Impacts des changements climatiques sur le régime des tempêtes et les niveaux d’eau extrêmes dans la baie d’Hudson, la Baie James et le détroit d’Hudson

Les tempêtes dans la région de la baie d’Hudson et de la baie James causent des variations de niveau d’eau qui peuvent affecter la sécurité des communautés locales, la durabilité des infrastructures côtières et les activités de navigation en général. Or, très peu de données sont disponibles sur les niveaux d’eau dans cette région, et en particulier de longues séries continues d’observations. Faute de données, il est impossible de produire des statistiques fiables sur les niveaux d’eau. Ce manque de données pose d’importants problèmes pour la conception et l’entretien des infrastructures côtières et l’évaluation des risques liés aux inondations marines et à l’érosion côtière.

De plus, des recherches récentes indiquent que les changements climatiques auront un impact important sur les régimes des tempêtes et sur le niveau moyen de la mer dans cette région, d’où un besoin de données additionnelles sur le sujet afin d’éviter des événements tels que les noyades, les échouements de canoës et de bateaux, les dommages aux infrastructures et l’érosion du rivage.

• À l’aide d’un modèle océanique, produire des séries chronologiques synthétiques de niveau d’eau et des statistiques d’extrêmes en climat actuel (1979-2013) et des projections en climat futur (2041-2099) dans la baie James, la baie d’Hudson et le Détroit d’Hudson;

• Améliorer la compréhension des impacts des changements climatiques sur le régime des tempêtes et sur les niveaux d’eau.

• Modélisation des niveaux d’eau pour la période 1979-2013 avec un modèle numérique hydrodynamique et identification des épisodes de niveaux extrêmes (plus fortes surcotes et décotes) sur vingt-trois sites de référence de la baie James, la baie d'Hudson et le Détroit d'Hudson;

• Développement des algorithmes et des protocoles identifiant les tempêtes majeures et leurs caractéristiques dans la zone d’étude;

• Validation des résultats des trajectoires des tempêtes (comparaison observations simulations);

• Application des algorithmes et des protocoles validés à des modèles climatiques (tempêtes futures–2041-2099);

• Comparaison de tempêtes passées (1979-2013) et futures (2041-2099) aux conditions de vagues et niveaux d’eau simulés.

La modélisation hydrodynamique a permis de produire des séries synthétiques de niveaux d’eau quotidiens comprenant la marée, le résidu non-tidal et le niveau total pour la période 1979 à 2013 à chacun des 23 sites. Par la suite, les épisodes de niveaux extrêmes pendant lesquels les plus fortes surcotes et décotes se sont produites dans cinq communautés (Churchill, Rupert, Umiujaq, Ivujivik et Quaqtaq) entre 1979 et 2013 ont été identifiés en utilisant les séries synthétiques de niveaux d’eau non-tidaux, c’est-à-dire sans la marée (Figure 1).

Figure 1. Série chronologique horaire de niveaux d’eau extrêmes sans la marée à l’automne 2012 à l’Ile Stag, dans la baie de Rupert. On note que le modèle reproduit assez bien les observations, augmentant le niveau de confiance pour utiliser les séries synthétiques.

Cela a permis de confirmer que les surcotes et décotes importantes se produisent surtout à l’automne sauf dans le nord de la baie d’Hudson et dans le détroit d’Hudson où elles se produisent en partie en hiver. La proportion des décotes hivernales augmente du centre de la baie d’Hudson en direction de Quaqtaq dans le détroit d’Hudson. À Quaqtaq, même les surcotes se produisent en partie en hiver et les décotes sont majoritairement hivernales.

Les trajectoires et tous les paramètres caractérisant les tempêtes correspondant à ces sites ont été aussi identifiés, grâce à une application web permettant de localiser, en quelques secondes, les trajectoires complètes de toutes les tempêtes et dépressions atmosphériques importantes se déplaçant en Amérique du nord, y compris l’Arctique et une partie de l’Atlantique nord (Figure 2).

Figure 2. Application qui décrit les propriétés des trajectoires des systèmes cycloniques ayant circulé au-dessus de l’Amérique du nord de 1979 à 2013.

Les résultats obtenus ont confirmé que chaque fois que se produit une surcote importante, une tempête traverse la zone d’étude. Toutefois, les tempêtes qui génèrent des surcotes dans cette région ne sont pas les mêmes à tous les sites. Par exemple, une tempête peut produire une surcote majeure de près de 2 mètres dans la baie de Rupert (Île Stag) mais avoir très peu d’effet à Churchill.

Les décotes sont aussi associées à des tempêtes, mais le lien est moins direct et il est probable que la présence de forts anticyclones (crêtes de haute pression atmosphérique) joue un rôle prépondérant. Les projections climatiques ont permis de montrer que la fréquence des surcotes et des décotes causée par les tempêtes augmentent dans la zone d’étude en climat futur.

En outre, la saison des surcotes et décotes (jusqu’ici limitée à l’automne) s’étendra à l’hiver. Dans le sud de la baie James, il est par contre anticipé une légère diminution des surcotes. La baisse du niveau de la mer (ajustement isostatique postglaciaire) atténue l’impact de la hausse de surcotes, mais accentue celle des décotes.

• Groupe Lasalle Consultants

• Ministère des Transports du Québec