Production de scénarios climatiques pour l'arctique canadien à l'aide de méthodes de post-traitement améliorées

Fournir de l’information et des services climatiques dans l’Arctique canadien représente un défi important. En effet, notre capacité à caractériser le climat arctique actuel et passé est limitée compte tenu du petit nombre de stations d’observation ce qui se traduit par de grandes différences entre les divers produits d’observation (réanalyses, données interpolées, etc.).

De plus, d’importantes différences quant à l’amplitude et l’horizon d’émergence du signal de changement climatique dans l’Arctique sont observés selon les modèles climatiques notamment à cause de la complexité de certains processus de rétroaction en jeux. En conséquence, le post-traitement, soit la construction de scénarios climatiques où les informations simulées sont corrigées par des données observées, est une tâche importante. Malgré le fait que plusieurs projets antérieurs aient apporté des contributions majeures dans le domaine, de nombreux défis, lacunes et incertitudes liés à l’élaboration des scénarios climatiques demeurent, par exemple pour les extrêmes, les vents, ainsi que les zones côtières et maritimes.

• Évaluer et identifier les jeux de données les plus performants pour caractériser le climat actuel de l’Arctique canadien;

• Construire des scénarios climatiques basés sur les simulations climatiques les plus récentes et les méthodes de post-traitement les plus avancées;

• Calculer des indicateurs climatiques et les fournir les résultats aux autres projets reliés aux études IRIS d’ArcticNet.

• Développement de méthodes d’ajustement statistique univariées pour le vent aux sites côtiers bénéficiant d’observations in situ, et pour le vent des zones marines où d’autres ensembles de données de référence ont été utilisés;

• Évaluation de l’impact de l'incertitude observationnelle sur les scénarios de température et de précipitations;

• Développement de méthodes considérant les corrélations entre les variables atmosphériques, afin de mieux évaluer certains impacts des changements climatiques, notamment sur la dynamique des vagues et de la glace de rive;

• Caractérisation des moyennes et des extrêmes journaliers de température et de précipitation dans les produits d'observation, les simulations et les scénarios climatiques.

Des cartes du climat de référence (1980-2004) ont été créées pour 51 indices climatiques (21 liés à la température, 12 à la précipitation totale, 9 à la précipitation sous forme liquide et solide, 5 au couvert de neige et 5 au vent). La figure 1 donne l’exemple de la température annuelle moyenne.

Figure 1: Climat de référence (1980-2004) pour la température annuelle moyenne en °C (réanalyse AgMERRA). Le diagramme en violon (DV) à gauche présente les biais entre toutes les paires de valeurs aux stations et les tuiles AgMERRA les plus proches. La valeur apparaissant en haut du DV correspond à la moyenne aux stations de la température moyenne annuelle. Les lignes horizontales du DV correspondent au biais de chaque paire station/tuile.

Des cartes des changements simulés pour la région IRIS-4 aux horizons 2040-2069 et 2070-2099 ont également été produites pour tous les indices. Les simulations de l’ensemble Coordinated Regional Climate Downscaling Experiment (CORDEX) combinant différents modèles régionaux et globaux ont été utilisées. La figure 2 présente un exemple de cartes pour la précipitation moyenne des mois de juin-juillet-août à l’horizon 2070-2099 pour le scénario d’émissions RCP 8.5 et montre que le nord du Québec connaîtra des changements importants d’ici la fin du siècle. Les changements les plus importants concernent des indices hivernaux (p. ex. fraction annuelle de précipitation sous forme solide, nombre de jours de gels, durée du couvert nival) et les extrêmes (p. ex. 99e percentile des précipitations journalières, précipitations extrêmes ou fréquence de nuits chaudes). L’impact des changements climatiques sur le régime de glace et de vagues a ausssi été analysé. Le climat maritime côtier connaitra très vraisemblablement de profondes modifications au cours du siècle à venir. La période avec couvert de glace diminuera de façon marquée faisant en sorte que les forts vents d’automne et du printemps seront plus susceptibles de générer des vagues ayant un impact important sur la côte.

Plusieurs cartes ont été produites montrant l’évolution en climat futur de divers indices du climat côtier (p. ex. couverture maximale annuelle de glace, date de début et de fin du couvert de glace, hauteur de vagues moyennes).

La figure 3 présente un exemple de résultat pour les hauteurs moyennes de vagues. Les augmentations de hauteurs de vagues s’expliquent par une période sans glace plus longue propice à la génération de vagues plus importantes plus tôt au printemps et plus tard à l’automne.

Figure 2: Changements des précipitations moyennes des mois de juin-juillet-août entre la période de référence (1980-2004) et la période 2076-2100 pour le scénario d’émissions RCP 8.5 (mm/jr). La carte centrale montre la médiane des changements simulés à chaque tuile. Les tuiles où au moins 10% des simulations sont en désaccord sur le signe du changement (positif ou négatif) sont marquées d’un ‘x’. Les deux petites cartes secondaires montrent la dispersion des résultats entre les simulations. La carte ‘Upper bound’ correspond à la simulation projetant le plus grand changement moyen sur l’ensemble du territoire alors que la carte ‘Lower bound’ correspond à la simulation projetant le plus faible changement annuel. Les lignes horizontales du DV correspondent au biais de chaque paire station/tuile.

Figure 3: Changements entre les périodes futures (2076-2100) et la période de référence (1980-2004) de la moyenne (a) annuelle et (b) hivernale de la hauteur moyenne des vagues. Les cartes principales montrent les médianes des valeurs simulées à chaque tuile. Les deux petites cartes secondaires montrent la dispersion des résultats entre les simulations. Les cartes ‘Upper bound’ correspondent aux simulations projetant les plus grands changements moyens sur l’ensemble du territoire alors que les carte ‘Lower bound’ correspondent aux simulations projetant les plus faibles changements moyens.

• Centre d’études nordiques (CEN)

• Environnement et Changement climatique Canada