100
Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik Produit par Ouranos Pour le Ministère des Forêts, de la Faune et des Parcs Rapport préparé par : Isabelle Charron Ph.D. OCTOBRE 2015 Version finale

Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques

  • Upload
    others

  • View
    1

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional du

Nunavik

Produit par Ouranos

Pour le Ministegravere des Forecircts de la Faune et des Parcs

Rapport preacutepareacute par

Isabelle Charron PhD

OCTOBRE 2015

Version finale

RENSEIGNEMENTS GEacuteNEacuteRAUX SUR LE PROJET

Numeacutero de projet 40032

Titre du projet Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave

lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du

Nunavik

Nom du gestionnaire de projet Diane Chaumont Ouranos

Nom du chercheur principal Isabelle Charron PhD Ouranos

Date de soumission du rapport 29 septembre 2015

Date de commencement et

drsquoachegravevement du projet

15 septembre 2014-15 septembre 2015

Organismes partenaires et

repreacutesentants identifieacutes comme

collaborateurs principaux

Ouranos Patrick Grenier Caroline Larriveacutee Jean-Pierre

Savard Seacutebastien Biner

Environnement Canada Ross Brown

MDDELCC Eacuteric Larriveacutee

IREQ Freacutedeacuteric Guay

INRS-ETE Alain Mailhot

RNCanSCF Dan McKenney

CENArcticNet Carl Barrette

Membres du comiteacute de suivi Jean-Franccedilois Bergeron (MFFP) Claude Morneau (MFFP)

Eacuteric Larriveacutee (MDDELCC) Geneviegraveve Labrie (MDDELCC)

Anick Guimond (MTQ) Yvon Jodoin (MSP) Diane Frappier

(MAMOT) Jean-Franccedilois Gravel (SHQ) Michael Barrett

(ARK) Catherine Pinard (ARK) Jocelyn Gosselin (MFFP)

Maxime Beacutelanger (MERN)

Citation suggeacutereacutee Charron I (2015) Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional du Nunavik

Ouranos Montreacuteal 86pp

REMERCIEMENTS

Lrsquoauteure souhaite remercier le Ministegravere des Forecircts de la Faune et des Parcs (MFFP) qui

a assureacute le financement de ce projet Un remerciement particulier est offert agrave M Jean-

Franccedilois Bergeron qui a offert une aide preacutecieuse afin de coordonner les rencontres et

discussions entre les partenaires impliqueacutes dans ce projet Nous remercions eacutegalement

les membres du comiteacute de suivi ainsi que les collaborateurs du projet qui ont fourni des

avis servant agrave bonifier les reacutesultats preacutesenteacutes dans ce document

Des remerciements particuliers sont offerts agrave M Eacuteric Larriveacutee de la Direction du suivi de

lrsquoeacutetat de lrsquoenvironnement au ministegravere du Deacuteveloppement durable de lrsquoEnvironnement

et de la Lutte contre les changements climatiques (MDDELCC) pour son aide avec lrsquoanalyse

des bioclimats agrave M Pierre-Yves St-Louis du groupe Climatologie amp gestion des donneacutees

du MDDELCC pour lrsquoobtention des donneacutees drsquoobservations aux stations au nord du

Queacutebec ainsi qursquoagrave M Maxime Beacutelanger et M Freacutedeacuteric Guay pour leur apport dans la

production drsquoune cartographie conforme aux normes de ce ministegravere Nous remercions

aussi M Ross Brown drsquoEnvironnement Canada pour ses preacutecieux conseils qui ont

largement guideacute lrsquoanalyse des bases de donneacutees de neige ainsi que messieurs Vincent

Brodeur et Philippe Raymond du MFFP qui ont offert des commentaires sur le rapport

final du projet Lrsquoeacutetat des connaissances sur les vents repose en grande partie sur les

travaux drsquoHeacutelegravene Cocircteacute drsquoOuranos que nous tenons aussi agrave remercier

Enfin merci agrave deux collegravegues de lrsquoeacutequipe Sceacutenarios et Services climatiques chez Ouranos

soit agrave Blaise Gauvin St-Denis qui a teacuteleacutechargeacute les donneacutees et partageacute son expertise sur les

bases de donneacutees climatiques ainsi qursquoagrave Travis Logan pour la preacuteparation du Tome 2 de

ce rapport

Les coucircts relatifs aux travaux sont assumeacutes par le Ministegravere des Forecircts de la Faune et des

Parcs dans le cadre de la mise en œuvre du Plan drsquoaction 2013-2020 sur les changements

climatiques du Gouvernement du Queacutebec ainsi que par Ouranos

SOMMAIRE EXEacuteCUTIF

Le territoire nordique du Queacutebec possegravede un grand potentiel de deacuteveloppement

susceptible drsquoecirctre exploiteacute au cours des prochaines deacutecennies Pour bien encadrer ces

activiteacutes eacuteconomiques et les infrastructures qui les soutiennent il est important de

comprendre et caracteacuteriser le climat reacutegional actuel ainsi que son eacutevolution Ceci est aussi

primordial pour la protection de lrsquoenvironnement biophysique la peacuterenniteacute des

infrastructures existantes et lrsquoidentification des vulneacuterabiliteacutes socio-eacuteconomiques de la

reacutegion

Lrsquoidentification et lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes lieacutees au climat de mecircme que la recherche

de solutions drsquoadaptation pour faire face agrave son changement requiegraverent des donneacutees sur

le climat reacutecent en premier lieu puis sur le climat futur Or pour caracteacuteriser le climat

reacutecent la disponibiliteacute de seacuteries de donneacutees drsquoobservations suffisamment longues et bien

reacuteparties sur le Queacutebec nordique srsquoavegravere un enjeu majeur En effet alors qursquoon peut

compter depuis longtemps sur un reacuteseau de stations meacuteteacuteorologiques relativement

important dans le sud du Queacutebec celui du nord est peu dense et principalement localiseacute

le long de la cocircte Afin de pallier la rareteacute des observations dans la reacutegion nordique il est

possible de compter sur quelques jeux de donneacutees alternatifs soit les donneacutees interpoleacutees

par krigeage des stations existantes ou encore les donneacutees de reacuteanalyses Pour ce projet

le mandat drsquoOuranos eacutetait centreacute sur lrsquoeacutevaluation des diffeacuterentes sources de donneacutees

alternatives afin de mieux caracteacuteriser le climat reacutecent (1981-2010) sur le territoire

nordique queacutebeacutecois au nord du 55e parallegravele Un second objectif visait agrave eacutevaluer le

potentiel des reacuteanalyses pour lrsquoestimation des quantiles de pluies extrecircmes

Potentiel des reacuteanalyses

Compareacutees aux autres types de donneacutees les reacuteanalyses offrent un avantage

certain pour calculer les indicateurs climatiques drsquointeacuterecirct et produire une

cartographie du climat du Nunavik

Lrsquointeacuterecirct drsquoappliquer un post-traitement sur les reacuteanalyses et de les utiliser pour

lrsquoestimation des intensiteacutes de pluies extrecircmes dans le nord du Queacutebec est aussi

deacutemontreacute

Lrsquoavantage drsquoappliquer un post-traitement sur les reacuteanalyses est relieacute au faible

nombre de stations meacuteteacuteorologiques et de lrsquoimmensiteacute du territoire nordique

Indicateurs climatiques

Plus drsquoune centaine de cartes drsquoindicateurs cleacutes ont eacuteteacute produites et le calcul de

lrsquoeacutevolution des indicateurs sur une peacuteriode de reacutefeacuterence de 1981 agrave 2010 a eacuteteacute fait En

reacutesumeacute lrsquoanalyse montre que pour cette peacuteriode

les tempeacuteratures moyennes annuelles augmentent

la dureacutee de la saison sans gel srsquoallonge

le nombre annuel drsquoeacuteveacutenements de gel-deacutegel change peu mais tend agrave augmenter

agrave lrsquoautomne et diminuer au printemps

la moyenne annuelle des degreacutes-jours de gel diminue

la moyenne annuelle des degreacutes-jours de deacutegel augmente

la saison de croissance srsquoallonge

la moyenne annuelle des degreacutes-jours de croissance augmente

la longueur des peacuteriodes ougrave la tempeacuterature quotidienne moyenne oscille autour

de 0degC est agrave la hausse agrave lrsquoautomne mais agrave la baisse au printemps

les preacutecipitations totales annuelles sont agrave la hausse

les preacutecipitations liquides annuelles sont geacuteneacuteralement agrave la hausse avec une

augmentation plus marqueacutee agrave lrsquoautomne

les preacutecipitations solides annuelles changent peu bien qursquoune leacutegegravere baisse est

visible principalement lieacutee agrave des diminutions plus importantes au printemps et agrave

lrsquoautomne

la fraction de neige diminue annuellement

lrsquoeacutequivalent en eau de la neige est stable et la dureacutee du couvert nival a diminueacutee

En contrepartie notre analyse met en lumiegravere le manque important de donneacutees

drsquoobservations autant pour les variables de tempeacuteratures de preacutecipitations de neige au

sol que pour drsquoautres variables utiles telles que le vent et le deacutebit des riviegraveres Ces

observations sont neacutecessaires pour eacutevaluer de faccedilon plus robuste le potentiel des divers

jeux de donneacutees alternatives

Extrecircmes de preacutecipitations

Trois reacuteanalyses ERA CFSR et MERRA sont utiliseacutees pour produire des cartes de

preacutecipitations extrecircmes sur le territoire

les reacuteanalyses preacutesentent des biais parfois importants pour les valeurs de

preacutecipitations extrecircmes toutefois la distribution spatiale des valeurs des

reacuteanalyses colle tregraves bien au patron suggeacutereacute par les valeurs aux stations

lrsquoapplication drsquoun post-traitement visant agrave corriger les biais des reacuteanalyses a

permis une ameacutelioration sensible des reacutesultats

les hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations sur 1 jour avec une peacuteriode de

retour de 2 ans et de 20 ans preacutesentent un leacuteger gradient sud-nord sur le territoire

avec des valeurs moins abondantes sur lrsquoextrecircme nord selon les diffeacuterentes

combinaisons de reacuteanalyses

Bioclimats

Une mise agrave jour de la cartographie des bioclimats au nord du 55iegraveme parallegravele a eacuteteacute

effectueacutee avec des donneacutees de 1981 agrave 2010 et offre un portrait plus deacutetailleacute que celui

preacutesenteacute en 2001 qui eacutetait baseacute sur des donneacutees drsquoobservations aux stations pour la

peacuteriode 1966 agrave 1996

Les nouvelles cateacutegories aident agrave deacutecrire avec plus de preacutecision certains eacuteleacutements

climatiques et topographiques importants tels que la reacutegion montagneuse agrave la

frontiegravere du Labrador

La zone subpolaire a pris de lrsquoexpansion au nord tandis que la zone polaire est

moins eacutetendue

Les preacutecipitations sont plus importantes sur tout le territoire comparativement agrave

la carte drsquoorigine

Important agrave retenir

Bien que nous ayons produit de nombreuses cartes drsquoindicateurs et revu la distribution

des bioclimats pour le nord du Queacutebec il faut mettre les utilisateurs de cette information

en garde par rapport aux incertitudes associeacutees En effet les eacutecarts entre les reacuteanalyses

particuliegraverement pour les preacutecipitations liquides et sous forme de neige deacutemontrent agrave

quel point les incertitudes sur lrsquoinformation climatique du nord queacutebeacutecois demeurent

grandes Il nous est toujours impossible de favoriser lrsquoune ou lrsquoautre des reacuteanalyses

eacutetudieacutees en grande partie agrave cause du manque de donneacutees drsquoobservations qui pourraient

servir agrave valider les jeux de donneacutees Il faut donc utiliser lrsquoinformation preacutesenteacutee ici de

faccedilon prudente

Projet 20043

Projet 20043 viii

TABLE DES MATIEgraveRES

RENSEIGNEMENTS GEacuteNEacuteRAUX SUR LE PROJET II

REMERCIEMENTS III

SOMMAIRE EXEacuteCUTIF IV

TABLE DES MATIEgraveRES VIII

LISTE DES FIGURES X

LISTE DES TABLEAUX XIII

LISTE DES ABREacuteVIATIONS ET DES SIGLES XIV

CHAPITRE 1 INTRODUCTION 1

11 MISE EN CONTEXTE 1

12 OBJECTIFS 5

CHAPITRE 2 DONNEacuteES INDICATEURS CLIMATIQUES ET BIOCLIMATS 6

21 DONNEacuteES 6

22 INDICATEURS CLIMATIQUES 10

22 BIOCLIMATS 15

CHAPITRE 3 MEacuteTHODOLOGIE 19

31 PEacuteRIODE SEacuteLECTIONNEacuteE POUR LE CLIMAT DE REacuteFEacuteRENCE 19

32 SEacuteLECTION DES JEUX DE DONNEacuteES ndash TEMPEacuteRATURES ET PREacuteCIPITATIONS 19

321 Reacutesolution et vintage des jeux de donneacutees 19

322 Validation avec les donneacutees aux stations 20

33 SEacuteLECTION DES JEUX DE DONNEacuteES ndash COUVERT DE NEIGE 23

34 FORMATS DE PREacuteSENTATION DES INDICATEURS CLIMATIQUES 24

341 Cartographie 24

342 Tableau synthegravese et seacuteries temporelles 25

35 DISTRIBUTION DES BIOCLIMATS 25

CHAPITRE 4 REacuteSULTATS 26

Projet 20043

Projet 20043 ix

41 SEacuteLECTION DES JEUX DE DONNEacuteES ndash TEMPEacuteRATURES ET PREacuteCIPITATIONS 26

42 SEacuteLECTION DES JEUX DE DONNEacuteES ndash COUVERT DE NEIGE 28

43 DESCRIPTION DU CLIMAT DU PASSEacute REacuteCENT AU NUNAVIK 37

431 Tempeacuterature annuelle moyenne 40

432 Preacutecipitations totales annuelles 43

433 Longueur de la saison de croissance 46

434 Degreacutes-jours de croissance 51

435 Couvert de neige 54

44 BIOCLIMATS 58

CHAPITRE 5 EacuteTAT DES CONNAISSANCES DrsquoAUTRES VARIABLES CLIMATIQUES 61

51 LES VENTS 61

52 GLACES MARINES 63

53 REacuteGIME HYDRIQUE 65

CHAPITRE 6 EacuteVALUATION DU POTENTIEL DES REacuteANALYSES POUR LrsquoESTIMATION DES

INTENSITEacuteS DES PREacuteCIPITATIONS EXTREcircMES 68

CHAPITRE 7 DISCUSSION ET CONCLUSION 76

CHAPITRE 8 RECOMMANDATIONS 80

BIBLIOGRAPHIE 82

Projet 20043

Projet 20043 x

LISTE DES FIGURES

Figure 1 Stations meacuteteacuteorologiques du reacuteseau drsquoEnvironnement Canada pour lesquelles des donneacutees sont disponibles pour plus de 20 ans incluant lrsquoanneacutee 2010 3

Figure 2 Classification climatique du Queacutebec tireacutee de Gerardin et McKenney (2001) Notez que bien que la carte preacutesente 15 classes ces classes ont eacuteteacute regroupeacutees en 12 reacutegions climatiques selon la classification mondiale de Litynski 18

Figure 3 Distribution des 46 stations du reacuteseau MDDELCC disponibles dans la reacutegion agrave lrsquoeacutetude Seules les stations indeacutependantes en vert sont utiliseacutees pour la validation 22

Figure 4 Validation des donneacutees alternatives de tempeacuteratures mensuelles moyennes avec les donneacutees aux stations du MDDELCC Le lsquonrsquo indique le nombre de seacuteries observeacutees valides pour chaque jeu de donneacutees alternatives 30

Figure 5 Validation des donneacutees alternatives de preacutecipitations mensuelles moyennes avec les donneacutees aux stations du MDDELCC Le lsquonrsquo indique le nombre de seacuteries observeacutees valides pour chaque jeu de donneacutees alternatives 31

Figure 6 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion au nord approximativement du 59deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21 33

Figure 7 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 58deg et 59deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21 34

Figure 8 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 56deg et 58deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21 35

Figure 9 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 55deg et 56deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21 36

Figure 10 Le panneau du haut preacutesente la moyenne des tempeacuteratures moyennes annuelles (degC) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 41

Figure 11 Lrsquoeacutevolution des tempeacuteratures moyennes annuelles et mensuelles (degC) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 42

Figure 12 Le panneau du haut preacutesente la moyenne des preacutecipitations totales annuelles (mm) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 44

Projet 20043

Projet 20043 xi

Figure 13 Lrsquoeacutevolution des preacutecipitations totales annuelles et mensuelles (mm) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 45

Figure 14 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la longueur de la saison de croissance (jours) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2020 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 47

Figure 15 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date du deacutebut de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 48

Figure 16 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date de la fin de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 49

Figure 17 Lrsquoeacutevolution de la longueur du deacutebut et de la fin de la saison de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 50

Figure 18 Le panneau du haut preacutesente la moyenne du nombre annuel de degreacutes-jours de croissance calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 52

Figure 19 Lrsquoeacutevolution du nombre de degreacutes-jours annuel de de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 53

Figure 20 Le maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige (mm) calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg 55

Figure 21 La dureacutee du couvert de neige (seuil de 1 mm) calculeacutee agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg 56

Figure 22 Lrsquoeacutevolution du maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige du deacutebut de la fin et de la dureacutee de lrsquoenneigement calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra et de Brown-Derksen moyenneacutes pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 57

Figure 23 Classification des bioclimats eacutetablie sur la moyenne climatique de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFRS JRA55 MERRA) disponibles sur une grille de 50 km La classification suit les critegraveres eacutetablis par Litynski tels que preacutesenteacutes dans Gerardin et McKenney (2001) 60

Figure 24 Reacuteduction du couvert de glace ( par deacutecennie) pour la peacuteriode 1968-2010 dans lrsquoarctique canadien Seulement les tendances statistiquement significatives (α=005) sont montreacutees Adapteacutee de Derksen et al 2012 65

Projet 20043

Projet 20043 xii

Figure 25 Cartes du coefficient de la variabiliteacute temporelle des deacutebits annuels de 45 riviegraveres du Nord canadien pour (a) 1970ndash1990 (b) 1976ndash1996 (c) 1982ndash2002 et (d) 1970ndash2002 Les triangles pointant vers le haut (bas) indiquent une tendance positive (neacutegative) la taille des triangles indique lrsquoampleur du changement lorsque deacutetectable Les riviegraveres ameacutenageacutees par lrsquohomme (reacuteservoirs barrages diversion) sont indiqueacutees par des triangles vides 67

Figure 26 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses et aux stations 70

Figure 27 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations 72

Figure 28 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations 74

Figure 29 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 20 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations 75

Projet 20043

Projet 20043 xiii

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques observeacutees et interpoleacutees sur grille (tempeacuterature et preacutecipitation) 7

Tableau 2 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques de reacuteanalyses (tempeacuterature et preacutecipitation) 8

Tableau 3 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees interpoleacutees 9

