Sélection et post-traitement des sorties de modèles climatiques pour construire un ensemble de scénarios climatiques standards

Tel qu’énoncée dans la Stratégie gouvernementale d’adaptation aux changements climatiques 2013-2020 du Québec, la volonté de s’adapter aux changements climatiques est présente dans un nombre croissant de secteurs. Ceci entraîne une hausse de la demande en scénarios climatiques pour des secteurs d’activités souvent inter-reliés.

Afin de satisfaire à cette demande croissante et d’assurer la mise à disponibilité de scénarios climatiques répondant à plusieurs études en vulnérabilités, impacts et adaptation (VIA), un ensemble de scénarios standards a été produits pour la province du Québec. Tout en étant de taille conviviale pour les usagers, cet ensemble couvre la gamme des changements attendus pour la température et la précipitation au Québec.

• Générer un ensemble de scénarios standards répondant à plusieurs études VIA afin de faciliter les comparaisons entre les secteurs d’application;

• Réduire le nombre de scénarios climatiques nécessaires aux études VIA;

• Assurer une couverture optimale des changements projetés sur le Québec pour la température et la précipitation;

• Rendre plus efficace la production et la livraison de scénarios climatiques.

• Inventaire des demandes en scénarios climatiques afin d’identifier les besoins récurrents;

• Analyse par grappe afin de sélectionner un ensemble de simulations climatiques du Coupled Model Intercomparison Project Phase 51 ;

• Calibration des paramètres d’ajustement par quantiles (méthode 1D) des séries quotidiennes de chaque modèle climatique sur la base des données d’observations quotidiennes interpolées sur grille à 10km2 ;

• Application des paramètres d’ajustement sur les séries quotidiennes de chaque simulation climatique de 1961 à 2100

Sélection de simulations 

À partir de l’ensemble complet de simulations CMIP5 disponibles (RCP 4.5 & 8.5), une sous-sélection de 22 simulations a été réalisée (tableau 1). La gamme des changements projetés entre la sélection et l’ensemble original a été statistiquement validée sur plusieurs régions en Amérique du Nord (figure 1).

Tableau 1. Simulations retenues par la sélection par grappe

Figure 1. Zones de validation de la couverture des incertitudes (rectangles et points gris) et l’étendue des données produites à ce jour (rouge)

Les résultats indiquent que la distribution des changements projetés offerte par la sélection n’est jamais statistiquement différente de celle de l’ensemble complet (15 régions x 36 critères x 2 horizons futurs avec un α=0.05). Les variables de validation incluent des changements mensuels projetés dans les températures maximales et minimales, ainsi que dans les précipitations totales sur deux horizons futurs (2041 à 2070 et 2071 à 2100).

Post-traitement

Le post-traitement appliqué sur les sorties brutes des modèles climatiques vise à raffiner l’échelle spatiale des scénarios climatiques et à corriger les biais systématiques dans les produits de simulations selon les quantiles. La distribution statistique des variables de température maximale et minimale, ainsi que les précipitations totales journalières est ajustée pour concorder avec les données d’observation sur grilles. Une moyenne mobile de 30 jours est utilisée, ce qui permet de prendre en compte les variations de biais à l'intérieur du cycle annuel. La méthode préserve les tendances de long terme produites par chacune des simulations climatiques.

Limitations

Les données d’observations interpolées sur grille utilisées pour le post-traitement représentent une approximation du climat historique actuel, et peuvent comporter des biais aux altitudes élevées ou encore là où la densité des stations météorologiques est faible. Ces données sont également peu fiables pour la caractérisation des valeurs de précipitations extrêmes quotidiennes à fine échelle spatiale.

Ces limites d’utilisation seront aussi présentes dans les scénarios climatiques. De plus, la couverture de la gamme des changements offerte par les projections retenues par rapport à l’ensemble original a été validée seulement pour les changements dans les moyennes mensuelles de trois variables climatiques. Ceci ne garantit pas nécessairement une couverture adéquate en termes de changements de valeurs extrêmes ou dans d’autres indices climatiques.

• École de technologie supérieure (ÉTS)