Reconstitution des débits du bassin de la rivière Abitibi des 200 dernières années et projections des changements climatiques

Pour mieux évaluer les impacts potentiels des changements climatiques, il faut comprendre comment les facteurs liés au climat affectent le système hydrologique. La hausse des températures et les changements dans les régimes de précipitations (sécheresses et crues) projetés pourront avoir d’importantes conséquences sur la production hydroélectrique du bassin de la rivière Abitibi. 

L’un des principaux obstacles à l’analyse des risques liés aux crues est l’absence de relevés instrumentaux bien distribués spatialement et couvrant plusieurs années. Dans les régions nordiques, les stations de mesures hydrologiques et météorologiques sont peu nombreuses, et rares sont celles en service depuis plus d’une soixantaine d’années. 

Les séries temporelles qui en découlent sont donc relativement courtes, d’où la difficulté de faire des évaluations précises des risques liés aux crues exceptionnellement rares et intenses. Compte tenu de ces limites, l’élaboration de paléodonnées est une avenue prometteuse pour l’évaluation de la variabilité naturelle, des événements extrêmes et des changements à long terme des systèmes climatique et hydrologique. 

Ce projet s’appuie sur les récentes percées de la dendrohydrologie et de la dendroclimatologie pour reconstituer la série des débits de crues de la rivière Abitibi remontant plus loin dans le passé que les relevés instrumentaux. 

Photo : UWDEL 2017

• Produire une reconstitution de 200 dernières années des débits du bassin de la rivière Abitibi à partir de relevés dendrochronologiques;  

• Évaluer la possibilité d’identifier les périodes de sécheresse au cours de la période pré-instrumentale; 

• Comprendre l’influence des mécanismes atmosphériques sur la variabilité annuelle des débits;  

• Évaluer l’influence des changements climatiques sur l’hydrologie future; 

• Faciliter l’intégration des résultats de la recherche dans les approches de gestion des réservoirs.  

• Reconstitution d’une série de 200 ans des débits de printemps de la rivière Harricana à partir de l’étude des cernes de croissance de frênes noirs situés dans la plaine inondable du lac Duparquet; 

• Évaluation de la cohérence spatiale du signal de crue de printemps;  

• Estimation de l’influence de la gestion des barrages sur les anneaux de croissance;  

• Reconstitution des températures printanières; 

• Estimation des tendances observées et projetées sur les débits de printemps de la rivière Harricana;  

• Comparaison et évaluation de différentes approches d’apprentissage automatique pour soustraire l’effet des barrages sur les débits observés;  

• Modélisation hydrologique du bassin versant de la rivière Abitibi. 

L’analyse de la signature anatomique des inondations dans les cernes de croissance des frênes noirs de la plaine inondable du lac Duparquet a permis de reconstituer le débit de printemps de la rivière Harricana de 1771 à 2016 (voir Figure). Le projet a pu établir que le signal d’inondation mesuré au lac Duparquet est cohérent avec les débits mesurés des quatre bassins versants situés plus au nord, au Québec et en Ontario. Les analyses permettent également de discerner l'effet régulateur des barrages, et dans une certaine mesure, de renaturaliser les débits de printemps. Les résultats confirment également que les années 1870 marquent la fin du petit âge glaciaire au Québec, et que la fréquence et l’intensité des inondations augmentent depuis.  

Les analyses permettent non seulement d’établir clairement que les inondations laissent des traces distinctives dans les cernes de croissance du frêne noir, mais que d’autres essences d’arbres à pores diffus ont également le potentiel d’enregistrer les inondations majeures. Ces résultats laissent entrevoir la possibilité d’appliquer la méthodologie à d’autres bassins versants plus au sud. La méthode ne permet toutefois pas de reconstituer les épisodes de sécheresses estivales.  

En plus des reconstitutions historiques, le projet s’est attardé à la modélisation hydrologique du bassin versant. Différentes approches d’apprentissage automatique ont été comparées afin d’identifier une méthode efficace permettant de renaturaliser les séries de débits affectés par les ouvrages de contrôle. Les travaux futurs viseront à intégrer les outils de reconstitutions dendrochronologiques avec ceux de modélisation hydrologique afin de guider les décisions en matière d’adaptation aux changements climatiques.  

Fig 1 Reconstitution du débit de printemps (15 avril au 30 juin) de la rivière Harricana entre 1771 et 2016 (ligne noire). La ligne rouge trace la moyenne mobile sur 10 ans, et la zone en gris représente l’intervalle de confiance pour une déviation standard. Les points rouges et bleus marquent les débits à plus de 1.5 déviation standard de la moyenne (ligne horizontale).

• RIISQ

• Institut de recherche sur les forêts (IRF)

• UQAT

• Organisme de bassin versant Abitibi-Jamésie (OBVAJ)

• Ressources naturelles Canada (RNCan)

• Université de Sherbrooke

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