Tableau 4 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees de reacuteanalyses 9

Tableau 5 Liste deacutefinition et formulation des indicateurs climatiques drsquointeacuterecirct 11

Tableau 6 Caracteacuteristiques sommaires de la classification de Litynski (tireacutees de Gerardin et McKenney 2001) 26

Tableau 7a Synthegravese des indicateurs climatiques agrave lrsquoeacutetude calculeacutes agrave partir des variables de tempeacuteratures et de preacutecipitations Les valeurs repreacutesentent la moyenne des quatre reacuteanalyses moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave de 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 lrsquoeacutecart-type de lrsquoensemble est donneacute entre parenthegraveses 38

Tableau 7 b Synthegravese des indicateurs climatiques relieacutes au couvert nival Les valeurs repreacutesentent la moyenne des jeux de donneacutees moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave du 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 Lrsquoeacutecart-type nrsquoest pas calculeacute eacutetant donneacute qursquoil nrsquoy a que deux jeux de donneacutees 40

Tableau 8 Liste et caracteacuteristiques des reacuteanalyses retenues 69

Tableau 9 Reacuteanalyse (ou paire de reacuteanalyses) offrant le meilleur accord avec les intensiteacutes aux stations apregraves post-traitement individuel (ou post-traitement par paire) 73

Projet 20043

Projet 20043 xiv

LISTE DES ABREacuteVIATIONS ET DES SIGLES

B2003 Brown 2003

CANGRD Canadian Gridded Temperature and Precipitation Anomalies

CFSR Climate Forecast System Reanalysis

CRU Climatic Research Unit

EC Environnement Canada

EEN Eacutequivalent en eau de la neige

ERA European ReAnalysis

GEV Generalized Extreme Value

GPCC Global Precipitation Climatology Centre

GPCP Global Precipitation Climatology Project

GISTEMP Goddard Institute for Space Studies Temperature Analysis

GlobSnow Global Snow Monitoring for Climate Research

HadCRU Hadley Center-Climatic Research Unit

JRA55 Japanese 55-year Reanalysis

MERRA Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications

MFFP Ministegravere des Forecircts de la Faune et des Parcs

MDDELCC Ministegravere du Deacuteveloppement durable de lrsquoEnvironnement et de la Lutte contre les Changements Climatiques

NARR North American Regional Reanalysis

NCEP National Centers for Environmental Prediction

NRCan Natural Resources Canda

20CR 20 th Century Reanalysis

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 1

CHAPITRE 1 INTRODUCTION

11 Mise en contexte

Le territoire nordique du Queacutebec possegravede un grand potentiel de deacuteveloppement

susceptible drsquoecirctre exploiteacute au cours des prochaines deacutecennies Pour bien encadrer ces

activiteacutes eacuteconomiques et les infrastructures qui les soutiennent il est important de

comprendre et caracteacuteriser le climat reacutegional actuel ainsi que son eacutevolution Ceci est aussi

primordial pour la protection de lrsquoenvironnement biophysique la peacuterenniteacute des

infrastructures existantes et lrsquoidentification des vulneacuterabiliteacutes socio-eacuteconomiques de la

reacutegion

Le changement du climat a deacutejagrave commenceacute agrave provoquer des impacts biophysiques

importants dans le nord du Queacutebec Une analyse approfondie de ces impacts est

preacutesenteacutee dans le livre publieacute par ArcticNet Le Nunavik et le Nunatsiavut de la science

aux politiques publiques (Allard et Lemay 2013) Par exemple un impact bien connu est

celui lieacute agrave la deacutegradation du pergeacutelisol et les conseacutequences pour les infrastructures (Allard

et Lemay 2013 chap6) La dynamique de la veacutegeacutetation est aussi en eacutevolution ceci devrait

se poursuivre dans le futur et entraicircner une augmentation de la couverture veacutegeacutetale et

de la hauteur drsquoespegraveces arbustives eacuterigeacutees (Allard et Lemay 2013 chap8) Les projections

climatiques futures suggegraverent la venue de nouveaux impacts par exemple lrsquoeacuterosion des

cocirctes associeacutee aux reacutegimes de tempecirctes qui provoquent une augmentation des risques

de surcotes les changements au reacutegime hydrologique avec une augmentation du deacutebit

annuel moyen (Guay et al 2015) ce qui pourrait entraicircner des impacts au niveau du

drainage dans les villages ainsi qursquoune augmentation des risques naturels

La modification de lrsquoenvironnement biophysique amplifie aussi les vulneacuterabiliteacutes socio-

eacuteconomiques les infrastructures existantes et agrave construire ont tregraves souvent un caractegravere

critique dans la reacutegion et leur deacutefaillance peut provoquer des conseacutequences graves pour

la population lrsquoaccegraves maritime accru gracircce au prolongement de la saison sans glace

pourrait exacerber des conflits drsquousage la gestion de lrsquoeau potable et des eaux useacutees

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 2

pourrait ecirctre complexifieacutee dans un contexte ougrave lrsquoenvironnement naturel change et

finalement le mode de vie et la culture des reacutesidents de la reacutegion tregraves deacutependants des

ressources et de lrsquoenvironnement naturel seront aussi affecteacutes

Lrsquoidentification et lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes lieacutees au climat de mecircme que la recherche

de solutions drsquoadaptation pour faire face agrave son changement requiegraverent des donneacutees sur

le climat reacutecent en premier lieu puis sur le climat futur Or pour caracteacuteriser le climat

reacutecent la disponibiliteacute de seacuteries de donneacutees drsquoobservations suffisamment longues et bien

reacuteparties sur le Queacutebec nordique srsquoavegravere un enjeu majeur En effet alors qursquoon peut

compter depuis longtemps sur un reacuteseau de stations meacuteteacuteorologiques relativement

dense dans le sud du Queacutebec celui du nord est peu dense et principalement localiseacute le

long de la cocircte (figure 1) Plusieurs projets de recherche sur le climat ont drsquoailleurs eacuteteacute

confronteacutes agrave ces lacunes Par exemple dans le livre drsquoArcticNet citeacute plus haut les analyses

climatiques des derniegraveres deacutecennies ont en grande partie eacuteteacute limiteacutees aux six stations

meacuteteacuteorologiques du reacuteseau drsquoEnvironnement Canada disponibles dans la reacutegion (Brown

et Lemay 2013)

Afin de pallier la rareteacute des observations dans la reacutegion nordique il est possible de

compter sur quelques jeux de donneacutees alternatifs soient les donneacutees interpoleacutees par

krigeage des stations existantes ainsi que les donneacutees de reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 3

Figure 1 Stations meacuteteacuteorologiques du reacuteseau drsquoEnvironnement Canada pour lesquelles des donneacutees sont disponibles pour plus de 20 ans incluant lrsquoanneacutee 2010

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 4

Le krigeage consiste agrave reacutegionaliser par interpolation spatiale une variable mesureacutee aux

stations meacuteteacuteorologiques par exemple la tempeacuterature en utilisant une autre variable

explicative par exemple lrsquoeacuteleacutevation La qualiteacute de ce type de donneacutees deacutepend du nombre

de stations meacuteteacuteorologiques et de le la qualiteacute de leurs donneacutees ainsi que de la meacutethode

drsquointerpolation Deux points sont importants ici Premiegraverement la reacutesolution spatiale de

ces types de donneacutees peut varier grandement reacutesultant en des grilles de quelques

kilomegravetres de cocircteacute agrave des centaines de kilomegravetres et il peut ecirctre difficile de trouver une

reacutesolution spatiale assez fine pour bien repreacutesenter le climat reacutegional Deuxiegravemement les

donneacutees sont disponibles sur diffeacuterentes eacutechelles de temps allant drsquoune base journaliegravere

agrave mensuelle La base mensuelle offre moins drsquoattrait puisqursquoelle limite la varieacuteteacute

drsquoindicateurs climatiques qui peuvent ecirctre estimeacutes plusieurs drsquoentre eux neacutecessitant des

donneacutees quotidiennes (par exemple cumul de degreacutes-jour longueur de saison de gel de

croissance etc)

La reacuteanalyse est une meacutethode qui consiste agrave combiner un modegravele de preacutevision

meacuteteacuteorologique et des observations existantes pour produire geacuteneacuteralement pour

lrsquoensemble du globe des archives drsquoun grand nombre de variables atmospheacuteriques et

oceacuteaniques sur des grilles agrave une reacutesolution temporelle de quelques heures pour plusieurs

deacutecennies du passeacute Ceci srsquoeffectue agrave lrsquoaide drsquoun modegravele de preacutevision meacuteteacuteorologique

ainsi qursquoun algorithme drsquoassimilation des donneacutees pour lesquels il importe de fixer des

reacutesolutions horizontale et verticale qui demeurent uniformes pour toute la peacuteriode

revisiteacutee De nouvelles sources drsquoobservations peuvent mecircme ecirctre inteacutegreacutees agrave la

proceacutedure ce qui permet drsquoameacuteliorer la repreacutesentation du climat Ce travail est

geacuteneacuteralement fait pour des peacuteriodes ougrave les reacuteseaux drsquoobservations sont varieacutes denses et

fiables Les reacuteanalyses offrent plusieurs avantages notamment elles peuvent couvrir

plusieurs deacutecennies elles sont souvent disponibles sur des reacutesolutions spatiales

relativement fines et avec des pas de temps journaliers (ou mecircme plus court)

Les donneacutees de reacuteanalyses diffegraverent entre elles sur plusieurs aspects Drsquoabord bien

qursquoelles integravegrent diffeacuterentes donneacutees drsquoobservations ces derniegraveres varient selon leur

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 5

provenance allant de radiosondages aeacuterologiques de stations meacuteteacuteorologiques de

surface de satellites de radars etc Leurs reacutesolutions tout comme leurs seacutelections

drsquoobservations varient eacutegalement Finalement les reacuteanalyses sont issues de modegraveles de

preacutevisions diffeacuterents qui nrsquoutilisent pas les mecircmes scheacutemas drsquoassimilation De maniegravere

geacuteneacuterale les variables pour lesquelles il nrsquoexiste pas drsquoobservations preacutesentent

potentiellement les plus grandes dispariteacutes car elles sont deacutetermineacutees uniquement par

le modegravele de preacutevision

Devant la disponibiliteacute des diffeacuterentes sources de donneacutees il est possible drsquoenvisager de

combiner les jeux de donneacutees afin de calculer une marge drsquoerreur autour du climat

nordique reacutecent et de le caracteacuteriser de maniegravere adeacutequate pour soutenir les analyses sur

les vulneacuterabiliteacutes les impacts et les strateacutegies drsquoadaptation aux changements climatiques

12 Objectifs

Le mandat drsquoOuranos pour ce projet eacutetait par conseacutequent centreacute sur la caracteacuterisation du

climat reacutecent sur le territoire nordique queacutebeacutecois au nord du 55e parallegravele en analysant

les jeux de donneacutees disponibles

Les objectifs speacutecifiques eacutetaient les suivants

1 Ameacuteliorer le niveau de connaissance du climat du Nunavik et de sa variabiliteacute

spatiale et temporelle

2 Produire des cartes et des tableaux synthegraveses du climat reacutecent pour diffeacuterents

indicateurs

3 Produire des cartes synthegraveses agrave fine eacutechelle exposant une seacutelection drsquoindicateurs

cleacutes

4 Identifier les zones ougrave les marges drsquoerreur sur la connaissance du climat reacutegional

sont les plus importantes

5 Eacutevaluer le potentiel des donneacutees alternatives (reacuteanalyses) pour lrsquoestimation des

quantiles de pluies extrecircmes

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 6

6 Fournir un eacutetat des connaissances sur drsquoautres variables drsquointeacuterecirct (reacutegime des

vents hydrologie et couvert de glace)

7 Proposer des recommandations pour des travaux subseacutequents

Il faut noter que tous les objectifs agrave lrsquoexception du cinquiegraveme eacutetaient sous la

responsabiliteacute du consortium Ouranos et sont abordeacutes en deacutetail dans le preacutesent rapport

Lrsquoobjectif drsquoeacutevaluer le potentiel des donneacutees alternatives (reacuteanalyses) pour lrsquoestimation

des quantiles de pluies extrecircmes eacutetait quant agrave lui confieacute agrave lrsquoeacutequipe de recherche drsquoAlain

Mailhot de lrsquoINRS-ETE Un compte-rendu des meacutethodes utiliseacutees et des principaux

reacutesultats est preacutesenteacute au chapitre 6 du preacutesent rapport alors que les informations plus

deacutetailleacutees font lrsquoobjet drsquoun document technique (Tome 1)

CHAPITRE 2 DONNEacuteES INDICATEURS CLIMATIQUES ET BIOCLIMATS

21 Donneacutees

Tel que mentionneacute plus haut un des principaux objectifs de ce projet eacutetait drsquoeacutevaluer la

possibiliteacute drsquoutiliser des jeux de donneacutees alternatifs soient les donneacutees de stations

meacuteteacuteorologiques interpoleacutees sur grilles ou les reacuteanalyses pour pallier au manque de

stations meacuteteacuteorologiques dans le nord queacutebeacutecois Plusieurs bases de donneacutees de

tempeacuteratures et de preacutecipitations offraient un potentiel elles sont preacutesenteacutees aux

tableaux 1 (donneacutees interpoleacutees sur grille) et 2 (reacuteanalyses) tandis que les tableaux 3 et

4 preacutesentent les jeux de donneacutees disponibles pour le couvert nival

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 7

Tableau 1 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques observeacutees et interpoleacutees sur grille (tempeacuterature et preacutecipitation)

Nom Peacuteriode Reacutesolution

spatiale Domaine Variables

Pas de temps

Reacutefeacuterences

CLIMATOLOGIE 1925-

preacutesent Observations Queacutebec

Tmax Tmin

Tmoy PCP Quotidien

MDDELCC 2014

CANGRD 1900-2010

50 km polaire steacutereacuteographi

que Canada

Tmoy

PCP Mensuel

Zhang et al 2000

CRU TS31 1901-

preacutesent 05deg lat-lon

global terrestre

Tmoy

PCP Mensuel

Harris et al 2013

Willmott-Matsuura

1900-2010

05deg lat-lon global

terrestre

Tmoy

PCP Mensuel

Willmott et Matsuura

1995

GPCC v6 1900-2010

05deg lat-lon global

terrestre PCP Mensuel

Schneider et al 2013

GPCP v2 1979-

preacutesent 25deg lat-lon global PCP Mensuel

Adler et al 2003

HadCRUT3v 1850-

preacutesent 5deg lat-lon global

Anomalie Tmoy

Mensuel Brohan et al

2006

CRUTEM4v 1850-

preacutesent 5deg lat-lon

global terrestre

Anomalie Tmoy

Mensuel Jones et al

2012

GISTEMP 1850-

preacutesent 1deg lat-lon global

Anomalie Tmoy

Mensuel Hansen et al

2010

NRCan 1950-2014

10 km Canada Tmoy

PCP Quotidien

Hutchinson et al 2009

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 8

Tableau 2 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques de reacuteanalyses (tempeacuterature et preacutecipitation)

Nom Peacuteriode Reacutesolution

spatiale Domaine Variables Reacutefeacuterences

NCEP2 1979-

preacutesent 25deg lat-lon Global TmoyPCP

Kanamitsu et al 2002

NARR 1979-

preacutesent 32 km

Ameacuterique du Nord

regional TmoyPCP

Mesinger et al 2006

MERRA 1979-

preacutesent 05deg lat

067deg lon Global TmoyPCP

Rienecker et al 2011

ERA-Interim 1979-

preacutesent 075deg lat-lon Global TmoyPCP

Dee et al 2011

ERA40 1958 -2002 125deg lat-lon Global TmoyPCP Uppala et al

2005

JRA25 1979-2007 125deg lat-lon Global TmoyPCP Onogi et al

2007

CFSR 1979-2009 ~38 km Global TmoyPCP Saha et al

2010

20CR 1871-2010 2deg lat-lon Global TmoyPCP Compo et al

2011

Note Tous ces jeux de donneacutees sont disponibles agrave un pas de temps quotidien

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 9

Tableau 3 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees interpoleacutees

Nom Peacuteriode Reacutesolution Domaine Pas de temps

Reacutefeacuterences

CLIMATOLOGIE 1965-2005 Observations Stations quotidien MDDELC 2014

B2003 1979-1997 30 km Ameacuterique du

nord quotidien

Brown et al 2003

GlobSnow 1979-2012 25 km Global quotidien Takala et al

2011

CMC snow depth analysis

1999-2012 30 km Heacutemisphegravere

nord quotidien

Brown et Brasnett 2010

Tableau 4 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees de reacuteanalyses

Nom Peacuteriode Reacutesolution Domaine Pas de temps Reacutefeacuterences

MERRA 1980-2012 75 km-

reacuteanalyse Global quotidien

Rienecker et al 2011

ERA-interim 1980-2012 75 km-

reacuteanalyse Global quotidien

Dee et al 2011

CFSR 1979-2009 ~38 km Global quotidien Saha et al 2010

NCEP reconstruction

1948-2004

50 km polaire

steacutereacuteographique

Queacutebec quotidien Brown 2010

Brown-Derksen 1979-2012 75 km

reacuteanalyse (ERA-interim)

Heacutemisphegravere nord (nord

du 30deg) quotidien

Brown et Derksen (2013)

Liston-Hiemstra 1979-2009 10 km x 10 km

Heacutemisphegravere nord (nord du 50degN)

quotidien Liston et Hiemstra

(2011)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 10

Il faut preacuteciser que les deux derniers jeux de donneacutees du tableau 4 (Brown-Derksen et

Liston-Hiemstra) diffegraverent des autres reacuteanalyses agrave lrsquoeacutetude car elles utilisent en fait une

reacuteanalyse afin de piloter un modegravele de neige La seacuterie Brown-Derksen utilise la reacuteanalyse

ERA-Interim comme pilote tandis que la seacuterie Liston-Hiemstra utilise MERRA

22 Indicateurs climatiques

La caracteacuterisation du climat au nord de 55deg est baseacutee sur les variables de tempeacuteratures

preacutecipitations et neige au sol auxquelles srsquoajoute un grand nombre drsquoindicateurs

climatiques calculeacutes agrave partir des trois variables de base Ces indicateurs permettent de

faire des liens entre le climat et des probleacutematiques appliqueacutees Notons qursquoune premiegravere

liste de variables et drsquoindicateurs a eacuteteacute eacutetablie dans la proposition de projet en

collaboration avec le MFFP et le comiteacute de suivi alors que de nouveaux indicateurs se

sont ajouteacutes en cours de projet Ces ajouts sont le fruit drsquoeacutechanges avec certains membres

du comiteacute de suivi et collaborateurs du projet Le tableau 5 preacutesente tous les indicateurs

agrave lrsquoeacutetude ainsi que leurs deacutefinitions et les formules utiliseacutees pour les calculer

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 11

Tableau 5 Liste deacutefinition et formulation des indicateurs climatiques drsquointeacuterecirct

