Précipitation maximale probable et crue maximale probable dans des conditions climatiques changeantes

L’hydroélectricité représente environ 63 % de la production d’électricité totale au Canada. La précipitation maximale probable (PMP) et la crue maximale probable (CMP) sont deux critères utilisés dans les analyses de conception et de sécurité des grands barrages et des barrages qui pourraient, en cas de rupture, causer d’importantes pertes humaines et économiques. La CMP est la crue la plus forte produite par une combinaison de conditions hydrologiques et météorologiques, dont une estimation de l’un des événements de précipitation les plus importants pouvant survenir en un endroit particulier dans une certaine période de l’année, soit la PMP.

L’analyse des observations et des projections modélisées de climat futur indique que l’occurrence et la fréquence des événements de précipitations extrêmes augmentent. De plus, de récentes études montrent que la PMP et la CMP sont sensibles aux changements climatiques et l’établissement de projections pour ces variables extrêmes représente un défi de taille pour les chercheurs et les praticiens.

Ce projet vise à fournir aux exploitants de barrages canadiens des estimations crédibles de la précipitation maximisée au moyen de simulations climatiques régionales prenant en compte les changements climatiques (CC). Les hydrologues participants utiliseront ensuite ces estimations pour calculer les CMP sur divers bassins hydrologiques servant à produire de l’énergie.

Améliorer et mettre en œuvre une méthodologie fiable pour évaluer les précipitations maximales à utiliser aux fins de l’évaluation de la CMP dans des conditions climatiques changeantes.

• Passer en revue la littérature sur les estimations de la PMP réalisées à partir de méthodes fondées sur des observations et des modèles prévisionnels de climat et de température.

• Évaluer l’incertitude associée au sous-ensemble des modèles régionaux retenus pour l’étude au moyen des précipitations extrêmes simulées par des modèles globaux et régionaux.

• Fournir un facteur de changement pour le couvert de neige et la séquence de température critique à partir de modèles régionaux de climat.

• Évaluer le changement des CMP à partir des changements de PMP obtenus dans les simulations.

• Déterminer d’éventuelles mesures d’adaptation pour prendre en charge les changements des futures CMP.

La première phase du projet a montré que la CMP historique la plus importante résulte d’un événement de PMP printanière coïncidant avec la fonte d’un important couvert de neige printanier (1/100 ans) et d’une séquence de fonte critique pour les cinq bassins versants étudiés. Les phases suivantes du projet ont donc examiné les CMP produites par cette combinaison critique.

Dans la deuxième phase, les changements projetés à l’horizon 2050 ont été évalués au moyen d’un ensemble de simulations de 14 modèles régionaux de climat (MRC), disponibles à une résolution spatiale de 45-50 km. Les résultats montrent que les changements projetés des variables climatiques liées à la CMP de printemps varient selon le bassin. Le changement médian de la PMP des cinq bassins varie entre -10 % et +20 %, selon le bassin et la durée de la tempête. Pour la plupart des bassins situés dans l’est, les PMP devraient augmenter; pour ceux situés à l’ouest, aucun consensus n’a été dégagé.

Pour le couvert de neige maximal 1/100 ans évalué par les MRC, le changement médian se situe entre -9 % et +8 %, avec des baisses probables pour les bassins du sud et des hausses probables pour le bassin le plus au nord; quant aux bassins du centre, aucun consensus n’a été dégagé. Pour les cinq bassins, le dégel printanier se produirait plus tôt à l’avenir, avec un changement médian compris entre 5,5 et 9 jours.

Figure 1 : Les cinq bassins étudiés

Selon les résultats de la troisième phase, les estimations de la CMP augmenteront en climat futur, mais dans une mesure qui varie grandement selon le bassin, l’expérience et le scénario climatique. Dans les débits de pointe de la CMP, les changements médians varient entre -0,8 % et +20 %; l’étendue des changements se situe entre -25 % et +90 %, selon les bassins et les scénarios climatiques. En général, les changements dans le volume total de la CMP sont moins extrêmes que ceux des débits de pointe et, dans certains cas, les réductions projetées du couvert de neige compensent en partie les hausses projetées de la PMP.

Bien que les résultats indiquent que les valeurs futures de CMP sont appelées à augmenter en raison des CC, les résultats ne montrent pas clairement que les investissements requis en réponse à ces événements improbables sont justifiés dans tous les cas. Étant donné le degré élevé d’incertitude des projections de CMP individuelles par rapport aux changements médians projetés, il a été déterminé que des mesures d’adaptation non-structurelles et réglementaires offrent le meilleur moyen de prendre en charge les impacts possibles des CC sur le risque de CMP.

Les participants ont également souligné le mérite d’analyses fondées sur le risque pour déterminer le volume d’eau maximal qu’un ouvrage donné devrait être tenu de prendre en charge.

Figure 2 : Diagramme de la méthodologie développée et appliquée dans ce projet à partir des sorties de modèles régionaux de climat pour évaluer les changements projetés de la CMP sur les cinq bassins à l’étude. Source : Gervais, Manitoba Hydro, 2015.

• Centre d’expertise hydrique du Québec (CEHQ)

• Hydro-Québec

• Institut national de la recherche scientifique Eau-Terre-Environnement (INRS-ETE)

• Manitoba Hydro

• Ontario Power Generation

• Rio Tinto