Étude de faisabilité et opérationnalisation de la simulation diagnostique du verglas dans le MRCC5

Le réseau CNRCWP (2013-2018), dirigé par la professeure Laxmi Sushama de l’UQAM, travaille au développement du Modèle régional canadien du climat version 5 (MRCC5) et cible l’étude de la valeur ajoutée à l’information par les modèles régionaux de plus fine résolution par rapport aux modèles globaux. Le verglas étant un phénomène physique dépendant des conditions de fine échelle, il est un candidat de choix pour une telle évaluation. Le présent projet vise à évaluer l'habileté du MRCC5 à produire de la pluie verglaçante à partir de deux approches dites diagnostiques, ne requérant pas de module de microphysique trop couteux en temps de calcul pour produire des simulations climatiques. La première approche utilise un module interne au MRCC5 tandis que la seconde est basée sur un calcul a posteriori, déduisant la pluie verglaçante à partir de données archivées tirées d’autres variables. Les possibilités d’application immédiate de ces travaux sont d'un grand intérêt pour Ouranos qui a adopté le MRCC5 et l'utilise pour des projets en impacts et adaptation. Ouranos collabore afin d'assurer le transfert de connaissances et sa mise en service opérationnelle dans le groupe Simulations et analyses climatiques.

• Évaluer le potentiel des deux approches diagnostiques à simuler le verglas à partir de simulations climatiques produites avec le MRCC5.

• Assurer le transfert scientifique et technologique à Ouranos des méthodologies permettant la simulation de pluie verglaçante développées dans le cadre du réseau CNRCWP.

• Évaluation de l'habileté du MRCC5 à simuler le verglas avec la méthode diagnostique de Bourgouin;

• Étude de la valeur de la haute résolution (12 km) pour la simulation des conditions de la circulation atmosphérique propices à la pluie verglaçante dans la vallée du Saint-Laurent. Analyse de la climatologie du passé récent (1979-2014);

• Reproduction de certains épisodes de verglas documentés dans la littérature et analyse des résultats afin de s’assurer que le modèle reproduit les conditions atmosphériques propices à la formation du verglas;

• Évaluation préliminaire de la méthode diagnostique a posteriori de Cantin et Bachand.

La simulation historique du MRCC5 à 12 km de résolution (pilotée par les réanalyses ERA-Interim) sur la période 1979-2014 simule bien la répartition spatiale de la distribution mixte des précipitations, mais a tendance à surestimer le nombre d'heures de précipitations mixtes (grésil et pluie verglaçante). Le MRCC5 surestime le nombre d’événements de pluie verglaçante survenus près de Montréal, mais reproduit bien la climatologie des vents de surface, montrant clairement les vents dominants provenant du nord-est, canalisés dans la vallée du Saint-Laurent, malgré un vent dominant du sud (associé aux fronts chauds). Ce patron est cohérent avec la topographie particulière de la région. La simulation a également reproduit avec succès les deux phases de la tempête de verglas de 1998. Enfin, il est important de souligner le défi d'utiliser des observations d’événements de pluie verglaçante et de grésil, car leur fiabilité est difficile à évaluer.

De multiples secteurs profiteront d'information sur les projections de changements climatiques de précipitations sous forme de grésil et verglas pour les aider dans leur planification à long terme, notamment dans les domaines de l’énergie, l'agriculture, l’environnement bâti et le tourisme. Jusqu’à présent, très peu d’études ont été faites sur le sujet, car la résolution des modèles de climat était insuffisante pour bien représenter les phénomènes météorologiques menant aux précipitations verglaçantes et au grésil. Cette première étude réalisée avec la méthode de Bourgouin, déployée dans le MRCC5, démontre le potentiel de la modélisation régionale à reproduire des événements importants, tel celui de 1998, en plus de produire une climatologie historique acceptable.

Figure 1 : Médiane du nombre annuel d'heures de précipitations mixtes (verglas et grésil) pour la période 1980-2014, simulée par le MRCC5 à 12 km de résolution (à gauche) et observée aux stations d'Environnement et Changement climatique Canada (ECCC) (à droite). Source: Bresson et al. (2017)

Figure 2 : Séries chronologiques entre le 4 janvier 1998 à 0600 UTC et le 10 janvier 1998 à 0600 UTC de la précipitation simulée par le MRC5 pour une tuile avec 12 km de côté, située au sud de Montréal, sous forme de pluie (R), neige (SN), grésil (IP), pluie verglaçante (ZR) et pour le total des précipitations (PR). Les diamants, ronds et étoiles représentent respectivement les occurrences observées de ZR, IP et SN à l'aéroport de Montréal Pierre Elliott Trudeau (YUL) pour la même période. Source: Bresson et al. (2017)

Ce projet est financé par le gouvernement du Québec et répond aux objectifs du Plan pour une économie verte 2030.

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