Indicateur Deacutefinition Formule

Tempeacuterature moyenne annuelle

Moyenne annuelle des tempeacuteratures moyennes

quotidiennes

Tmoyann = N

TmoyN

i

j

Tmoyj Tempeacuterature moyenne de chaque journeacutee (j)

N Nombre de jours dans une anneacutee

Tempeacuterature moyenne mensuelle

Moyenne mensuelle des tempeacuteratures moyennes

quotidiennes

Tmoymois= Nmen

TmoyNmen

i

j

Tmoyj Tempeacuterature moyenne de chaque journeacutee (j)

Nmois Nombre de jours dans un mois

Deacutebut de la saison sans gel (printanier)

Le premier jour suivant lrsquohiver ougrave la tempeacuterature minimale quotidienne est infeacuterieure ou eacutegale agrave un seuil de

tempeacuterature geacutelive Tgel selon une moyenne mobile de 10 jours

DDGTgel = max jTminj le Tgel

Tgel =0 degC

Fin de la saison sans gel (automnal)

Le premier jour de lrsquoautomne ougrave la tempeacuterature minimale quotidienne est infeacuterieure ou eacutegale agrave un seuil de

tempeacuterature geacutelive Tgel selon une moyenne mobile de 10 jours

DPGTgel = min jTminj le Tgel

Tgel =0 degC

Longueur de la saison sans gel

Le nombre de jours entre le premier et le dernier gel de lrsquoanneacutee

(voir 2 deacutefinitions preacuteceacutedentes) selon un seuil Tgel

LSsgel = DPGTgel ndash DDGTgel

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 12

Nombre mensuel de gel-deacutegel

Les journeacutees avec un eacuteveacutenement de geldeacutegel sont celles ougrave la

tempeacuterature oscille autour de 0 ˚C en 24 heures Plus speacutecifiquement

un eacuteveacutenement quotidien de gel-deacutegel est observeacute lorsque Tmin de la journeacutee est infeacuterieure agrave 0 ˚C et Tmax de la mecircme journeacutee est supeacuterieure

agrave 0 ˚C

Gel-Deacutegelmois=

)C0()C01 (

iTneti

iTx

Nmois

Txi Tempeacuterature maximum quotidienne pour une peacuteriode de 24 heures

Tni Tempeacuterature minimum quotidienne pour une peacuteriode de 24 heures

i une journeacutee donneacutee

Nmois Nombre de jours dans un mois

Degreacutes jours de de gel et de deacutegel mensuel

Cumul du nombre de degreacutes au-dessus de 0 ˚C et cumul du nombre de degreacutes-jours au-dessous de 0 ˚C

DJDGmois=

Nmois

iTbaseiTmoy

10

DJGmois=

Nmois

iiTmoyTbase

10

Tmoyi Tempeacuterature moyenne du jour i

Tbase Tempeacuterature de base (0 degC)

i une journeacutee donneacutee

Nmois Nombre de jours dans un mois

Degreacutes-jours de croissance

Lrsquoeacutecart en degreacutes Celsius qui seacutepare la tempeacuterature moyenne

quotidienne drsquoune valeur de base de 5˚C Si la valeur est eacutegale ou

infeacuterieure agrave 5˚C la journeacutee agrave zeacutero degreacute-jour de croissance Les

valeurs quotidiennes de degreacute-jours sont cumuleacutees sur une base

annuelle

DJC = )365

15(

iTbaseiTmoyMas

DJC Le nombre total de degreacutes-jours de croissance par anneacutee

Tmoyi La tempeacuterature moyenne du jour i

Tbase La tempeacuterature de base de 5degC

i une journeacutee donneacutee

Deacutebut de la saison de croissance

La saison de croissance deacutebute lorsque la tempeacuterature

quotidienne moyenne est eacutegale ou supeacuterieure agrave 5 degC pendant 5 jours conseacutecutifs agrave partir du 1er mars

(Cette deacutefinition est utiliseacutee pour deacutefinir les bioclimats du Queacutebec)

DSC = min jTC5j gt 5 degC

1198791198625119895 = (119879119898119900119910(119895 minus 4) +119879119898119900119910(119895 minus 3) + 119879119898119900119910(119895 minus 2) +

119879119898119900119910(119895 minus 1) + 119879119898119900119910119895)5

j jour julien 60

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 13

TC5 tempeacuterature quotidienne au-dessus de 5degC

Fin de la saison de croissance

La saison de croissance se termine quand la tempeacuterature quotidienne

moyenne est infeacuterieure agrave -2 degC agrave partir du 1er aoucirct (Cette deacutefinition

est utiliseacutee pour deacutefinir les bioclimats du Queacutebec)

FSC = Fin de la saison de croissance

FSC = min kTk lt -2 degC

k jour julien 213

Longueur de la saison de croissance

Voir les deux deacutefinitions preacuteceacutedentes

LSC = DSC - FSC

LSC La longueur de la saison de croissance

DSC = Deacutebut de la saison de croissance

FSC = Fin de la saison de croissance

Peacuteriode ougrave la tempeacuterature oscille autour de 0 degC

Nombre de jours ougrave la tempeacuterature passe au-dessus et au-dessous de

zeacutero durant les peacuteriodes qui preacutecegravedent et qui suivent une

peacuteriode de gel en continu (soit agrave lrsquoautomne et au printemps) La peacuteriode de gel en continu est

deacutefinie comme la peacuteriode la longue de lrsquoanneacutee (juillet agrave juillet) ougrave une moyenne mobile de 30 jours des tempeacuteratures reste sous un seuil

de 0 degC

Automne

Automn0 = DGdcont - DPGTgel

Printemps

Print0 = DDGTgel - DGfcont

DPGTgel = Date du premier gel agrave lrsquoautomne

DDGTgel = Date du dernier gel au printemps

DGdcont = Date du deacutebut du gel en continu

DGfcont = Date de la fin du gel en continu

Tgel = 0 degC

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 14

Quantiteacute de preacutecipitations annuelles

Accumulation des preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui

tombent sous forme de pluie et de neige au courant drsquoune anneacutee

Ptotalesann = N

j

jPt

Ptj Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de pluie

et de neige

N le nombre total de jours dans une anneacutee

Quantiteacute de preacutecipitations mensuelles

Accumulations de preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui

tombent sous forme de pluie et de neige au courant drsquoun mois

Ptotalesmois = Nmen

j

jPt

Pti Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de pluie

et de neige

Nmois le nombre total de jours dans un mois

Quantiteacute de preacutecipitations liquides et solides mensuelles

Accumulations de preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui

tombent sous forme de pluie ou de neige au courant drsquoun mois

Pliquidemois = Nmen

j

jPl

Psolidemois = Nmen

j

jPs

Pli Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de pluie

Pli Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de neige

Nmois le nombre total de jours dans un mois

Type de preacutecipitation (fraction neige)

Preacutecipitations quotidiennes (mm) annuelles totales qui tombent sous

forme de neige par rapport aux preacutecipitations quotidiennes (mm)

annuelles totales

Fractioneauneige =

N

j

j

N

j

j

Ptotales

Pneige

Ptotalesj Preacutecipitations quotidiennes totales en mm

Pneigej Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme

de neige

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 15

N le nombre total de jours dans une anneacutee

Deacutebut du couvert de neige

Premier jour ougrave lrsquoeacutepaisseur de la neige accumuleacutee au sol est au-

dessus drsquoun seuil donneacute

DCneige = min jNsol gtNdeacutebut

Ndeacutebut 5 mm en EEN

Fin du couvert de neige

Premier jour ougrave lrsquoeacutepaisseur de la neige accumuleacutee au sol est en

dessous drsquoun seuil donneacute apregraves le 1er mars

FCneige = max jNsol ltNfin

Nfin 5 mm en EEN

Dureacutee du couvert de neige

Nombre de jours entre le deacutebut et la fin du couvert de neige

LDCneige = DCneige ndash FCneige

Maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige (EEN)

Lrsquoeacutequivalent en eau de lrsquoaccumulation maximale de neige

durant une anneacutee

EENmax = max(Pneige Densiteacuteneige)

Pneige = Preacutecipitations de neige

Densiteacuteneige = Densiteacute de la neige soit la masse de la neigevolume occupeacute

(souvent 10 aux stations)

22 Bioclimats

Une bonne information cartographique drsquoun territoire est un outil souvent indispensable

afin de proceacuteder agrave lrsquoameacutenagement de ce territoire et eacutevaluer ses capaciteacutes et sensibiliteacutes

eacutecologiques Au Queacutebec trois principales ressources sont disponibles agrave cette fin La

premiegravere est le cadre eacutecologique de reacutefeacuterence (CER) du ministegravere du Deacuteveloppement

durable de lrsquoEnvironnement et de la Lutte contre les changements climatiques

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 16

(MDDELCC) aussi communeacutement appeleacute le cadre eacutecologique du Queacutebec (CERQ1) Il srsquoagit

drsquoune classification cartographique fondeacutee principalement sur les formes de terrains sur

leur organisation spatiale et sur la configuration du reacuteseau hydrographique Ces variables

eacutecologiques sont dites permanentes crsquoest-agrave-dire qursquoelles ne changent pas ou tregraves peu

dans le temps La deuxiegraveme est le systegraveme hieacuterarchique de classification eacutecologique du

territoire du MFFP (httpswwwmffpgouvqccaforetsinventaireinventaire-zones-

cartejsp) Cette cartographie deacutetaille les diffeacuterentes zones de veacutegeacutetation du territoire

queacutebeacutecois

Une troisiegraveme ressource particuliegraverement utile pour la planification du territoire est la

cartographie des bioclimats du Queacutebec (Gerardin et McKenney 2001) Il existe plusieurs

classifications mondiales des bioclimats celle utiliseacutee au Queacutebec est baseacutee sur la meacutethode

de Litynski (1988) fondeacutee sur la tempeacuterature moyenne annuelle (C) les preacutecipitations

totales annuelles (mm) et la dureacutee de la saison de croissance (jours) Une seule

cartographie des bioclimats du Queacutebec a eacuteteacute effectueacutee jusqursquoici soit en 2001 par Gerardin

et McKenney2 Cet exercice reposait sur une interpolation spatiale de donneacutees

climatiques des stations meacuteteacuteorologiques du MDDELCC pour la peacuteriode 1966-1996

Gerardin et McKenney ont en premier lieu effectueacute une cateacutegorisation du climat

queacutebeacutecois baseacutee sur neuf variables climatiques reacutesultant en une classification en 15

reacutegions climatiques (figure 2) Agrave la suite de cette classification un regroupement a eacuteteacute

effectueacute agrave lrsquoaide de trois variables climatiques selon la classification mondiale de Litynski

reacutesultant en un deacutecompte final de 12 classes preacutesenteacutees en haut agrave gauche sur la figure 2

La reacutevision de la carte des bioclimats dans le cadre du preacutesent projet permettra non

seulement drsquoactualiser la classification avec une information climatique plus reacutecente

tenant compte de lrsquoeacutevolution du climat (1981-2010) mais aussi drsquoinclure de nouvelles

sources de donneacutees qui pourraient permettre de raffiner la distribution des bioclimats

1 Pour en savoir plus sur le CER voir le site httpwwwmddelccgouvqccabiodiversitecadre-ecologiquerapportscer_partie_1pdf 2 Pour en savoir plus sur la classification climatique du Queacutebec voir le site httpwwwmddelccgouvqccachangementsclassification

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 17

Quatre bioclimats sont identifieacutes pour la reacutegion agrave lrsquoeacutetude au nord du 55deg La zone la plus

au nord est caracteacuteriseacutee par des tempeacuteratures polaires (-94 agrave -60 degC) un reacutegime de

preacutecipitations semi-aride (250 agrave 469 mm) et une saison de croissance tregraves courte (90 agrave

119 jours) La zone la plus au sud du Nunavik est caracteacuteriseacutee par des tempeacuteratures

subpolaires froides (-59 agrave -15 degC) par des preacutecipitations modeacutereacutees (470 agrave 799 mm) et

par une saison de croissance tregraves courte (90 agrave 119 jours) La troisiegraveme zone qui se situe

dans la portion est de la zone drsquoeacutetude en bordure avec le Labrador est caracteacuteriseacutee par

des tempeacuteratures polaires (-94 agrave -60 degC) par un reacutegime de preacutecipitations modeacutereacutees (470

agrave 799 mm) et par une saison de croissance courte (120 agrave 149 jours)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 18

Figure 2 Classification climatique du Queacutebec tireacutee de Gerardin et McKenney (2001) Notez que bien que la carte preacutesente 15 classes ces classes ont eacuteteacute regroupeacutees en 12 reacutegions climatiques selon la classification mondiale de Litynski

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 19

CHAPITRE 3 MEacuteTHODOLOGIE

31 Peacuteriode seacutelectionneacutee pour le climat de reacutefeacuterence

La peacuteriode de temps retenue dans cette eacutetude pour deacutecrire le climat de reacutefeacuterence du

Nunavik va de 1981 agrave 2010 Ce choix deacutecoule en partie du fait que les donneacutees de

reacuteanalyses seacutelectionneacutees ne sont disponibles qursquoagrave compter de 1979 (tableau 2) De plus

cette peacuteriode repreacutesente lrsquohorizon temporel sur lequel les normales climatiques sont

maintenant calculeacutees selon les recommandations de lrsquoOrganisation Meacuteteacuteorologique

Mondiale (OMM) Elle est par exemple utiliseacutee par le MDDELCC pour cartographier les

normales climatiques du Queacutebec qui sont disponibles en ligne sur le site de surveillance

du climat (httpwwwmddelccgouvqccaclimatnormales )

32 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash tempeacuteratures et preacutecipitations

Le premier objectif de ce projet eacutetait drsquoeacutevaluer la pertinence et lrsquoutiliteacute des diffeacuterents jeux

de donneacutees disponibles sur la reacutegion du Nunavik Les jeux de donneacutees diffegraverent entre

autres par leurs reacutesolutions temporelles et spatiales et certaines drsquoentre elles pouvaient

srsquoaveacuterer moins inteacuteressantes pour une analyse du climat sur le nord du Queacutebec De plus

la repreacutesentativiteacute des donneacutees par rapport aux stations drsquoobservations nrsquoest pas

forceacutement eacutequivalente et elle se devait drsquoecirctre eacutevalueacutee agrave la piegravece La seacutelection finale des

jeux de donneacutees pour lrsquoanalyse et la cartographie des indicateurs srsquoest faite en deux

grandes eacutetapes

321 Reacutesolution et vintage des jeux de donneacutees

Premiegraverement les donneacutees sur des grilles ayant des tuiles de plus de 100 km de cocircteacute ont

eacuteteacute eacutelimineacutees puisqursquoune telle reacutesolution geacutenegravere seulement deux ou trois tuiles sur la

reacutegion agrave lrsquoeacutetude ce qui srsquoavegravere tregraves peu avantageux comparativement aux jeux de donneacutees

agrave plus fine reacutesolution Cette eacutetape a conduit agrave lrsquoeacutelimination des donneacutees interpoleacutees

suivantes GPCP v2 HadCRUT3v CRUTEM4v GISTEMP ainsi que des reacuteanalyses NCEP2 et

20CR Deuxiegravemement la seacuterie GPCCv6 qui nrsquooffre que des donneacutees de preacutecipitations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 20

mensuelles a aussi eacuteteacute retireacutee compte tenu du faible nombre drsquoindices climatiques

drsquointeacuterecirct pouvant ecirctre calculeacutes avec ces donneacutees

Suite agrave ce premier tri nous avons retrancheacute les donneacutees de reacuteanalyses provenant

drsquoanciennes versions Ce faisant la seacuterie NARR a eacuteteacute eacutelimineacutee car elle est maintenant

remplaceacutee par la seacuterie CFSR On note que le jeu de donneacutees NCEP2 deacutejagrave eacutelimineacute agrave cause

de sa reacutesolution spatiale est aussi doreacutenavant remplaceacute par CFSR Le jeu de donneacutees

ERA40 est aussi eacutelimineacute puisqursquoil repreacutesente une version anteacuterieure agrave la seacuterie ERA-Interim

et qursquoil offre une couverture de donneacutees plus discontinue ainsi qursquoune reacutesolution

grossiegravere lorsque compareacute agrave la version plus reacutecente (Rapaic et al 2015) Enfin le jeu de

donneacutees JRA25 a eacuteteacute remplaceacute par une version plus reacutecente soit JRA55

322 Validation avec les donneacutees aux stations

Lrsquoeacutetape finale de seacutelection des jeux de donneacutees consistait agrave valider chacun des jeux de

donneacutees avec les donneacutees aux stations meacuteteacuteorologiques du reacuteseau CLIMATOLOGIE du

MDDELCC

Pour cette comparaison des donneacutees quotidiennes de tempeacuteratures et de preacutecipitations

eacutetaient disponibles pour 46 stations (figure 3) Parmi cet ensemble les donneacutees de quatre

stations sont partageacutees avec Environnement Canada et sont utiliseacutees pour construire les

fichiers de donneacutees interpoleacutees (ex CANDGRD et NRCan) Par conseacutequent elles ne

peuvent pas ecirctre consideacutereacutees indeacutependantes de ces jeux de donneacutees et ecirctre utiliseacutees

comme critegravere de validation

Bien que les donneacutees quotidiennes de 42 stations meacuteteacuteorologiques demeuraient

disponibles plusieurs seacuteries nrsquoeacutetaient pas complegravetes et ne couvraient pas neacutecessairement

les mecircmes anneacutees Des critegraveres de seacutelection ont ducirc ecirctre imposeacutes afin de trouver des seacuteries

aux stations dites laquovalidesraquo Le premier critegravere consistait agrave conserver uniquement les

anneacutees ayant moins de 20 de donneacutees manquantes pour une peacuteriode drsquoenregistrement

annuelle Ensuite une seacuterie valide a eacuteteacute deacutefinie comme une seacuterie ayant au moins dix

anneacutees valides qursquoelles soient conseacutecutives ou non et qui recoupaient les anneacutees

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 21

disponibles pour les diffeacuterents jeux de donneacutees Le but eacutetait de maximiser le nombre de

seacuteries aux stations qui pouvait ecirctre utiliseacute pour la validation La reacutesultante est donc un

ensemble de stations ayant des seacuteries valides speacutecifiques agrave chacun des jeux de donneacutees

interpoleacutees et de reacuteanalyses En effet le nombre de seacuteries valides nrsquoest pas

neacutecessairement le mecircme pour chacune des stations et il diffegravere aussi deacutependamment du

jeu de donneacutees avec lequel les seacuteries valides sont compareacutees

Une fois les seacuteries valides obtenues elles ont eacuteteacute compareacutees au point de grille le plus pregraves

pour chacun des jeux de donneacutees alternatives Trois indicateurs couramment utiliseacutes pour

comparer des donneacutees de stations agrave des donneacutees alternatives ont eacuteteacute calculeacutes Le premier

est le coefficient de correacutelation (r) le deuxiegraveme est lrsquoerreur quadratique moyenne (Root

