de la planète en dessous de deux degrés Celsius.
Tout d'abord, nous avons utilisé les projections de température et de précipitations pour les années 2076-2095 à partir d'un ensemble de 22 modèles climatiques en conjonction avec nos relations dérivées poussière-sol afin de quantifier les futurs changements de poussière dus aux conditions de sécheresse changeantes dans les deux scénarios climatiques. Comme il existe des variations entre les projections de modèles climatiques, l’utilisation d’un grand nombre de celles-ci nous permet d’évaluer la robustesse des résultats.
Nous avons ensuite estimé les impacts sur la santé publique résultant de l’application des relations établies à partir d’études ayant quantifié l’augmentation du risque de décès prématuré et d’hospitalisation dans des populations représentatives des États-Unis en raison de l’exposition à des particules fines. Dans ces calculs, nous avons également pris en compte les projections de croissance de la population du Sud-Ouest et de la vulnérabilité changeante aux maladies.
Le 31 mars 2017, d'épais panaches de poussière s'étiraient à des centaines de kilomètres du nord du Mexique jusqu'au Texas et au Nouveau-Mexique. La source semblait être principalement des terres agricoles situées près de la ville mexicaine de Janos. (Observatoire de la Terre de la NASA) Dans le pire des cas - le chemin que nous suivons actuellement - les niveaux de poussière fine dans le sud-ouest pourraient augmenter de 30% d'ici la fin du siècle par rapport aux valeurs actuelles. Cela entraînerait une augmentation de 130% du nombre de décès prématurés et de 300% du nombre d'admissions à l'hôpital imputables à l'exposition aux poussières fines.
Même dans le scénario optimal d'atténuation des changements climatiques, nous prévoyons que les niveaux de poussière fine dans la région pourraient augmenter de 10%. Cette augmentation augmenterait les décès prématurés et les hospitalisations dues à l'exposition aux poussières fines de 20% et 60% respectivement par rapport aux valeurs actuelles.
Il convient de noter ici que nous n’avons examiné que l’effet isolé des conditions de sécheresse futures. Des modifications d'autres facteurs, tels que la vitesse du vent et l'utilisation des terres par l'homme, peuvent améliorer ou atténuer nos résultats.
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D'autres chercheurs ont trouvé des résultats similaires à ceux de notre étude dans d'autres parties du monde. Par exemple, des chercheurs ont montré que la présence de tempêtes de poussière en Chine et en Arabie saoudite est modulée par les précipitations ou l'humidité des sols dans les régions environnantes, notamment les déserts et les zones arides éloignées.
Aujourd'hui, les zones arides constituent 41% de la superficie totale du globe et abritent environ 2, 1 milliards de personnes. Sur la trajectoire actuelle des émissions de gaz à effet de serre dans le monde, les sécheresses vont s'intensifier et les terres arides se développeront dans certaines régions d'Amérique du Sud, d'Afrique, d'Australie et de la Méditerranée. Nos conclusions mettent en évidence le risque que le changement climatique aggrave les problèmes de qualité de l'air dans de nombreuses régions arides peuplées du monde entier - l'une des nombreuses menaces que le changement climatique fait peser sur la santé et le bien-être de l'homme.
Cet article a été publié à l'origine sur The Conversation.
Pattyun Achakulwisut, scientifique postdoctorale, Université George Washington
Loretta Mickley, chargée de recherche principale en interactions chimie-climat, Université de Harvard
Susan Anenberg, professeure agrégée de santé environnementale et professionnelle et de santé mondiale, Université George Washington
