Post-traitement des projections de précipitations extrêmes sur le Québec méridional pour une utilisation en hydrologie à des fins d’estimation de l’impact des changements climatiques sur les inondations

Le projet gouvernemental INFO-Crue, sous la responsabilité du ministère de l’Environnement et de la Lutte contre les changements climatiques, de la Faune et des Parcs (MELCCFP), vise à outiller le Québec par rapport aux risques d’inondations. Un des outils utilisés à cette fin est une nouvelle édition de l’Atlas hydroclimatique du Québec méridional, dont la grande nouveauté du point de vue climatique est l’inclusion de modèles régionaux des ensembles NA-CORDEX et ClimEx dans le but entre autre de mieux représenter les changements projetés aux crues causées par des précipitations extrêmes. Or, la méthode de post-traitement par quantiles utilisée à Ouranos n’est pas optimisée pour adéquatement corriger les queues de distribution des précipitations.

Ce projet avait donc pour but de développer une technique de post-traitement paramétrique des précipitations extrêmes des modèles climatiques, en opérationnalisant des travaux déjà en cours à Ouranos et à la Polytechnique Montréal.

• Produire une information sur grille qui permet de mieux prendre en compte les précipitations extrêmes observées aux stations.

• Développer et implémenter une méthodologie paramétrique de post-traitement des queues de distribution.

• Produire les scénarios climatiques de l’édition 2020 de l’Atlas hydroclimatique du Québec méridional.

• Mise à jour des travaux de Jalbert, Perreault, & Genest (2019) : Calcul de lois d’extremum généralisées (GEV) sur les stations d’Environnement Canada, puis interpolation des paramètres des GEV sur une grille à 0.11° de résolution.

• Développement d’une méthode de post-traitement paramétrique des queues de distribution à l’aide d’une distribution de Pareto généralisée (DPG). 

• Transformation des paramètres de GEV vers une forme compatible avec les DPG.

• Post-traitement par quantile des précipitations et des températures de 99 simulations CMIP5, de 31 simulations NA-CORDEX et de 50 simulations ClimEx.

• Correction des queues de distribution des précipitations à l’aide de la méthode DPG (nouvelle technique mixte de post-traitement).

Un ensemble de 180 scénarios climatiques a été créé pour le Québec. Ces scénarios intègrent une nouvelle technique de post-traitement paramétrique qui a été développée pour corriger les queues de distribution des précipitations simulées à l'aide d'une distribution de Pareto généralisée (DPG). Cette nouvelle technique est assez flexible pour s'intégrer à la chaîne de post-traitement par quantiles utilisée de manière opérationnelle à Ouranos (Figure 1).

Figure 1 : Schématisation de la méthode de post-traitement mixte des précipitations. Les boîtes en vert représentent les ajouts à la méthode de post-traitement par quantiles utilisée de manière opérationnelle à Ouranos. (Roy et al. 2020, article en développement).

Les résultats démontrent que la nouvelle technique de post-traitement mixte permet de mieux maintenir la distribution des queues précipitation simulées par les modèles climatiques, tout en corrigeant les biais potentiels d'une manière plus robuste. Par défaut, cette technique de post-traitement paramétrique utilise les paramètres GEV produits par Jalbert, Perreault, & Genest (2019), mais il est également possible d’utiliser directement des données observées interpolées sur grille, voire de corriger les données observées sur grille à l’aide des GEV avant de les intégrer dans la chaîne de post-traitement. Cette dernière option a été utilisée dans le cadre du projet et s’avère moins robuste que l’utilisation directe des paramètres GEV, parce qu’elle est sensible aux artéfacts de la grille observée, mais surpasse tout le même le post-traitement quantile-quantile.

Marco Braun, Ouranos