Mean Square Error RMSE) et le troisiegraveme est lrsquoeacutecart-type normaliseacute soit lrsquoeacutecart-type du

jeu de donneacutees diviseacute par lrsquoeacutecart-type des donneacutees stations (σjeuσstation) Les

comparaisons sont faites agrave partir des valeurs de tempeacuteratures et de preacutecipitations

mensuelles moyennes

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 22

Figure 3 Distribution des 46 stations du reacuteseau MDDELCC disponibles dans la reacutegion agrave lrsquoeacutetude Seules les stations indeacutependantes en vert sont utiliseacutees pour la validation

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 23

33 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash couvert de neige

Lrsquoanalyse des bases de donneacutees du couvert nival nrsquoa pas suivi exactement la mecircme

meacutethodologie que celle utiliseacutee pour les donneacutees de tempeacuteratures et de preacutecipitations

Le premier tri baseacute sur la reacutesolution spatiale et temporelle des jeux de donneacutees est resteacute

le mecircme Ce processus a permis drsquoeacuteliminer la seacuterie NCEP disponible sur une grille de

200 km De plus les seacuteries B2003 HQ et CMC (snow depth analysis) ont eacuteteacute eacutelimineacutees ducirc

au manque de donneacutees sur la peacuteriode de reacutefeacuterence agrave lrsquoeacutetude

Lrsquoeacutetape consistant agrave comparer les jeux de donneacutees sur grille aux donneacutees aux stations nrsquoa

pas eacuteteacute effectueacutee pour le couvert de neige car il a eacuteteacute deacutemontreacute que ce dernier est

beaucoup trop heacuteteacuterogegravene sur le territoire (Mudryk et al 2015) Autrement dit une

valeur agrave une station ne peut repreacutesenter adeacutequatement une valeur moyenneacutee sur un

point de grille car lrsquoaccumulation de neige peut varier de faccedilon tregraves importante sur

quelques megravetres La validation des donneacutees sur grille devrait ainsi reposer sur plusieurs

mesures agrave lrsquointeacuterieur drsquoun point de grille chose impossible dans le cas preacutesent

De plus dix stations de reacuteseau du MDDELCC offraient des donneacutees de neige sur le

territoire agrave lrsquoeacutetude Par contre de ces dix stations seulement deux stations avaient des

seacuteries disponibles qui 1) correspondaient aux mecircmes anneacutees que celles disponibles dans

les jeux de donneacutees Liston-Hiemstra et Brown-Derksen et 2) remplissaient les critegraveres de

donneacutees valides eacutetablies soit de conserver uniquement les anneacutees ayant moins de 20

de donneacutees manquantes pour une peacuteriode drsquoenregistrement annuelle et de deacutefinir une

seacuterie valide comme ayant au moins dix anneacutees valides Il eacutetait par conseacutequent tregraves difficile

de valider les jeux de donneacutees avec les donneacutees aux stations

Mudryk et al (2015) propose cependant une autre approche adopteacutee ici qui consiste agrave

comparer les reacuteanalyses entre elles afin drsquoeacutevaluer leurs similitudes et les eacutecarts entre leurs

valeurs respectives Ceci permet drsquoeacuteliminer les reacuteanalyses qui preacutesentent des eacutecarts trop

importants face aux autres On obtient au final un ensemble de jeux de donneacutees pouvant

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 24

ecirctre utiliseacute pour caracteacuteriser la neige sur le territoire Il faut toutefois noter que faute

drsquoobservations terrains suffisantes lrsquoaccord entre les jeux de donneacutees ne veut pas

forceacutement dire qursquoils repreacutesentent plus adeacutequatement la reacutealiteacute

La comparaison entre les jeux de donneacutees conserveacutes de la liste drsquoorigine (GlobSnow

MERRA ERA-Interim CFSR Brown-Derksen et Liston-Hiemstra) a eacuteteacute effectueacutee en

analysant les seacuteries temporelles annuelles des quatre indicateurs climatiques relieacutes agrave la

neige choisis pour ce projet soit lrsquoeacutequivalent en eau de la neige le deacutebut la fin et la dureacutee

de lrsquoenneigement Les seacuteries temporelles de ces variables sont compareacutees pour les

diffeacuterentes reacutegions bioclimatiques identifieacutees agrave travers ce projet (voir sections 35 et 44)

Lrsquoagreacutegation spatiale des donneacutees a eacuteteacute faite parce que la qualiteacute des bases de donneacutees

de neige est tregraves heacuteteacuterogegravene dans le nord Il faut rappeler que les reacuteanalyses assimilent

les donneacutees aux stations et que celles-ci sont tregraves rares sur lrsquoextrecircme nord du territoire

(voir section 11) En analysant les jeux de donneacutees par bioclimats il nous eacutetait possible

de mieux eacutevaluer lrsquoampleur de ce problegraveme

34 Formats de preacutesentation des indicateurs climatiques

341 Cartographie

Un des livrables principaux de ce projet eacutetait la production de cartes pour les indicateurs

climatiques drsquointeacuterecirct Lrsquointerpolation des indicateurs a eacuteteacute faite sur une grille commune

de 50 km un compromis adeacutequat entre les reacutesolutions des jeux de donneacutees retenus

Suite agrave une consultation aupregraves des membres du comiteacute de suivi du projet il a eacuteteacute deacutecideacute

que les cartes preacutesenteraient les moyennes des jeux de donneacutees seacutelectionneacutes Afin

drsquoillustrer les marges drsquoerreur autour de la moyenne nous preacutesentons aussi des cartes

des eacutecarts-types entre les jeux de donneacutees Il faut noter que lrsquoajout des cartes drsquoeacutecarts-

types a fait lrsquoobjet de nombreuses discussions avec le comiteacute de suivi Il est clair que cette

information peut paraicirctre complexe par contre il nous apparaissait primordial de

preacutesenter les divergences entre les jeux de donneacutees afin de bien appreacutecier lrsquoincertitude

associeacutee aux cartes produites

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 25

Les cartes ont eacuteteacute preacutepareacutees selon les recommandations de la direction geacuteneacuterale de

lrsquoinformation geacuteographique du Ministegravere de lrsquoEacutenergie et des Ressources naturelles

(MERN) Toutes les donneacutees ayant servi agrave produire les cartes du projet ont eacuteteacute transfeacutereacutees

au MFFP ainsi qursquoau MERN sous forme de fichiers SIG

342 Tableau synthegravese et seacuteries temporelles

En compleacutement aux cartes produites dans le projet un tableau synthegravese ainsi que des

figures preacutesentant les valeurs annuelles des variables et indicateurs climatiques ont eacuteteacute

preacutepareacutes Le tableau synthegravese collige les reacutesultats de tous les indicateurs pour lrsquoensemble

de la reacutegion agrave lrsquoeacutetude et donne une vue drsquoensemble du climat de lrsquohorizon 1981-2020 au

nord du 55deg Pour chaque indice climatique le tableau preacutesente une moyenne des jeux

de donneacutees seacutelectionneacutes ainsi que lrsquoeacutecart-type entre les jeux de donneacutees Quant aux

figures elles illustrent les valeurs annuelles des indicateurs climatiques moyenneacutees sur la

reacutegion agrave lrsquoeacutetude et ce pour chaque jeu de donneacutees moyenneacutees Ces figures permettent

drsquoappreacutecier la variabiliteacute interannuelle ainsi que lrsquoeacutevolution des indicateurs dans le temps

35 Distribution des bioclimats

La distribution des bioclimats est revue par le preacutesent projet afin de tenir compte des

donneacutees climatiques plus reacutecentes et permettant potentiellement de mieux caracteacuteriser

les patrons spatiaux du climat nordique queacutebeacutecois Bien qursquoune autre classification

climatique mondiale aurait pu ecirctre utiliseacutee pour revoir la distribution des bioclimats du

Queacutebec soit celle de Koumlppen-Geiger (par exemple Kottek et al 2006) il a eacuteteacute jugeacute plus

pertinent de revoir les bioclimats du Queacutebec en utilisant la classification de Litynski

utiliseacutee par Gerardin et McKenney (2001) (figure 2) Cette derniegravere offre lrsquoavantage de

tenir compte de variables de type plus biologique ou eacutecologique comme la longueur de la

saison de croissance un eacuteleacutement jugeacute important dans la planification territoriale De plus

la conservation de la meacutethode anteacuterieure permettra de comparer plus facilement la

nouvelle distribution avec la preacuteceacutedente

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 26

La meacutethodologie adopteacutee par Litynski (1988) est fondeacutee sur trois variables et indicateurs

climatiques soit la tempeacuterature moyenne annuelle les preacutecipitations totales annuelles

et la longueur de la saison de croissance Les cateacutegories utiliseacutes sont les mecircmes que celles

preacutesenteacutees agrave la figure 2 et repris au tableau 6

Les bases de donneacutees utiliseacutees sont celles deacutecrites agrave la section 31 La cartographie

individuelle des trois variables drsquointeacuterecirct est reacutealiseacutee sur une grille de 50 km de cocircteacute (tel

qursquoexpliqueacute agrave la section 341) Une classe de tempeacuterature de preacutecipitation et de saison

de croissance est ensuite attribueacutee agrave chaque point de grille selon les valeurs preacutesenteacutees

au tableau 6

Tableau 6 Caracteacuteristiques sommaires de la classification de Litynski (tireacutees de Gerardin et McKenney 2001)

Tempeacuterature (C) Preacutecipitation (mm) Saison de croissance (jours)

P polaire -94 agrave -60 SA semi-aride 250 agrave 469 TC tregraves courte

90 agrave 119

SpF subpolaire froide

-59 agrave -15 M modeacutereacutee 470 agrave 799 C courte 120 agrave 149

Sp subpolaire -14 agrave 19 SH subhumide

800 agrave 1359 M moyenne 150 agrave 179

SpD subpolaire douce

20 agrave 45 H humide gt1360 L longue 180 agrave 209

M modeacutereacutee 46 agrave 66

CHAPITRE 4 REacuteSULTATS

41 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash tempeacuteratures et preacutecipitations

Les figures 4 et 5 preacutesentent les reacutesultats de validation entre les donneacutees aux stations du

MDDELCC et les jeux de donneacutees alternatives Chaque ligne de couleur repreacutesente la

comparaison entre une seacuterie valide drsquoune station indeacutependante et la seacuterie du point de

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 27

grille le plus pregraves tireacute du jeu de donneacutees alternatives les lignes noires repreacutesentent la

combinaison parfaite (correacutelation de 1 RMSE de 0 et eacutecart-type normaliseacute de 1)

Pour les tempeacuteratures mensuelles moyennes (figure 4) les comparaisons entre les huit

jeux de donneacutees soit interpoleacutees ou de reacuteanalyses sont sensiblement similaires En effet

plusieurs lignes de couleurs se retrouvent tregraves pregraves (sinon par-dessus) la ligne noire de

correacutelation parfaite Il nrsquoy a que quelques stations ougrave les erreurs (RMSE) sont plus eacuteleveacutees

les correacutelations sont plus faibles et lrsquoeacutecart-type normaliseacute est plus petit (une indication

que le jeu de donneacutees sous-estime la variance) ou plus grand (une indication que le jeu

de donneacutees surestime la variance) Toutefois il faut noter que le nombre de stations

indeacutependantes ayant des seacuteries valides pour cette variable est tregraves faible il varie entre

n=6 et n=8

Pour les preacutecipitations mensuelles moyennes (figure 5) les similitudes entre les donneacutees

aux stations du MDDELCC et les jeux de donneacutees alternatives sont moins eacuteleveacutees tel que

le montrent les plus faibles correacutelations les plus grandes erreurs RMSE et le plus grand

nombre drsquoeacutecarts normaliseacutes qui diffegravere de 1 Ceci nrsquoest pas tregraves surprenant eacutetant donneacute

que les preacutecipitations preacutesentent geacuteneacuteralement une plus grande variabiliteacute spatiale que

les tempeacuteratures En drsquoautres mots la similitude entre les preacutecipitations agrave une station et

les preacutecipitations moyenneacutees sur une tuile relativement grande ne peut pas ecirctre tregraves

eacuteleveacutee Les quatre jeux de donneacutees interpoleacutees preacutesentent de plus grandes variations

dans les valeurs RMSE que les quatre reacuteanalyses Ces variations plus importantes

suggegraverent que pour certaines stations les valeurs interpoleacutees sont bonnes (similaires aux

valeurs observeacutees) tandis que pour drsquoautres elles sont mauvaises (diffeacuterentes des valeurs

observeacutees) Drsquoun autre cocircteacute les RMSE des jeux des reacuteanalyses preacutesentent de plus faibles

variations une indication que la similitude entre les donneacutees aux stations et les points de

grille est toujours sensiblement la mecircme

Plusieurs points sont agrave consideacuterer afin de seacutelectionner les jeux de donneacutees

Premiegraverement la figure 4 indique qursquoen geacuteneacuteral les jeux de donneacutees interpoleacutees et les

reacuteanalyses repreacutesentent tregraves bien les tempeacuteratures observeacutees Il nrsquoest pas possible agrave

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 28

partir de cette analyse de favoriser ou drsquoeacuteliminer un jeu de donneacutees de lrsquoensemble Par

contre la validation sur les preacutecipitations reacutevegravele que les reacuteanalyses offrent un certain

avantage eacutetant donneacute leur plus grande similitude avec les donneacutees de stations

indeacutependantes (figure 5) De plus il faut consideacuterer que la grande majoriteacute des

indicateurs drsquointeacuterecirct (sauf les tempeacuteratures et preacutecipitations mensuelles tableau 5)

requiegraverent des donneacutees climatiques quotidiennes pour leur calcul Or trois des jeux de

donneacutees interpoleacutees soit CANGRD CRU TS31 et Willmott-Matsuura nrsquooffrent que des

donneacutees mensuelles Consideacuterant de surcroicirct la faible performance de ces jeux de

donneacutees lorsqursquoon les compare aux stations indeacutependantes il a eacuteteacute deacutecideacute drsquoeacuteliminer ces

jeux de donneacutees mecircme pour la caracteacuterisation des tempeacuteratures et des preacutecipitations

mensuelles Lrsquoinclusion ou non du jeu de donneacutees RNCan eacutetait plus incertain et lrsquoopinion

du comiteacute de suivi a eacuteteacute sondeacutee lors drsquoune reacuteunion en date du 11 juin 2015 Il a alors eacuteteacute

deacutecideacute drsquoeacuteliminer cette seacuterie eacutetant donneacute entre autres sa faible performance avec les

preacutecipitations et de ne conserver que les quatre reacuteanalyses pour bacirctir le climat de

reacutefeacuterence pour ce projet

42 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash couvert de neige

La comparaison entre les reacuteanalyses disponibles pour le couvert de neige a eacuteteacute effectueacutee

pour les reacutegions bioclimatiques identifieacutees agrave la figure 21 Nous preacutesentons ici les reacutesultats

des quatre plus grandes reacutegions sur le territoire agrave lrsquoeacutetude bien que toutes les analyses

soient disponibles dans le tome 2 du rapport

Les figures 6 agrave 9 preacutesentent une comparaison entre les seacuteries temporelles de sept

reacuteanalyses en termes du maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige (EEN) ainsi que du

deacutebut de la fin et de la dureacutee de lrsquoenneigement On remarque premiegraverement un plus

grand consensus entre les bases de donneacutees pour lrsquoeacutequivalent en eau de la neige et pour

le deacutebut de la peacuteriode drsquoenneigement que pour la fin et la dureacutee de lrsquoenneigement et ce

pour toutes les reacutegions On note aussi que le choix final drsquoun jeu de donneacutees sur la neige

baseacute sur lrsquoanalyse de ces courbes nrsquoest pas simple Sans donneacutees drsquoobservations il est en

effet tregraves difficile de faire une validation Par conseacutequent il faut comprendre que le choix

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 29

de conserver ou drsquoeacuteliminer lrsquoune ou lrsquoautre des bases de donneacutees srsquoest fait parfois de

faccedilon quelque peu subjective avec lrsquoappui de Ross Brown un expert sur ce sujet

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 30

Figure 4 Validation des donneacutees alternatives de tempeacuteratures mensuelles moyennes avec les donneacutees aux stations du MDDELCC Le lsquonrsquo indique le nombre de seacuteries observeacutees valides pour chaque jeu de donneacutees alternatives

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 31

Figure 5 Validation des donneacutees alternatives de preacutecipitations mensuelles moyennes avec les donneacutees aux stations du MDDELCC Le lsquonrsquo indique le nombre de seacuteries observeacutees valides pour chaque jeu de donneacutees alternatives

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 32

La premiegravere base de donneacutees agrave ecirctre eacutelimineacutee est la base ERA-Interim qui nrsquooffre aucune

variabiliteacute dans le maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige particuliegraverement pour les

reacutegions plus au nord En drsquoautres mots cette reacuteanalyse produit essentiellement la mecircme

valeur en EEN pour chacune des anneacutees entre 1981 et 2010 La base de donneacutees CFSR est

aussi eacutecarteacutee de la liste eacutetant donneacute lrsquouniformiteacute et la faiblesse des valeurs drsquoEEN qursquoelle

produit Une troisiegraveme seacuterie agrave ecirctre eacutelimineacutee est JRA55 car les valeurs de EEN produites

pour les 15 premiegraveres anneacutees agrave lrsquoeacutetude sont beaucoup trop eacuteleveacutees particuliegraverement

pour les 2 reacutegions les plus au nord La base de donneacutees GlobSnow est aussi retrancheacutee

parce qursquoelle ne reproduit pas adeacutequatement le deacutebut de lrsquoenneigement reacutesultant en des

valeurs aberrantes de la dureacutee du couvert de neige Ce problegraveme avait deacutejagrave eacuteteacute identifieacute

par Takala et al (2011) au Canada

Ces choix ont donc conduit agrave un ensemble de trois bases de donneacutees du couvert de neige

soit MERRA Liston-Hiemstra et Brown-Derksen Cependant tel que preacuteciseacute agrave la

section 21 la base de donneacutees Liston-Hiemstra utilise les donneacutees MERRA afin de piloter

un modegravele de neige il eacutetait donc reacutepeacutetitif drsquoinclure les deux jeux de donneacutees drsquoautant

plus que lrsquoeacutetude de Liston et Hiemstra (2011) suggegravere que les valeurs de leur modegravele de

neige sont beaucoup plus reacutealistes que celles de MERRA

Par conseacutequent seules les bases de donneacutees Liston-Hiemstra et Brown-Derksen sont

retenues pour produire les cartes de couvert de neige sur le territoire Dans ce cas au lieu

de preacutesenter la moyenne des deux seacuteries et les eacutecarts-types nous preacutesenterons plutocirct les

deux jeux de donneacutees seacutepareacutement

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 33

Figure 6 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion au nord approximativement du 59deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 34

Figure 7 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 58deg et 59deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 35

Figure 8 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 56deg et 58deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 36

Figure 9 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 55deg et 56deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 37

