Évaluation de la neige au sol simulée par le MRCC5 pour la base de données de CROQ

Contexte

L’accumulation de neige au sol peut avoir des répercussions importantes sur de nombreux secteurs, dont l’environnement bâti, le transport, l’énergie, le tourisme, etc. Pour évaluer l'impact des changements climatiques, le climat passé doit être bien connu. Au Québec, surtout au nord de la vallée du St-Laurent, il est difficile de caractériser le climat passé car des observations météorologiques sont éparses dans le temps et dans l'espace, et disponibles que sur de courtes périodes.

Le projet CROQ (Climat reconstruit à Ouranos pour le Québec) a été développé pour produire une base de données historiques, dont la neige au sol, sur l'ensemble de la province, à partir des simulations du modèle régional canadien du climat (MRCC5), adopté à Ouranos et actuellement utilisé pour produire des simulations climatiques régionales.

Objectif(s)

Évaluer la capacité du Modèle régional canadien du climat (MRCC5) à reproduire la neige au sol pour les simulations historiques produites dans le cadre du projet CROQ à une résolution spatiale de 15 km sur le Québec;
Évaluer un ensemble de données historiques de neige afin de mieux cerner l'incertitude sur les observations;
Fournir une étude détaillée et utile aux usagers.

Démarche

Validation de la robustesse du MRCC5 par des études statistiques et comparatives entre différentes simulations produites à Ouranos;
Compilation de données historiques disponibles;
Évaluation de la distribution spatiale de la neige au sol du MRCC5 pour l'ensemble de la province par comparaison avec les observations;
Évaluation de la variation interannuelle à l'aide d'une comparaison aux observations pour chaque année de l'étude (1980-2014) en six points représentant la variété de topographie et climatologie pouvant se retrouver dans cette région.

Résultats

La compilation de différentes bases de données historiques disponibles fait ressortir une disparité dans la répartition spatiale de la neige au sol au Québec, en particulier dans le secteur nord. Ceci démontre la difficulté de dresser un portrait fiable de la neige, sans compter les nombreuses données manquantes. Dans cette étude, nous évaluons la neige au sol simulée par le modèle régional canadien du climat (MRCC5) à une résolution de 15 km sur un domaine couvrant le Québec. La répartition spatiale simulée est comprise dans l’enveloppe des possibilités proposées par l’ensemble d'observations considéré. De plus, dans les zones où l’on trouve un meilleur consensus entre les diverses observations, le MRCC5 produit une bonne estimation tant pour la durée de la saison de neige que pour les maxima de neige au sol.

En comparant aux données de six stations d'Environnement et Changement climatique Canada (ECCC) réparties sur l’est du Canada (Montréal, Kuujjjuak, Kuujjuarapik, St John’s, Wabush Lake et Geraldton), on trouve que le MRCC5 a une bonne cohérence avec les séries annuelles observées du maximum de neige au sol (en équivalent en eau) avec toutefois une légère surestimation. Quant au nombre de jours par année avec de la neige au sol, le MRCC5 reproduit généralement bien la série annuelle observée à chacune des six stations bien qu'une légère surestimation soit constatée.

Figure 1: Nombre de jours annuels de neige au sol (avec un minimum de 4 mm d’équivalent en eau) à la station de Kuujjuarapik (côte Nord du Québec). La simulation du MRCC5 (noir) est comparée aux réanalyses MERRA-2 (vert) et aux données Blended-5 (bleu), en utilisant la tuile la plus proche, ainsi qu'aux observations à la station d'ECCC (violet).

La Figure 1 présente l’exemple de Kuujjuarapik où la variable simulée est comparée aux données issues des réanalyses MERRA-2 (Molod1 et al. 2015), de Blended-5 (un mélange de 5 bases de données; Mudryk2 et al. 2015) et des données à la station d'ECCC. La répartition entre la première (1er août-31 janvier) et la seconde partie de l’hiver (1er février-31 juillet) montre une tendance du modèle à avoir plus de jours neigeux que les observations pour la 1ère partie de l’hiver et un nombre similaire pour la 2nde.

Ces résultats, validés avec les données disponibles, peuvent ainsi servir de base de données pour la neige au sol avec une résolution fine et une couverture homogène sur l’ensemble du Québec.

Retombées pour l'adaptation

La base de données de neige au sol simulée par le MRCC5 à 15 km de résolution et produite dans le cadre du projet CROQ permettra aux membres d'Ouranos de travailler avec des données à plus fine échelle, sur tout le territoire du Québec, tout en ayant connaissance de leurs limitations grâce à l’étude de la robustesse du modèle et de son évaluation avec un ensemble de données observées.

L’article scientifique met en évidence l’importance de travailler sur la variabilité temporelle pour des variables comme la neige au sol, qui peut avoir des comportements très différents d’une année à l’autre, et dont on doit tenir compte dans des études d’adaptation.

Les conclusions de ce projet permettent d’envisager l’utilisation de la neige au sol de CROQ dans d’autres projets, comme par exemple pour l’amélioration de l’étalonnage de modèles hydrologiques et pour l’amélioration de prévisions de crue.