43 Description du climat du passeacute reacutecent au Nunavik

La section qui suit preacutesente un reacutesumeacute de lrsquoanalyse des indicateurs climatiques qui ont

eacuteteacute calculeacutes agrave lrsquoaide des donneacutees alternatives seacutelectionneacutees Le tableau 5 permet de

constater qursquoun grand nombre drsquoindicateurs climatiques sont agrave lrsquoeacutetude et de surcroicirct

plusieurs drsquoentre eux doivent ecirctre preacutesenteacutes sur une base mensuelle La cartographie de

tous ces indicateurs a conduit agrave la production drsquoun total de 121 cartes auxquelles

srsquoajoutent des figures preacutesentant les seacuteries temporelles Eacutetant donneacute qursquoil ne serait pas

utile de deacutecrire ici toutes ces figures la section qui suit preacutesente une synthegravese des

reacutesultats Les tableaux 7a et 7 b preacutesenteacutes offrent drsquoabord un sommaire de tous les

indicateurs climatiques puis les figures 10 agrave 20 preacutesentent la distribution spatiale des trois

indicateurs utiliseacutes pour lrsquoanalyse des bioclimats soit les tempeacuteratures annuelles les

preacutecipitations annuelles et longueur de la saison de croissance ainsi que les degreacutes-jours

de croissance et quelques indices relieacutes au couvert de neige Lrsquoensemble des cartes et

figures produites pour ce projet sont disponibles dans le Tome 2 qui accompagne le

preacutesent rapport

Rappelons que toutes les donneacutees ayant servi agrave produire les cartes preacutesenteacutees dans cette

section et dans le Tome 2 ont eacuteteacute transfeacutereacutees au MFFP ainsi qursquoau MERN sous forme de

fichiers SIG

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 38

Tableau 7a Synthegravese des indicateurs climatiques agrave lrsquoeacutetude calculeacutes agrave partir des variables de tempeacuteratures et de preacutecipitations Les valeurs repreacutesentent la moyenne des quatre reacuteanalyses moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave de 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 lrsquoeacutecart-type de lrsquoensemble est donneacute entre parenthegraveses

Peacuteriode Tempeacuteratures moyennes (degC)

Nombre de cycles de gel-

deacutegel

Degreacutes-jours de gel

Degreacutes-jours de deacutegel

Degreacutes-jours de croissance

Annuel -54 (plusmn02) 580 (plusmn36) 30649 (plusmn992) 11957 (plusmn405) 5666 (plusmn284)

Janvier -245 (plusmn07) 01 (plusmn01) 7501 (plusmn180) 00 (plusmn00) 00 (plusmn00)

Feacutevrier -235 (plusmn04) 04 (plusmn01) 6483 (plusmn170) 01 (plusmn01) 00 (plusmn00)

Mars -172 (plusmn05) 16 (plusmn04) 5125 (plusmn218) 04 (plusmn04) 00 (plusmn00)

Avril -80 (plusmn05) 77 (plusmn17) 2337 (plusmn190) 59 (plusmn40) 04 (plusmn03)

Mai 01 (plusmn02) 147 (plusmn12) 619 (plusmn41) 754 (plusmn70) 246 (plusmn26)

Juin 72 (plusmn04) 81 (plusmn05) 21 (plusmn07) 2295 (plusmn96) 1070 (plusmn52)

Juillet 113 (plusmn03) 04 (plusmn01) 00 (plusmn00) 3582 (plusmn82) 2058 (plusmn80)

Aoucirct 102 (plusmn03) 05 (plusmn01) 00 (plusmn00) 3242 (plusmn114) 1720 (plusmn109)

Septembre 52 (plusmn01) 72 (plusmn06) 23 (plusmn04) 1662 (plusmn88) 530 (plusmn59)

Octobre -09 (plusmn04) 133 (plusmn04) 586 (plusmn93) 344 (plusmn56) 38 (plusmn12)

Novembre -83 (plusmn09) 34 (plusmn07) 2503 (plusmn262) 14 (plusmn07) 00 (plusmn00)

Deacutecembre -177 (plusmn09) 06 (plusmn02) 5452 (plusmn262) 01 (plusmn01) 00 (plusmn00)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 39

Peacuteriode Preacutecipitations totales (mm)

Preacutecipitations liquides (mm)

Preacutecipitations solides (mm)

Fraction de neige

Annuel 7506 (plusmn1316) 4330 (plusmn568) 3176 (plusmn790) 420 (plusmn36)

Janvier 330 (plusmn67) 00 (plusmn00) 330 (plusmn67) 999 (plusmn01)

Feacutevrier 281 (plusmn58) 02 (plusmn01) 279 (plusmn58) 995 (plusmn03)

Mars 387 (plusmn92) 08 (plusmn05) 380 (plusmn93) 978 (plusmn15)

Avril 455 (plusmn137) 62 (plusmn28) 394 (plusmn135) 865 (plusmn71)

Mai 583 (plusmn130) 307 (plusmn52) 276 (plusmn88) 460 (plusmn59)

Juin 729 (plusmn80) 692 (plusmn60) 37 (plusmn21) 48 (plusmn23)

Juillet 853 (plusmn83) 852 (plusmn83) 01 (plusmn01) 01 (plusmn01)

Aoucirct 933 (plusmn117) 932 (plusmn117) 00 (plusmn00) 00 (plusmn00)

Septembre 1022 (plusmn153) 974 (plusmn146) 49 (plusmn14) 47 (plusmn12)

Octobre 819 (plusmn154) 445 (plusmn93) 375 (plusmn82) 464 (plusmn57)

Novembre 668 (plusmn156) 51 (plusmn21) 617 (plusmn149) 922 (plusmn35)

Deacutecembre 446 (plusmn100) 06 (plusmn03) 40 (plusmn100) 990 (plusmn07)

Saison de croissance

Saison sans gel

Peacuteriode ougrave la tempeacuterature

oscille autour de 0 degC agrave lrsquoautomne

Peacuteriode ougrave la tempeacuterature

oscille autour de 0 degC agrave au

printemps

Deacutebut 08-Juin (plusmn19) 07-Juin (plusmn11) 01-Oct (plusmn14) 29-Avr (plusmn17)

Fin 10-Oct (plusmn19) 01-Oct (plusmn14) 26-Oct (plusmn15) 07-Juin (plusmn11)

Longueur (jours)

1242 (plusmn16) 1160 (plusmn12) 263 (plusmn07) 400 (plusmn21)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 40

Tableau 7 b Synthegravese des indicateurs climatiques relieacutes au couvert nival Les valeurs repreacutesentent la moyenne des jeux de donneacutees moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave du 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 Lrsquoeacutecart-type nrsquoest pas calculeacute eacutetant donneacute qursquoil nrsquoy a que deux jeux de donneacutees

Liston-Hiemstra Brown-Dersken

Max ENN 2621 1642

Deacutebut 24-sept 28-sept

Fin 31-mai 09-juin

Longueur (jours)

2507 2554

431 Tempeacuterature annuelle moyenne

La tempeacuterature annuelle moyenne (figure 10) preacutesente un gradient nord-sud dans toutes

les reacuteanalyses avec des tempeacuteratures de lrsquoordre de -8 agrave -10 degC au nord du Nunavik et de

-2 agrave -4 degC au sud du territoire Les eacutecarts-types inter-reacuteanalyses sont geacuteneacuteralement tregraves

faibles sur lrsquoensemble du territoire une indication que les quatre reacuteanalyses preacutesentent

un consensus entre elles Lrsquoeacutecart-type tend toutefois agrave augmenter agrave proximiteacute des cocirctes

Le gradient de tempeacuterature et les faibles valeurs drsquoeacutecart-type inter-reacuteanalyses sont

geacuteneacuteraliseacutes aux valeurs de tempeacuteratures pour les douze mois de lrsquoanneacutee (Tome 2)

Lrsquoeacutevolution des tempeacuteratures moyennes (figure 11) montre une tendance geacuteneacuterale agrave la

hausse pour les tempeacuteratures annuelles et mensuelles sur le Nunavik entre 1981 et 2010

Tandis que certains mois preacutesentent une diminution des tempeacuteratures entre 1981 et

1990 par exemple pour le mois de feacutevrier tous les mois preacutesentent une augmentation

marqueacutee agrave partir de 1990

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 41

Figure 10 Le panneau du haut preacutesente la moyenne des tempeacuteratures moyennes annuelles (degC) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 42

Figure 11 Lrsquoeacutevolution des tempeacuteratures moyennes annuelles et mensuelles (degC) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 43

432 Preacutecipitations totales annuelles

Les preacutecipitations totales annuelles (figure 12) preacutesentent un gradient similaire aux

tempeacuteratures avec des valeurs plus eacuteleveacutees au sud de lrsquoordre de pregraves de 1000 mm et

de 450-500 mm au nord Les eacutecarts-types sont geacuteneacuteralement plus importants sur

lrsquoensemble du territoire mais particuliegraverement aux abords des Baies James et drsquoHudson

Ces variations entre les quatre reacuteanalyses ne sont pas tregraves surprenantes eacutetant donneacute la

plus grande variabiliteacute spatiale des preacutecipitations et la difficulteacute agrave simuler cette variable

lorsque compareacutee aux tempeacuteratures Ce gradient sud-nord des preacutecipitations totales est

geacuteneacuteraliseacute aux douze mois de lrsquoanneacutee (Tome 2) On note que les preacutecipitations totales

sont plus abondantes durant les mois drsquoeacuteteacute et drsquoautomne que durant les mois drsquohiver et

de printemps (Tome 2)

En ce qui a trait agrave lrsquoeacutevolution des preacutecipitations totales la figure 13 suggegravere une

augmentation des preacutecipitations annuelles sur lrsquoensemble du territoire pour la

peacuteriode 1981-2010 Il faut noter par contre que tel que discuteacute plus haut les valeurs

obtenues par les quatre reacuteanalyses divergent beaucoup plus que pour les tempeacuteratures

avec un eacutecart drsquoenviron 300 mm annuellement entre les deux reacuteanalyses les plus

diffeacuterentes Les tendances des valeurs mensuelles de preacutecipitations sont quant agrave elles plus

partageacutees avec certains mois affichant des augmentations tel que les mois de juillet agrave

deacutecembre tandis que les autres mois preacutesentent des changements plus variables entre

1981-2010

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 44

Figure 12 Le panneau du haut preacutesente la moyenne des preacutecipitations totales annuelles (mm) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 45

Figure 13 Lrsquoeacutevolution des preacutecipitations totales annuelles et mensuelles (mm) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 46

433 Longueur de la saison de croissance

La figure 14 illustre que la longueur de la saison de croissance atteint des valeurs plus

importantes au sud-est pregraves de la Baie James soit drsquoenviron 160 agrave 170 jours tandis que

la saison est beaucoup plus courte au nord avec des valeurs de lrsquoordre de 80 agrave 90 jours

Les eacutecarts-types sont faibles sur la majoriteacute du territoire sauf sur le pourtour de la baie

drsquoUngava ougrave les reacuteanalyses ne srsquoentendent pas aussi bien sur la longueur de la saison de

croissance

En ce qui concerne le deacutebut de la saison de croissance il survient environ 70 jours plus

tocirct dans le sud que dans le nord (figure 15) tandis que la fin peut arriver jusqursquoagrave environ

50 jours plus tard dans le sud qursquoau nord (figure 16)

La figure 17 illustre clairement lrsquoallongement de la saison de croissance sur le territoire

entre 1981 et 2010 (panneau du haut) ainsi que le devancement du deacutebut de la saison

(panneau du centre) et sa fin plus tardive (panneau du bas)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 47

Figure 14 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la longueur de la saison de croissance (jours) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2020 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 48

Figure 15 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date du deacutebut de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 49

Figure 16 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date de la fin de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 50

Figure 17 Lrsquoeacutevolution de la longueur du deacutebut et de la fin de la saison de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 51

434 Degreacutes-jours de croissance

La figure 18 illustre que le nombre de degreacutes-jours de croissance est plus important au

sud-est pregraves de la Baie James soit drsquoenviron 1600 agrave 2000 degreacutes-jours tandis que ce

nombre est beaucoup plus faible au nord avec des valeurs de lrsquoordre de 400 agrave 600 Les

eacutecarts-types sont faibles sur la majoriteacute du territoire sauf pour certains points de grille sur

le pourtour de la baie drsquoUngava ougrave les reacuteanalyses ne srsquoentendent pas aussi bien

Le nombre de degreacutes-jours de croissance augmente entre 1981 et 2010 sur une base

annuelle largement relieacute agrave des augmentations au printemps et en eacuteteacute (figure 19) On

remarque pour les mois drsquohiver une seule reacuteanalyse (ERA-Interim) donne des valeurs ce

qui peut influencer les eacutecarts-types preacutesenteacutes agrave la figure 18

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 52

Figure 18 Le panneau du haut preacutesente la moyenne du nombre annuel de degreacutes-jours de croissance calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 53

Figure 19 Lrsquoeacutevolution du nombre de degreacutes-jours annuel de de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 54

435 Couvert de neige

La figure 20 preacutesente le maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige (EEN mm) pour les

deux bases de donneacutees retenues On note premiegraverement des eacutecarts importants entre les

deux jeux de donneacutees un point bien illustreacute agrave la figure 22 La seacuterie Liston-Hiemstra

preacutesente des valeurs plus eacuteleveacutees et plus heacuteteacuterogegravenes sur le territoire avec des valeurs

entre 122-150 et 501-800 mm tandis que Brown-Derksen preacutesente des valeurs allant de

122-150 agrave 251-300 mm Par contre les deux deacutemontrent des taux drsquoEEN plus importants

dans la reacutegion montagneuse aux abords de Terre-Neuve-et-Labrador Ces diffeacuterences

limitent la confiance qui peut ecirctre accordeacutee agrave lrsquoune ou lrsquoautre de ces bases de donneacutees

Cependant lrsquoanalyse des preacutecipitations solides annuelles preacutesenteacutees dans le Tome 2

(figure A102) selon les quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) ajoute une

information compleacutementaire qui peut srsquoaveacuterer utile En effet cette figure suggegravere que les

preacutecipitations solides annuelles sur le territoire sont de lrsquoordre drsquoenviron 200 agrave 300 mm

sauf sur la reacutegion montagneuse agrave lrsquoest ougrave les valeurs peuvent atteindre 450 mm Ces

valeurs se rapprochent davantage de la base de donneacutees de Liston et Hiemstra que de

celles de Brown et Derksen

Les indicateurs lieacutes au deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement sont quant agrave elles plus

similaires entre les deux jeux de donneacutees (figures 21 et 22) une bonne indication qursquoil est

plus facile de preacutedire la preacutesence ou non de neige que la quantiteacute de neige en cas de

preacutesence

La figure 22 suggegravere que lrsquoeacutequivalent en eau de la neige a peu changeacute entre 1981 et 2010

tandis que la dureacutee du couvert nival a diminueacute Ce pheacutenomegravene est principalement lieacute agrave

une fin drsquoenneigement plus preacutecoce et moins agrave un deacutebut plus tardif

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 55

Figure 20 Le maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige (mm) calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 56

Figure 21 La dureacutee du couvert de neige (seuil de 1 mm) calculeacutee agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 57

Figure 22 Lrsquoeacutevolution du maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige du deacutebut de la fin et de la dureacutee de lrsquoenneigement calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra et de Brown-Derksen moyenneacutes pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 58

44 Bioclimats

Lrsquoanalyse des bioclimats baseacutee sur lrsquoensemble de donneacutees de reacuteanalyses seacutelectionneacutees

pour la peacuteriode 1981-2010 (figure 23) offre un portrait passablement diffeacuterent de celui

preacutesenteacute en 2001 par Gerardin et McKenney qui eacutetait quant agrave lui baseacute sur des donneacutees

drsquoobservations aux stations pour la peacuteriode 1966 agrave 1996 (chapitre 2)

Premiegraverement le niveau de raffinement de la nouvelle classification est plus eacuteleveacute ce qui

nrsquoest pas surprenant eacutetant donneacute que la premiegravere classification eacutetait baseacutee sur des

donneacutees de stations situeacutees principalement au sud du 50deg (Gerardin et McKenney 2001)

Par conseacutequent les donneacutees sur grille des reacuteanalyses offrent une information climatique

plus deacutetailleacutee sur le nord du Queacutebec

La figure 23 preacutesente sept cateacutegories pour la reacutegion au nord du 55deg (on note que les 2

autres cateacutegories preacutesenteacutees sur cette figure deacutecrivent une reacutegion au sud de la reacutegion agrave

lrsquoeacutetude) comparativement agrave quatre cateacutegories dans la classification originale Les grandes

reacutegions bioclimatiques sont sensiblement les mecircmes mais les nouvelles cateacutegories aident

agrave deacutecrire avec plus de preacutecision certains eacuteleacutements climatiques et topographiques

importants

Pour les tempeacuteratures annuelles moyennes le gradient nord-sud est sensiblement le

mecircme que sur la carte drsquoorigine avec une reacutegion subpolaire froide (-59 agrave -15 degC) plus au

sud et une reacutegion polaire (-94 agrave -60 degC) plus au nord Par contre la zone polaire est moins

eacutetendue comparativement agrave celle de Gerardin et McKenney tandis que la zone subpolaire

a pris de lrsquoexpansion au nord On note aussi une zone de tempeacuterature plus froide agrave la

limite ouest du territoire qui borde Terre-Neuve-et-Labrador Cette zone longe plusieurs

monts importants tels le Mont Iberville le Mont Jacques-Rousseau ainsi que les Collines

Hadegraves

Le gradient nord-sud est aussi preacutesent en termes de longueur de la saison de croissance

qui passe de courte au sud (120 agrave 149 jours) agrave tregraves courte au nord (90 agrave 119 jours) Un

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 59

gradient de court agrave tregraves court est aussi preacutesent agrave la frontiegravere de Terre-Neuve-et-Labrador

ougrave il y a un important gradient drsquoeacuteleacutevation

Le gradient de preacutecipitation preacutesente quant agrave lui une zone subhumide au sud caracteacuteriseacutee

par des preacutecipitations totales plus abondantes (800 agrave 1359 mm) tandis que la reacutegion plus

au nord est repreacutesenteacutee par des preacutecipitations modeacutereacutees (470 agrave 799 mm) Ces

preacutecipitations sont plus importantes que sur la carte drsquoorigine qui preacutesentait une zone

modeacutereacutee au sud et semi-aride au nord

Ce portrait des bioclimats deacutenote que les conditions sont particuliegraverement difficiles dans

le Nord queacutebeacutecois En effet environ 50 du territoire au nord du 55deg est compris dans

une zone consideacutereacutee polaire en termes de tempeacuterature ougrave la saison de croissance est

tregraves courte et ougrave les preacutecipitations sont modeacutereacutees

Ce nouveau redeacutecoupage des zones bioclimatiques pourrait influencer la reacutepartition des

zones de veacutegeacutetation du Queacutebec que le MPFP est aussi en processus de revoir

(httpswwwmffpgouvqccaforetsinventaireinventaire-zones-cartejsp)

Preacutesentement le territoire au nord du 55e parallegravele regroupe trois grandes zones soit le

domaine de la toundra forestiegravere (du 55e au 58e) le domaine de la toundra arctique

arbustive (du 58e au 61e) et le domaine de la toundra arctique herbaceacutee (au nord du 61e)

On note que ces trois zones sont caracteacuteriseacutees par une veacutegeacutetation de type arbustive et

que la limite nord de la plupart des arbres de la forecirct boreacuteale (sapin baumier pin gris) se

situe entre le 52e et 55e parallegravele mis agrave part pour lrsquoeacutepinette noire qui quant agrave elle est

preacutesente mais de faccedilon limiteacutee dans la toundra forestiegravere Lrsquoanalyse du climat de

reacutefeacuterence ainsi que la nouvelle cartographie des bioclimats laissent preacutesager que les zones

de veacutegeacutetation seraient appeleacutees agrave se deacuteplacer vers le nord

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 60

Figure 23 Classification des bioclimats eacutetablie sur la moyenne climatique de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFRS JRA55 MERRA) disponibles sur une grille de 50 km La classification suit les critegraveres eacutetablis par Litynski tels que preacutesenteacutes dans Gerardin et McKenney (2001)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 61

CHAPITRE 5 EacuteTAT DES CONNAISSANCES DrsquoAUTRES VARIABLES CLIMATIQUES

Le chapitre 5 preacutesente un eacutetat des connaissances tireacute de la litteacuterature pour trois

indicateurs importants pour le Nord queacutebeacutecois soit le vent les glaces marines et le

reacutegime hydrique Ces indicateurs de par le manque de donneacutees disponibles ou de leur

plus grande complexiteacute nrsquoont pas fait pas partie de la liste drsquoindicateurs prioriseacutes pour le

projet En effet leur eacutevaluation aurait requis une analyse plus approfondie et trop longue

pour ce projet Toutefois il a eacuteteacute possible de tirer profit de la revue de litteacuterature reacutealiseacutee

reacutecemment pour la publication de la Synthegravese des connaissances sur les changements

climatiques au Queacutebec (Ouranos 2015)

51 Les vents

Les vents pregraves de la surface sont mesureacutes aux stations meacuteteacuteorologiques par des

aneacutemomegravetres situeacutes agrave 10 megravetres de hauteur Malheureusement la faible densiteacute des

reacuteseaux au Queacutebec limite grandement la compreacutehension de cette variable complexe

Puisque le vent est grandement influenceacute par des processus tregraves locaux le vent mesureacute

nrsquoest repreacutesentatif que des environs immeacutediats de la station ce qui en complique

lrsquointerpolation pour des fins de cartographie et drsquoanalyse agrave moins drsquoavoir un reacuteseau de

stations drsquoune tregraves grande densiteacute Par ailleurs les observations de vent sont tregraves

sensibles aux changements survenus dans les types drsquoaneacutemomegravetres agrave la hauteur agrave

laquelle ils ont eacuteteacute installeacutes (qui nrsquoa pas toujours eacuteteacute de 10 m) au deacuteplacement des

stations ainsi qursquoaux changements de lrsquoenvironnement autour de la station comme la

croissance ou la disparition de la forecirct et lrsquourbanisation Crsquoest pourquoi lrsquoeacutetude du vent

doit impeacuterativement se faire sur des donneacutees homogeacuteneacuteiseacutees

Des statistiques agrave long terme de la vitesse du vent ont eacuteteacute obtenues au moyen de stations

meacuteteacuteorologiques canadiennes sur la peacuteriode 1953-2006 par Wan et al (2010) apregraves en

avoir compleacuteteacute lrsquohomogeacuteneacuteisation De ces stations treize se situent dans des aeacuteroports

du Queacutebec (Val-DrsquoOr Rouyn Sept-Icircles Bagotville St-Hubert Montreacuteal (Pierre-Elliot-

Trudeau) Schefferville Kuujjuaq Queacutebec (Jean-Lesage) Roberval Baie-Comeau

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 62

Kuujjuarapik et Mont-Joli) Lrsquoanalyse de Wan et al (2010) nous apprend que les moyennes

saisonniegraveres de la vitesse de vent pour la peacuteriode 1953-2006 se situent entre 10 et

20 kmh Les seules stations faisant exception sont Mont-Joli en hiver et Kuujjuarapik en

automne pour lesquelles les moyennes saisonniegraveres excegravedent 20 kmh On constate que

la vitesse moyenne des vents pour la grande majoriteacute des stations varie tregraves peu drsquoune

saison agrave lrsquoautre On peut en dire autant de la variation interannuelle de la moyenne

saisonniegravere du vent Pour la majoriteacute des stations la variabiliteacute interannuelle se situe en

deccedilagrave de 5 kmh peu importe la saison Toutefois quelques stations nordiques se

comportent diffeacuteremment Agrave Kuujjuarapik Kuujjuaq Schefferville et Mont-Joli les

moyennes hivernales et automnales fluctuent drsquoune anneacutee agrave lrsquoautre de 5 agrave 10 kmh

tandis que la variabiliteacute excegravede 10 kmh en eacuteteacute agrave Kuujjuarapik Les tendances observeacutees

ont aussi eacuteteacute calculeacutees par Wan et al (2010) qui remarquent une tendance agrave la diminution

de la vitesse moyenne des vents pour la majoriteacute des stations tout au long de lrsquoanneacutee

entre 1953 et 2006 Par contre quelques stations deacuterogent de ce constat geacuteneacuteral et

preacutesentent de faibles tendances agrave lrsquoaugmentation de la vitesse du vent Encore une fois

crsquoest le cas pour les stations nordiques de Schefferville (hiver printemps et automne) de

Kuujjuaq et de Kuujjuarapik en hiver et finalement de Val-DrsquoOr et de Baie-Comeau en

automne

Bien qursquoutiles pour dresser un portrait sommaire du vent dans le nord les analyses agrave long

terme et sur de grandes eacutechelles spatiales peuvent masquer certains comportements

importants du vent notamment en termes de pointes de vent extrecircmes Ces eacuteveacutenements

sont particuliegraverement importants pour les infrastructures du nord et se meacuteritent drsquoecirctre

mieux eacutetudieacutes Un enjeu difficile agrave aborder eacutetant donneacute lrsquoaspect tregraves local du vent En

effet puisque les pointes de vent ne surviennent pas neacutecessairement au point de stations

il est difficile de bien les caracteacuteriser Par contre des informations plus qualitatives ou

ponctuelles peuvent servir agrave mieux comprendre lrsquoimportance des pics de vents sur ce

territoire Par exemple un article dans le Nunatsiaq News relate des eacuteveacutenements

extrecircmes agrave Salluit ougrave des vents de plus de 140 kmh ont eacuteteacute enregistreacutes le 19 novembre

2015 Plusieurs toitures de reacutesidences ont eacuteteacute arracheacutees lors ce cet eacuteveacutenement Un

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 63

avertissement de pointes de vent importantes pouvant atteindre 106 kmh eacutetait eacutemis

pour cette reacutegion pendant quelques jours Cet eacuteveacutenement illustre bien que la force des

vents dans le nord peut avoir des conseacutequences tregraves importantes

52 Glaces marines

Les glaces marines sont une composante importante de la cryosphegravere qui joue un rocircle

significatif sur le climat terrestre agrave travers son influence sur lrsquoeacutenergie le cycle de lrsquoeau la

productiviteacute primaire les eacutechanges gazeux ainsi que le niveau des mers Les glaces de

lrsquoArctique peuvent perdurer pendant plusieurs anneacutees et srsquoaccumulent agrave la base avec le

gel de lrsquoeau de mer Les glaces saisonniegraveres nrsquoatteignent geacuteneacuteralement pas plus de 2

megravetres drsquoeacutepaisseur tandis que les glaces qui ont plus drsquoun an peuvent atteindre plusieurs

megravetres drsquoeacutepaisseur Les glaces marines sont sensibles agrave plusieurs facteurs tels que la

tempeacuterature de lrsquoair la tempeacuterature des oceacuteans le vent et les courants marins

Lrsquoinfluence des changements de tempeacuterature sur les glaces de mer fait en sorte que

celles-ci forment lrsquoune des signatures les plus visibles des changements climatiques

(Vaughan et al 2013)

Depuis le deacuteploiement drsquoun systegraveme drsquoimagerie satellitaire agrave micro-ondes passives en

1979 il est possible drsquoavoir une estimation de lrsquoeacutetendue des glaces marines avec une

reacutesolution temporelle infeacuterieure agrave une journeacutee Ces trente-quatre anneacutees de donneacutees

montrent tout drsquoabord que le couvert annuel de la glace arctique a diminueacute drsquoenviron

de 35 agrave 41 par deacutecennie de 1979 agrave aujourdrsquohui (Vaughan et al 2013) Cette diminution

est plus rapide en eacuteteacute et en automne mais le couvert a neacuteanmoins diminueacute agrave chaque

saison De plus malgreacute la tendance eacutevidente agrave la baisse agrave partir des anneacutees 1970 on

observe la preacutesence drsquoune forte variabiliteacute interannuelle dans lrsquoeacutetendue de glace Dans le

centre de lrsquoArctique (excluant la mer du Groenland) les couverts de la glace peacuterenne

(glace qui perdure un eacuteteacute) et de la glace pluriannuelle (glace qui dure plusieurs eacuteteacutes) ont

aussi diminueacute durant ces mecircmes anneacutees drsquoenviron 115 et de 135 par deacutecennie

respectivement (Vaughan et al 2013) Enfin lrsquoeacutepaisseur de la glace hivernale a diminueacute

en moyenne de 06 m par deacutecennie sur le bassin de lrsquoArctique pendant la peacuteriode 1980 agrave

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 64

2008 ce qui indique que le volume de glace est aussi agrave la baisse Ces donneacutees drsquoeacutepaisseur

des glaces proviennent de plusieurs techniques telles que lrsquoutilisation des sonars sous-

marins drsquoaltimeacutetrie satellitaire et de la deacutetection eacutelectromagneacutetique Pour les endroits

ougrave une diminution de lrsquoeacutepaisseur de la glace est enregistreacutee on note une augmentation

de la vitesse de la deacuterive des glaces (Vaughan et al 2013)

Des eacutetudes reacutecentes sur la baie drsquoHudson et la mer du Labrador montrent aussi le deacuteclin

de lrsquoeacutetendue des glaces marines sur ce territoire pendant les 50 derniegraveres anneacutees

(Derksen et al 2012 Tivy et al 2011) Plus speacutecifiquement on note que lrsquoeacutetendue des

glaces dans la baie drsquoHudson a diminueacute de 6 agrave 15 par deacutecennie tandis que la reacutegion du

Labrador a perdu pregraves de 17 de ses glaces drsquoeacuteteacute au courant de la peacuteriode 1968-2010

(figure 24 tireacutee de Derksen et al 2012) La perte totale du couvert de glace et par

conseacutequent lrsquoapparition de lrsquoeau libre en septembre sur plusieurs reacutegions autour du

Queacutebec sont similaires aux reacutesultats observeacutes dans lrsquooceacutean Arctique

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 65

Figure 24 Reacuteduction du couvert de glace ( par deacutecennie) pour la peacuteriode 1968-2010 dans lrsquoarctique canadien Seulement les tendances statistiquement significatives (α=005) sont montreacutees Adapteacutee de Derksen et al 2012

53 Reacutegime hydrique

La premiegravere constatation pour le reacutegime hydrique est le manque de ressources

disponibles afin de pouvoir dresser un portrait fiable sur le nord du Queacutebec

Premiegraverement le nombre de stations de jaugeage pour mesurer le deacutebit des riviegraveres au

Nunavik soit agrave travers le Centre drsquoexpertise hydrique du Queacutebec (CEHQ) ou

Environnement Canada demeure faible Deuxiegravemement peu de chercheurs semblent

srsquoecirctre inteacuteresseacutes au reacutegime hydrique du nord queacutebeacutecois faisant en sorte que la litteacuterature

nrsquoest pas tregraves abondante pour cette reacutegion Il est facile drsquoimaginer que ce deuxiegraveme point

deacutecoule du premier il est difficile de bacirctir des analyses solides quand le manque de

donneacutees est si criant

Toutefois il est possible de preacutesenter ici certaines tendances du reacutegime hydrique du nord

queacutebeacutecois en grande partie gracircce aux eacutetudes meneacutees par Stephen Deacutery (de lrsquoUniversiteacute

du nord de la Colombie-Britannique) En reacutesumeacute ses travaux montrent que bien que les

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 66

deacutebits annuels vers lrsquoArctique ne preacutesentent pas de tendances significatives entre 1964

et 2003 des tendances agrave la baisse sont observeacutees pour les riviegraveres se deacuteversant dans les

Baies James drsquoHudson drsquoUngava entre 1964 et 2000 (Deacutery et Wood 2005 Deacutery et al

2005) Par contre en incluant des donneacutees plus reacutecentes les reacutesultats suggegraverent une

augmentation des deacutebits entre les anneacutees 1980 et 2007 (Deacutery et al 2009) Un exemple de

variations observeacutees selon la peacuteriode agrave lrsquoeacutetude est preacutesenteacute agrave la figure 25 qui illustre les

tendances dans les variations annuelles des deacutebits de plusieurs riviegraveres du nord canadien

sur diffeacuterentes peacuteriodes temporelles On remarque par exemple que la peacuteriode 1982-

2002 preacutesente davantage de tendances agrave la hausse aux abords de la baie James que les

trois autres peacuteriodes agrave lrsquoeacutetude Cette figure illustre aussi un problegraveme important soit que

les seacuteries hydromeacutetriques ne sont pas toujours en continu et que comme crsquoest le cas pour

les stations meacuteteacuteorologiques plusieurs stations de jaugeage ont eacuteteacute fermeacutees au fil du

temps On remarque entre autres que sur le nord queacutebeacutecois plusieurs points

disparaissent quand les peacuteriodes drsquoanalyses incluent les anneacutees apregraves 1990 (figure 25)

Drsquoautres eacutetudes rapportent aussi des changements dans le reacutegime hydrique du nord

queacutebeacutecois dans le passeacute reacutecent Par exemple Thistle et Cassie (2013) ont analyseacute les

donneacutees hydromeacutetriques obtenues du Centre drsquoexpertise hydrique du Queacutebec (CEHQ)

afin de deacutetecter des tendances des deacutebits de riviegraveres pour la peacuteriode 1950-2009 dont

quatre stations de jaugeage agrave lrsquointeacuterieur du territoire agrave lrsquoeacutetude ici (Grande riviegravere de la

Baleine 5524 et -7699 Lac des Loups Marins 5645 et -7422 Aux Meacutelegravezes 5768 et -

6962 Agrave la Baleine 5789 et -6760) Leurs reacutesultats suggegraverent une faible baisse des deacutebits

annuels moyens entre 1950-2009 sans changement significatif entre 1980-2009 tandis

que la saisonnaliteacute des deacutebits extrecircmes nrsquoa pas changeacute de faccedilon significative pendant

lrsquoune ou lrsquoautre de ces deux peacuteriodes Des eacutetudes baseacutees sur des donneacutees hydromeacutetriques

drsquoEnvironnement Canada (Canadian Reference Hydrometric Basin Network) ougrave le

nombre de stations est extrecircmement faible au Nunavik abondent dans le mecircme sens

avec de tregraves faibles diminutions ou pas de changement sur cette reacutegion pour des peacuteriodes

similaires (Zhang et al 2001 Yue et al 2003)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 67

Figure 25 Cartes du coefficient de la variabiliteacute temporelle des deacutebits annuels de 45 riviegraveres du Nord canadien pour (a) 1970ndash1990 (b) 1976ndash1996 (c) 1982ndash2002 et (d) 1970ndash2002 Les triangles pointant vers le haut (bas) indiquent une tendance positive (neacutegative) la taille des triangles indique lrsquoampleur du changement lorsque deacutetectable Les riviegraveres ameacutenageacutees par lrsquohomme (reacuteservoirs barrages diversion) sont indiqueacutees par des triangles vides

Les meacutecanismes responsables de ces variations dans le temps sont mal compris

Toutefois il semble que les deacutebits des riviegraveres du nord canadien soient influenceacutes en

partie par des changements des patrons de circulation atmospheacuterique notamment par

lrsquooscillation Arctique (Deacutery et Wood 2004 Overland et Wang 2005 Deacutery et al 2009) Une

eacutevaluation robuste de la relation entre le reacutegime hydrique et ce pheacutenomegravene requiert de

longues seacuteries temporelles de deacutebits qui sont tregraves rares dans le nord Par conseacutequent

bien que certains changements dans le reacutegime hydrique du nord coiumlncident avec des

changements de circulation atmospheacuterique ce meacutecanisme se doit drsquoecirctre davantage

eacutetudieacute Les changements climatiques sont aussi souvent citeacutes comme un meacutecanisme lieacute agrave

des hausses de la variabiliteacute du cycle hydrologique (par ex Huntington 2006 Holland et

al 2007) bien que cette relation demande agrave ecirctre mieux exploreacutee

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 68

CHAPITRE 6 EacuteVALUATION DU POTENTIEL DES REacuteANALYSES POUR LrsquoESTIMATION DES INTENSITEacuteS DES PREacuteCIPITATIONS EXTREcircMES

Par A Mailhot G Talbot P Aubin S Bolduc INRS-Eau Terre et Environnement

Le volet lsquoAnalyse des seacuteries de preacutecipitations extrecircmes du projet Eacutelaboration du portrait

climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du

Nunavik avait pour objectif drsquoeacutevaluer le potentiel des reacuteanalyses pour lrsquoestimation des

intensiteacutes de pluies extrecircmes pour la reacutegion nord du Queacutebec Le preacutesent chapitre

preacutesente un reacutesumeacute de la deacutemarche utiliseacutee et des principaux reacutesultats obtenus Un

document intituleacute Eacutevaluation du potentiel des reacuteanalyses pour lrsquoestimation des intensiteacutes

des preacutecipitations extrecircmes dans le Nord queacutebeacutecois (Mailhot et al 2015) donne une

description deacutetailleacutee des eacuteleacutements techniques et des reacutesultats obtenus dans le cadre de

ce volet Le document deacutetailleacute est preacutesenteacute dans le Tome 1 du preacutesent rapport

Le travail a eacuteteacute reacutealiseacute en trois eacutetapes Une premiegravere eacutetape a consisteacute agrave comparer les

estimations des intensiteacutes de preacutecipitations extrecircmes de trois reacuteanalyses agrave savoir ERA-

Interim (European ReAnalysis) CFSR (Climate Forecast System Reanalysis) et MERRA

(Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications- voir Tableau 8) aux

valeurs correspondantes aux stations du Ministegravere du Deacuteveloppement durable de

lrsquoEnvironnement et de la Lutte contre les Changements Climatiques (MDDLECC) et

drsquoEnvironnement Canada (EC) Les seacuteries journaliegraveres de preacutecipitations aux diffeacuterents

points de grille couvrant le territoire au nord du 49e parallegravele ont eacuteteacute utiliseacutees comme

valeurs de reacutefeacuterence Seules les stations comportant 10 ans ou plus de donneacutees valides

(une anneacutee est jugeacutee valide si elle contient moins de 20 de donneacutees manquantes) sont

retenues pour un total de 90 stations (la carte des stations de la figure 26 donne la

position de celles-ci) Les seacuteries aux stations ont eacuteteacute preacutefeacutereacutees aux donneacutees interpoleacutees

sur grille (p ex les donneacutees interpoleacutees sur grille de 10 km de Ressources Naturelles

Canada McKenney et al 2011) puisque les donneacutees sur grille sont construites par

interpolation des donneacutees aux stations et que dans les reacutegions ougrave les densiteacutes de stations

sont faibles lrsquoexactitude de ces valeurs interpoleacutees est questionnable De plus

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 69

consideacuterant que la preacutesente eacutetude srsquointeacuteresse agrave la caracteacuterisation des extrecircmes de

preacutecipitations il est connu que les donneacutees sur grille sous-estiment ces valeurs (Gervais

et al 2014)

Tableau 8 Liste et caracteacuteristiques des reacuteanalyses retenues

Nom Reacutesolution spatiale1 Reacutesolution temporelle

Peacuteriode couverte

Reacutefeacuterence

Climate Forecast System Reanalysis

(CFSR)

35 km x 25 km (031deg x 031deg)

1 heure 1979-2009 Saha et al

(2010)

ERA-Interim (Europen

ReAnalysis)

83 km x 64 km (075deg x 075deg)

12 heures 1979-2012 Dee et al

(2011)

Modern-Era Retrospective

Analysis for Research and Applications

(MERRA)

55 km x 55 km (05deg x 067deg)

1 heure 1979-2012 Rienecker et al

(2011)

1 La reacutesolution en km indiqueacutee est estimeacutee pour les latitudes du territoire sous eacutetude

Les seacuteries des maxima annuels de dureacutee 1 3 et 5 jours ont eacuteteacute construites en chacun des

points de grille pour chacune des reacuteanalyses et pour chaque station Les intensiteacutes de

preacutecipitations de peacuteriodes de retour 2 5 10 et 20 ans ont ensuite eacuteteacute estimeacutees en ajustant

une distribution GEV ou Gumbel agrave chacune de ces seacuteries Les quantiles calculeacutes aux

stations ont ensuite eacuteteacute compareacutes aux quantiles des reacuteanalyses au point de grille

correspondant La figure 26 preacutesente un exemple des reacutesultats obtenus dans le cas de la

dureacutee 1 jour et la peacuteriode de retour 2 ans Les valeurs non corrigeacutees de cette figure

preacutesentent des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans qui

varient entre 25-30 mm pour la portion sud du Nunavik agrave 20 mm pour la section la plus

au nord selon les reacuteanalyses ERA et MERRA tandis que CFSR preacutesente des valeurs plus

importantes de lrsquoordre de 30-35 mm au sud et de 25-30 mm geacuteneacuteralement dans le nord

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 70

La figure 26 suggegravere que bien que les reacuteanalyses preacutesentent des biais parfois importants

(geacuteneacuteralement une sous-estimation des valeurs aux stations notamment pour les reacutegions

de la Cocircte-Nord et de la Basse-Cocircte-Nord) la distribution spatiale de ces valeurs colle tregraves

bien au patron suggeacutereacute par les valeurs aux stations Toutefois on note une sous-

estimation systeacutematique (pour toutes les reacuteanalyses toutes les dureacutees et les peacuteriodes de

retour les plus eacuteleveacutees) des valeurs les plus eacuteleveacutees enregistreacutees aux stations Ces stations

se trouvent essentiellement dans la partie sud du territoire ce qui laisse entendre que la

performance des reacuteanalyses pour la portion plus au nord du territoire sous eacutetude est tregraves

bonne

Figure 26 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses et aux stations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 71

Ces reacutesultats obtenus agrave partir des seacuteries lsquobrutesrsquo des reacuteanalyses montrent lrsquoimportance de

proceacuteder agrave un post-traitement de ces seacuteries Ce post-traitement vise agrave corriger les biais

(diffeacuterences dans les valeurs moyennes) et agrave reacuteduire les eacutecarts entre intensiteacutes extrecircmes

aux stations et estimeacutees agrave partir des reacuteanalyses

Deux approches de post-traitement ont eacuteteacute consideacutereacutees Une premiegravere approche vise agrave

appliquer un post-traitement agrave chaque reacuteanalyse prise individuellement Le post-

traitement en question fait intervenir deux paramegravetres un premier qui permet de

corriger le biais (fait en sorte que la valeur moyenne sur lrsquoensemble des stations est eacutegale

agrave la valeur correspondante pour la reacuteanalyse) et un second qui permet de faire en sorte

que la variance des valeurs aux points de grille de la reacuteanalyse est eacutegale agrave la variance des

valeurs aux stations (les deacuteveloppements theacuteoriques de cette approche sont deacutetailleacutes

dans Mailhot et al 2015)

Lrsquoapplication de ce post-traitement permet une ameacutelioration sensible des reacutesultats La

figure 27 reprend le cas preacutesenteacute agrave la figure 26 (dureacutee 1 jour et peacuteriode de retour 2 ans)

On constate que les reacuteanalyses reproduisent plus adeacutequatement les intensiteacutes plus

eacuteleveacutees observeacutees sur la Cocircte-Nord Le tableau 9 dresse la liste des reacuteanalyses offrant les

meilleures performances apregraves post-traitement individuel des reacuteanalyses pour chaque

dureacutee et chaque peacuteriode de retour Il convient de noter que les diffeacuterences entre valeurs

de MSE sont souvent tregraves petites suggeacuterant que la seacutelection de lrsquoune ou lrsquoautre des

reacuteanalyses a peu de conseacutequence De plus il faut noter que sans surprise le problegraveme

fondamental de sous-estimation des valeurs aux stations preacutesentant les intensiteacutes les plus

eacuteleveacutees persiste mecircme apregraves post-traitement

Une fois les biais corrigeacutes (figure 27) les patrons des maxima annuels de preacutecipitations 1

jour de peacuteriode de retour 2 ans diffegraverent passablement pour les reacuteanalyses CFSR et

MERRA comparativement aux valeurs non corrigeacutees de la figure 24 Pour CFSR le

gradient sud-nord est plus important avec des valeurs drsquoenviron 35 mm au sud et de 20

mm au nord tandis que pour MERRA les valeurs corrigeacutees sont un peu plus importantes

sur tout le territoire allant de 30-35 mm au sud et de 25-30 au nord

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 72

Figure 27 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 73

Tableau 9 Reacuteanalyse (ou paire de reacuteanalyses) offrant le meilleur accord avec les intensiteacutes aux stations apregraves post-traitement individuel (ou post-traitement par paire)

Peacuteriode de retour Dureacutee

1 jour 3 jours 5 jours

2 ans MERRA (ERACFSR) MERRA (ERACFSR) CFSR (ERACFSR)

5 ans CFSR (ERACFSR) CFSR (ERACFSR) CFSR (ERACFSR)

10 ans CFSR (CFSRMERRA) CFSR (ERACFSR) ERA (ERACFSR)

20 ans CFSR (CFSRMERRA) ERA (ERACFSR) ERA (ERAMERRA)

La deuxiegraveme approche de post-traitement consiste agrave combiner les intensiteacutes des

preacutecipitations extrecircmes estimeacutees agrave partir de chaque reacuteanalyse Il srsquoagit en quelque sorte

de combiner de faccedilon optimale les reacutesultats des reacuteanalyses On peut montrer que lrsquoaccord

entre les intensiteacutes de preacutecipitations estimeacutees en combinant les reacuteanalyses et celles aux

stations est toujours meilleur que lrsquoaccord entre les intensiteacutes de preacutecipitations estimeacutees

agrave partir de chaque reacuteanalyse prise individuellement et les intensiteacutes aux stations Dans le

cadre de la preacutesente eacutetude les reacuteanalyses ont eacuteteacute combineacutees par paire (ERACFSR

ERAMERRA CFSRMERRA) La contrainte que la variance des quantiles aux points de

grille soit eacutegale agrave la variance de ces valeurs aux stations a eacutegalement eacuteteacute imposeacutee Le

Tableau 9 regroupe les paires de reacuteanalyses (entre parenthegraveses) qui preacutesentent les

meilleures performances On constate que la paire ERACFSR est souvent seacutelectionneacutee

Encore ici il convient drsquoobserver que les eacutecarts entre valeurs de MSE pour les diffeacuterentes

paires de reacuteanalyses sont souvent petits et que le problegraveme de sous-estimation eacutevoqueacute

plus haut demeure Les figures 28 et 29 regroupent les cartes des intensiteacutes des maxima

annuels de dureacutee 1 jour de peacuteriodes de retour 2 ans et 20 ans respectivement (les cartes

pour les autres dureacutees et peacuteriodes de retour se trouvent dans Mailhot et al 2015) Ces

cartes repreacutesentent donc la meilleure estimation pour la combinaison de paires de

reacuteanalyses qursquoil est possible drsquoobtenir agrave partir des reacuteanalyses disponibles des intensiteacutes

de preacutecipitations extrecircmes pour le territoire sous eacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 74

Les patrons de maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour

diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses preacutesenteacutes agrave la figure 26 preacutesentent

geacuteneacuteralement des valeurs qui varient de 30-35 mm au sud et de 20-25 mm au nord La

combinaison ERA-CFSR preacutesente des valeurs plus faibles sur une plus grande reacutegion du

nord que les combinaisons ERA-MERRA et CFSR-MERRA Les maxima annuels 1 jour de

peacuteriode de retour 20 ans (figure 29) varient de 50-60 mm dans le sud agrave 30-40 mm pour

certaines reacutegions plus au nord

Figure 28 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 75

Figure 29 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 20 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations

Afin drsquoavoir une estimation des incertitudes associeacutees agrave ces valeurs en un site quelconque

(pour lequel aucune seacuterie observeacutee nrsquoest disponible) les eacutecarts-types entre intensiteacutes

estimeacutees agrave partir des reacuteanalyses (ou paires de reacuteanalyses) et les valeurs correspondantes

aux stations ont eacuteteacute calculeacutees pour lrsquoensemble des stations du territoire Lrsquohypothegravese est

que ces eacutecarts-types sont repreacutesentatifs des eacutecarts sur lrsquoensemble du territoire et donc

des incertitudes associeacutees aux estimations des reacuteanalyses Les reacutesultats montrent que 1)

les eacutecarts-types varient peu en fonction de la dureacutee 2) les paires de reacuteanalyses reacuteduisent

systeacutematiquement les eacutecarts relatifs par rapport au cas des reacuteanalyses post-traiteacutees

individuellement (bien que ces reacuteductions soient modestes dans plusieurs cas) 3) les

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 76

eacutecarts-types augmentent avec la peacuteriode de retour (ce qui nrsquoest pas surprenant compte

tenu des incertitudes drsquoestimation plus eacuteleveacutees pour les eacuteveacutenements plus rares donc de

peacuteriodes de retour plus eacuteleveacutees) Les incertitudes drsquoestimation (eacutecarts-types) des

quantiles sont de lrsquoordre de plusmn 15 pour les peacuteriodes de retour 2 5 et 10 ans et de lrsquoordre

de plusmn 20 pour la peacuteriode de retour 20 ans

Les reacutesultats de la preacutesente eacutetude montrent tout lrsquointeacuterecirct drsquoutiliser les reacuteanalyses

individuellement ou combineacutees pour lrsquoestimation des intensiteacutes de pluies extrecircmes dans

le nord du Queacutebec et de faccedilon plus geacuteneacuterale dans les reacutegions du nord reacutegions pour

lesquelles la caracteacuterisation des extrecircmes de preacutecipitations et des reacutegimes climatiques

pose problegraveme compte tenu du faible nombre de stations et de lrsquoimmensiteacute du territoire

Ces travaux ouvrent des perspectives tregraves inteacuteressantes Drsquoabord en termes de post-

traitement le deacuteveloppement drsquoapproche combinant trois reacuteanalyses ou plus est agrave

eacutetudier En effet les reacutesultats de la preacutesente eacutetude montrent qursquoil peut srsquoaveacuterer difficile

de choisir une reacuteanalyse parmi toutes celles disponibles car elles se ressemblent toutes

beaucoup En combinant les reacuteanalyses il possible drsquoeacuteviter ce choix et de plutocirct mettre agrave

profit lrsquoinformation provenant de toutes les reacuteanalyses Ce type drsquoapproche montre

toutefois ses limites et notamment agrave cause de son caractegravere lsquodeacuteterministersquo ougrave une valeur

de la reacuteanalyse est associeacutee de faccedilon univoque agrave la valeur agrave une station Il est clair qursquoune

approche de type stochastique ougrave lrsquoon associe une distribution de valeurs possibles agrave la

station conditionnellement agrave la donneacutee de la valeur de la reacuteanalyse doit ecirctre privileacutegieacutee

(Maraun 2013) Une approche de ce type a drsquoailleurs deacutejagrave eacuteteacute proposeacutee par Wong et al

(2014)

CHAPITRE 7 DISCUSSION ET CONCLUSION

Le projet Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des

vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik sous la responsabiliteacute du Ministegravere des

Forecircts de la Faune et des Parcs visait agrave ameacuteliorer le niveau de connaissance du climat de

cette reacutegion ougrave le manque de donneacutees climatiques est un enjeu important En effet bien

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 77

que plusieurs reacutecentes eacutetudes deacutemontrent que les changements climatiques risquent

drsquoecirctre particuliegraverement importants dans le Nord queacutebeacutecois le faible nombre de stations

climatologiques du reacuteseau limite la capaciteacute agrave analyser le climat passeacute et preacutesent ainsi que

les tendances ce qui influence la capaciteacute agrave bien eacutevaluer lrsquoampleur des changements

climatiques futurs

La premiegravere eacutetape du projet consistait agrave eacutevaluer le potentiel de donneacutees interpoleacutees sur

grille et de reacuteanalyses afin de deacutecrire le climat du Nunavik Deux jeux de donneacutees eacutetaient

agrave lrsquoeacutetude soit un pour les tempeacuteratures et les preacutecipitations (et leurs indicateurs

climatiques deacuteriveacutes) et un autre lieacutes agrave la caracteacuterisation du couvert de neige Pour les

variables de tempeacuteratures et de preacutecipitations une premiegravere seacutelection srsquoest faite sur la

base de la reacutesolution spatiale des diffeacuterentes grilles des jeux de donneacutees les grilles de

plus de 100 km de cocircteacute ayant eacuteteacute retireacutees de la liste Ce premier tri a permis de reacuteduire agrave

quatre le nombre de jeux de donneacutees interpoleacutees (CANGRD CRU T31 Willmott-

Matsuura NRCan) et de reacuteanalyses potentiels (MERRA ERA-Interim JRA55 CFSR) Les

valeurs de ces jeux de donneacutees ont ensuite eacuteteacute valideacutees en les comparant aux donneacutees

drsquoobservations indeacutependantes du reacuteseau CLIMATOLOGIE du MDDELCC

Cette eacutetape de validation reacutevegravele que les reacuteanalyses offrent un potentiel tregraves inteacuteressant

pour caracteacuteriser le climat passeacute du Nord queacutebeacutecois Ce potentiel est lieacute au fait que

premiegraverement les reacuteanalyses offrent des donneacutees journaliegraveres qui permettent de calculer

tous les indicateurs agrave lrsquoeacutetude contrairement aux donneacutees interpoleacutees qui offrent

seulement des donneacutees mensuelles (sauf la base de donneacutees RNCan) De plus la

validation avec les donneacutees aux stations a deacutemontreacute de plus grandes similitudes avec les

reacuteanalyses qursquoavec les donneacutees interpoleacutees notamment pour les preacutecipitations Les

quatre reacuteanalyses ont donc eacuteteacute utiliseacutees pour construire les cartes du climat de reacutefeacuterence

Le potentiel de trois des reacuteanalyses choisies soit MERRA ERA-Interim et CFSR avait

drsquoailleurs eacuteteacute deacutemontreacute reacutecemment (Linsday et al 2014) La reacuteanalyse JRA55 est tregraves

reacutecente et donc peu eacutetudieacutee Notre analyse deacutemontre qursquoelle srsquoeacuteloigne quelque peu des

trois autres reacuteanalyses crsquoest-agrave-dire qursquoelle preacutesente de moins grandes similitudes avec

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 78

les donneacutees des stations indeacutependantes Il est toutefois difficile de lrsquoeacuteliminer de la liste

eacutetant donneacute le faible nombre de stations indeacutependantes disponibles pour la validation

Lrsquoutilisation des reacuteanalyses pour construire le climat de reacutefeacuterence est un enjeu important

car le climat de reacutefeacuterence est geacuteneacuteralement deacutecrit agrave partir de donneacutees aux stations ou

interpoleacutees Or pour le Nunavik lrsquoanalyse des bases de donneacutees climatiques disponibles

reacutevegravele que lrsquoutilisation des reacuteanalyses offre un avantage certain sur les autres types de

donneacutees Ceci est relieacute agrave deux points importants Premiegraverement le nombre de stations

meacuteteacuteorologiques est faible dans le nord et ces stations offrent une couverture temporelle

limiteacutee ce qui rend difficile une bonne analyse du climat passeacute Deuxiegravemement les jeux

de donneacutees interpoleacutees sont baseacutes sur ces mecircmes donneacutees aux stations Or leur faible

repreacutesentativiteacute du territoire nordique influence neacutegativement la capaciteacute des jeux de

donneacutees interpoleacutees agrave bien caracteacuteriser le climat du territoire drsquointeacuterecirct Bien que les

reacuteanalyses assimilent les donneacutees drsquoobservations elles sont deacuteveloppeacutees agrave lrsquoaide drsquoun

modegravele de preacutevision meacuteteacuteorologique afin de reproduire le climat passeacute Ce type de

donneacutees semble ecirctre une avenue inteacuteressante pour pallier agrave la rareteacute des donneacutees

drsquoobservations dans la reacutegion nordique

Pour les bases disponibles pour caracteacuteriser le couvert nival la seacutelection srsquoest aveacutereacutee plus

ardue puisque les donneacutees de neige aux stations nrsquoont pu ecirctre utiliseacutees eacutetant donneacute la

grande heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute spatiale de cette variable agrave lrsquointeacuterieur mecircme des points de grille

Autrement dit la valeur agrave la station ne repreacutesente pas bien la valeur moyenne drsquoun point

de grille Un premier tri a permis drsquoeacuteliminer les donneacutees sur une grille trop grossiegravere pour

le territoire (NCEP) ainsi que celles qui nrsquooffraient pas une couverture temporelle

suffisamment longue pour couvrir la peacuteriode de reacutefeacuterence (HQ Tabsoba B2003 CMC)

Enfin les reacuteanalyses restantes ont eacuteteacute compareacutees entre elles afin drsquoeacuteliminer celles qui

preacutesentent des eacutecarts trop importants par rapport aux autres On obtient au final un

ensemble de jeux de donneacutees pouvant ecirctre utiliseacute pour caracteacuteriser le couvert de neige

sur le territoire Il faut noter par contre que faute drsquoobservations suffisantes lrsquoaccord

entre les jeux de donneacutees de cet ensemble ne veut pas forceacutement dire qursquoil repreacutesente la

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 79

reacutealiteacute avec plus drsquoexactitude Le choix final des bases de donneacutees a eacuteteacute dicteacute en partie

par un jugement drsquoexperts et a meneacute agrave la seacutelection de deux bases de donneacutees Liston-

Hiemstra et Brown-Hiemstra Il srsquoavegravere cependant que les reacutesultats des deux bases de

donneacutees sont passablement diffeacuterents sur le territoire ce qui limite la confiance dans

cette cartographie Par contre les valeurs de preacutecipitations solides srsquoaccordent davantage

avec les donneacutees de Liston-Hiemstra

Une fois la seacutelection des bases de donneacutees effectueacutee la synthegravese reacutegionale des variables

et indicateurs climatiques ainsi que leur cartographie ont eacuteteacute reacutealiseacutees pour la

peacuteriode 1981-2010 En tout le projet aura geacuteneacutereacute plus de 100 cartes en format SIG ainsi

que des figures preacutesentant lrsquoeacutevolution des indicateurs entre 1981 et 2010 Agrave titre

drsquoexemple notre analyse montre que pour cette peacuteriode les tempeacuteratures augmentent

les preacutecipitations totales sont agrave la hausse la saison de croissance srsquoallonge que

lrsquoeacutequivalent en eau de la neige a peu changeacute et que la dureacutee du couvert nival a diminueacutee

Ce pheacutenomegravene semble principalement lieacute agrave une fin drsquoenneigement plus preacutecoce et moins

agrave un deacutebut plus tardif

Une mise agrave jour de la cartographie des bioclimats au nord du 55iegraveme parallegravele a aussi eacuteteacute

reacutealiseacutee avec les reacuteanalyses seacutelectionneacutees preacuteceacutedemment La mise agrave jour des bioclimats

pour la peacuteriode 1981-2010 est baseacutee sur la classification de Litynski (tireacutee de Gerardin et

McKenney 2001) La nouvelle classification offre un portrait sensiblement plus deacutetailleacute

que celui preacutesenteacute en 2001 et qui eacutetait baseacute sur des donneacutees drsquoobservations aux stations

pour la peacuteriode 1966 agrave 1996 Ce niveau de deacutetail nrsquoest pas surprenant eacutetant donneacute que

les reacuteanalyses sont interpoleacutees sur une grille reacuteguliegravere de 50 km offrant ainsi une

information climatique plus riche spatialement que les stations utiliseacutees agrave lrsquoorigine sur le

territoire du Nunavik On deacutenote agrave preacutesent sept bioclimats pour la reacutegion au nord du 55deg

comparativement agrave quatre dans la classification preacuteceacutedente Bien que les grandes reacutegions

bioclimatiques soient sensiblement les mecircmes la mise agrave jour permet de deacutecrire avec plus

de preacutecision certains eacuteleacutements climatiques et topographiques importants tels que la

reacutegion montagneuse agrave la frontiegravere de Terre-Neuve-et-Labrador

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 80

Les reacutesultats de cette eacutetude ouvrent une avenue inteacuteressante pour lrsquoutilisation des

reacuteanalyses afin de caracteacuteriser le climat du Nord queacutebeacutecois En effet les cartes des

indicateurs agrave lrsquoeacutetude fournissent une information qui nrsquoeacutetait pas disponible agrave ce jour pour

le Nunavik Lrsquoanalyse des bioclimats semble aussi avoir ajouteacute un niveau de deacutetails

inteacuteressant par rapport agrave la carte qui eacutetait utiliseacutee agrave ce jour Finalement la pertinence des

reacuteanalyses pour lrsquoestimation des intensiteacutes de pluies extrecircmes dans le nord du Queacutebec a

eacuteteacute deacutemontreacutee et le patron spatial de ces pluies a pu ecirctre cartographieacute

Il faut neacuteanmoins mettre les utilisateurs de cette information en garde par rapport aux

incertitudes associeacutees aux valeurs preacutesenteacutees sur les diffeacuterentes cartes En effet les eacutecarts

entre les diffeacuterentes reacuteanalyses particuliegraverement pour les preacutecipitations liquides et sous

forme de neige montrent agrave quel point les incertitudes demeurent grandes pour

lrsquoinformation climatique du Nord queacutebeacutecois Il nous est toujours impossible de favoriser

lrsquoune ou lrsquoautre des bases de donneacutees analyseacutees ici en grande partie ducirc au manque des

donneacutees drsquoobservations qui pourraient servir agrave valider les jeux de donneacutees Il faut donc

utiliser lrsquoinformation preacutesenteacutee ici de faccedilon relativement prudente

CHAPITRE 8 RECOMMANDATIONS

Le manque criant de donneacutees au nord du Queacutebec demeure un enjeu important Une

bonne compreacutehension du climat passeacute nrsquoest possible qursquoavec lrsquoappui de donneacutees

drsquoobservations adeacutequates Bien que les reacutesultats du projet deacutemontrent que les reacuteanalyses

peuvent servir agrave pallier un certain manque de donneacutees dans le nord il nrsquoen est pas moins

que ces donneacutees de reacuteanalyses doivent tout de mecircme ecirctre valideacutees avec de lsquovraiesrsquo

donneacutees Or le manque de donneacutees de stations dans le nord est probleacutematique Non

seulement le nombre de stations est faible mais ces stations ne couvrent souvent que de

tregraves courte peacuteriode de temps Il nous apparait donc important de recommander lrsquoajout

de stations dans le nord ainsi que le maintien de ces infrastructures agrave long terme Ces

donneacutees sont importantes non seulement pour comprendre le climat passeacute mais servent

aussi agrave valider les modegraveles climatiques utiliseacutes pour eacutevaluer les changements futurs

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 81

Le mecircme constat srsquoapplique pour le reacutegime hydrique du Nord queacutebeacutecois tregraves peu eacutetudieacute

jusqursquoici Le faible nombre de stations drsquoobservations de jaugeages est un enjeu majeur

qui se doit drsquoecirctre consideacutereacute dans le futur afin de pouvoir analyser le reacutegime des riviegraveres

nordiques de faccedilon plus robuste

Une des variables tregraves importantes pour les infrastructures nordiques est sans contredit

le vent particuliegraverement les vents de pointe Or cette variable nrsquoa eacuteteacute prise en compte

ici que de faccedilon sommaire agrave lrsquoaide drsquoinformations deacutejagrave disponibles dans la litteacuterature

Cette limite est due principalement au fait que les donneacutees drsquoobservations des vents sont

quasiment inexistantes En effet bien que les donneacutees de stations discuteacutees au

paragraphe preacuteceacutedent offrent geacuteneacuteralement toutes des donneacutees de tempeacuteratures et de

preacutecipitations elles nrsquooffrent pas de donneacutees sur les vents En fait tregraves peu de stations

meacuteteacuteorologiques installeacutees au Canada ont les installations neacutecessaires pour mesurer le

vent Ceci fait en sorte que les bases de donneacutees interpoleacutees de vent ne sont pas

disponibles De plus sans donneacutees aux stations il est impossible de bien valider les

donneacutees des reacuteanalyses Ce type de donneacutees offre un potentiel inteacuteressant pour les

tempeacuteratures et les preacutecipitations et il serait inteacuteressant drsquoanalyser leur potentiel pour

caracteacuteriser le vent Bien que ce deacuteveloppement des connaissances sur les vents

demanderait un effort important il semble qursquoil soit indispensable

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 82

BIBLIOGRAPHIE

Allard M Lemay M (dir) 2013 Le Nunavik et le Nunatsiavut De la science aux politiques publiques Une eacutetude inteacutegreacutee drsquoimpact reacutegional des changements climatiques et de la modernisation Queacutebec Canada ArcticNet Inc 318 p

Adler RF Huffman GF Chang A Ferraro R Xie P-P Janowiak J Rudolf B Schneider U Curtis S Bolvin D Gruber A Susskind J Arkin Nelkin E 2003 The Version-2 Global Precipitation Climatology Project (GPCP) Monthly Precipitation Analysis (1979ndashPresent) J Hydrometeor 4(6) 1147-1167

Brohan P Kennedy JJ Harris I Tett SFB Jones PD 2006 Uncertainty estimates in regional and global observed temperature changes A new data set from 1850 J Geophysical Research Atmospheres 111(D12) 1-21

Brown RD 2010 Analysis of snow cover variability and change in Queacutebec 1948-2005 Hydrological Processes 24(14)1929-1954

Brown RD Brasnett B 2010 Updated Anually Canadian Meteorological Centre (CMC) Daily Snow Depth Analysis Data copy Environment Canada Boulder Colorado USA National Snow and Ice Data Center

Brown RD Brasnett B Robinson D 2003 Gridded North American monthly snow depth and snow water equivalent for GCM evaluation Atmosphere-Ocean 41 1ndash14

Brown RD Derksen C 2013 Is Eurasian October snow cover extent increasing Environ Res Lett 8(2) 024006

Brown R Lemay M 2013 Variabiliteacute et changements climatiques dans la peacuteninsule du Nunavik et du Nunatsiavut (IRIS de la reacutegion subarctique de lrsquoEst du Canada) chapitre 2 dans Allard M Lemay M (dir) Le Nunavik et le Nunatsiavut De la science aux politiques publiques Une eacutetude inteacutegreacutee drsquoimpact reacutegional des changements climatiques et de la modernisation Queacutebec Canada ArcticNet Inc 318 p

Compo GP Whitaker JS Sardeshmukh PD Matsui N Allan RJ Yin X Gleason BE Vose RS Rutledge G Bessemoulin P Broumlnnimann S Brunet M Crouthamel RI Grant AN Groisman PY Jones PD Kruk MC Kruger AC Marshall GJ Maugeri M Mok HY Nordli Oslash Ross TF Trigo RM Wang XL Woodruff D Worley SJ 2011 The Twentieth Century Reanalysis Project Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 137(654) 1-28

Dee DP Uppala SM Simmons AJ Berrisford P Poli P Kobayashi S Andrae U Balmaseda MA Balsamo G Bauer P Bechtold P Beljaars ACM van de Berg L Bidlot J Bormann N Delsol C Dragani R Fuentes M Geer AJ Haimberger L Healy SB Hersbach H Holm EV Isaksen L Karingllberg P Koumlhler M Matricardi M McNally AP Monge-Sanz BM Morcrette JJ Park BK Peubey C de Rosnay P Tavolato C Theacutepaut N Vitart F (2011) The ERA-Interim reanalysis

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 83

configuration and performance of the data assimilation system Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 137(656) 553-597

Derksen C Smith SL Sharp M Brown L Howell S Copland L Mueller DR Gauthier Y Fletcher CG Tivy A Bernier M Bourgeois J Brown R Burn CR Duguay C Kushner P Langlois A Lewkowicz AG Royer A Walker A 2012 Variability and change in the Canadian cryosphere Climatic Change 115(1) 59-88

Deacutery SJ Wood EF 2004 Teleconnection between the Arctic Oscillation and Hudson Bay river discharge Geophys Res Letters 31(18) 2-5

Deacutery SJ Wood EF 2005 Decreasing river discharge in northern Canada Geophys Res Letters 32(10)1-4

Deacutery SJ Stieglitz M McKenna EC Wood EF 2005 Characteristics and trends of river discharge into Hudson James and Ungava bays 1964ndash 2000 J Clim 18 2540ndash2557

Deacutery SJ Hernaacutendez-Henriacutequez MA Burford JA Wood EF 2009 Observational evidence of an intensifying hydrological cycle in northern Canada Geophys Res Letters 36(13) L13402

Gervais M Gyakum JR Atallah EH Tremblay LB 2014 How Well Are the Distribution and Extreme Values of Daily Precipitation over North America Represented in the Community Climate System Model A Comparison to Reanalysis Satellite and Gridded Station Data J Climate 27 5219-5239

Gerardin V McKenney K 2001 Une classification climatique du Queacutebec agrave partir de modegraveles de distribution spatiale de donneacutees climatiques mensuelles vers une deacutefinition des bioclimats du Queacutebec Direction du patrimoine eacutecologique et du deacuteveloppement durable ministegravere du Deacuteveloppement durable de lrsquoEnvironnement et de Lutte contre les changements climatiques Repeacutereacute agrave httpwwwmddelccgouvqccachangementsclassification

Guay C Minville M Braun M 2015 A global portrait of hydrological changes at the 2050 horizon for the province of Queacutebec Can Water Res J 40 285-302

Hansen JR Ruedy R Sato M Lo K 2010 Global surface temperature change Rev Geophys48(4) RG4004

Harris I Jones PD Osborn TJ Lister DH 2014 Updated high-resolution grids of monthly climatic observations - the CRU TS310 dataset Int J Clim 34 623-642

Holland MM Finnis J Barrett AP Serreze MC 2007Projected changes in Arctic Ocean freshwater budgets J Geophys Res 112(4) 1-13

Huntington TG 2006 Evidence for intensification of the global water cycle Review and synthesis

Journal of Hydrology 319(1-4) 83‑95

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 84

Hutchinson MF McKenney DQ Lawrence K Hopkinson RF Milewska E Papadopol P 2009 Development and Testing of Canada-Wide Interpolated Spatial Models of Daily MinimumndashMaximum Temperature and Precipitation for 1961ndash2003 J Appl Meteorol Climatol 48 725ndash741

Jones PD Lister DH Osborn TJ Harpham C Salmon M Morice CP 2012 Hemispheric and large-scale land-surface air temperature variations An extensive revision and an update to 2010 J Geophys Res 117(5)

Kanamitsu M Ebisuzaki W Woollen J Yang SndashK Hnilo JJ Fiorino M Potter GL 2002 NCEPDOE AMIP-II Reanalysis (Reanalysis-2) Bull Amer Meteor Soc 83(11) 1631-1643

Kottek M Grieser J Beck C Rudolf B Rubel F 2006 World map of the Koumlppen-Geiger climate classification updated Meteorologische Zeitschrift 15(3) 259-263

Lindsay R Wensnahan M Schweiger A Zhang J 2014 Evaluation of seven different atmospheric reanalysis products in the Arctic J Climate 27(7) 2588-2602

Liston GE Hiemstra CA 2011 The changing cryosphere Pan-Arctic snow trends (1979-2009) J Climate 24(21) 5691-5712

Litynski J 1988 Climat du Queacutebec drsquoapregraves la classification numeacuterique Carte de format 100 x 130 cm Eacuteditions Gamma

Mailhot A Talbot G Aubin P Bolduc S 2015 Eacutevaluation du potentiel des reacuteanalyses pour lrsquoestimation des intensiteacutes des preacutecipitations extrecircmes pour le nord queacutebeacutecois Institut National de la Recherche Scientifique Centre Eau Terre et Environnement (Rapport de recherche R1629) 95 p

Maraun D 2013 Bias Correction Quantile Mapping and Downscaling Revisiting the Inflation Issue J Climate 26(6) 2137-2143

McKenney DW Hutchinson MF Papadopol P Lawrence K Pedlar J Campbell K Milewska E Hopkinson RF Price D Owen T (2011) Customized spatial climate models for North America Bulletin of the American Meteorological Society 92(12) 1611-1622

MDDELCC 2014 Surveillance du Climat Ministegravere du Deacuteveloppement durable de lrsquoenvironnement et de la Lutte contre les changements climatiques (MDDELCC) Repeacutereacute agrave httpwwwmddelccgouvqccaclimatsurveillanceindexasp

Mesinger F DiMego G Kalnay E Mitchell K Shafran PC Ebisuzaki W Jović D Woollen J Rogers E Berbery EH Ek MB Fan Y Grumbine R Higgins W Li H Lin Y Manikin G Parrish D Shi W 2006 North American regional reanalysis Bulletin of the American Meteorological Society 87(3) 343-360

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 85

Mudryk LR Derksen C Kushner CJ Brown R 2015 Characterization of Northern Hemisphere Snow Water Equivalent Datasets 1981ndash2010 Journal of Climate 150904104833007 Repeacutereacute agrave httpjournalsametsocorgdoiabs101175JCLI-D-15-02291

Onogi K Tsutsui J Koide H Sakamoto M Kobayashi S Hatsushika H Matsumoto T Yamazaki N Kamahori H Takahashi K Kadokura S Wada K Kato K Oyama R Ose T Mannoji N Taira R 2007 The JRA-25 Reanalysis J Meteor Soc Japan 85 369-432

Ouranos (2015) Vers lrsquoadaptation Synthegravese des connaissances sur les changements climatiques au Queacutebec Partie 1 Eacutevolution climatique au Queacutebec Eacutedition 2015 Montreacuteal Queacutebec Ouranos 79 p

Overland JE Wang M 2005 The third Arctic climate pattern 1930s and early 2000s Geophys Res Letters 32(23) 1-4

Rapaic M Brown R Markovic M Chaumont D 2015 An Evaluation of Temperature and Precipitation Surface-Based and Reanalysis Datasets for the Canadian Arctic 1950ndash2010 Atmosphere-Ocean 53(3) 283-303

Rienecker MM Suarez MJ Gelaro R Todling R Bacmeister J Liu E Gosilovich MG Schubert SD Tacaks L Kim GK Bloom S Chen J Collins D Conaty A da Silva A Gu W Joiner J Koster RD Lucchesi R Molod A Owens T Pawson S Pegion P Redder CR Reichle R Robertson FR Ruddick AG Sienkiewicz M Woollen J 2011 MERRA NASAs Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications J Climate 24(14) 3624-3648

Saha S Shrinivas M PanH-L Wu X Wang J Nadiga S Tripp P Kistler R Woollen H Behringer D Liu H Stokes D Grumbine R Gayno G Wang J Hou Y-T Chuang H-Y Juang H-MH Sela J Iredell M Treadon R Kleist D Van Delst P Keyser D Derber J Ek M Meng J Wei H Yang Rongqian Lord Y van den Doll H Kumar A Wang W Long C Chelliah M Xue Y Huang B Schemm J-K Ebisuzaki W Lin R Xie P Chen M Zhou S Higgins W Zou C-Z Liu Q Chen Y Han Y Cucurull L Reynolds RW Rutledge G Goldberg M 2010 The NCEP climate forecast

system reanalysis Bull Am Meteor Soc 91(8) 1015‑1057

Schneider U Becker A Finger P Meyer-Christoffer A Ziese MRudolf B 2013 GPCCs new land surface precipitation climatology based on quality-controlled in situ data and its role in quantifying the global water cycle Theoretical and Applied Climatology 115(1-2) 15-40

Takala M Luojus K lliainen J Derksen C Lemmetyinen J Petri Kaumlrnauml J Koskinen J Bojkov B 2011 Estimating northern hemisphere snow water equivalent for climate research through assimilation of space-borne radiometer data and ground-based measurements Remote Sensing of Environment 115(12) 3517-3529

Thistle MEacute Caissie D 2013 Trends in air temperature total precipitation and streamflow characteristics in eastern Canada Canadian Technical Report of Fisheries and Aquatic Sciences 3018 Moncton New Brusnwick 109 p

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 86

Tivy A Howell SEL Alt B McCourt S Chagnon R Crocker G Carrieres T Yackel JJ 2011 Trends and variability in summer sea ice cover in the Canadian Arctic based on the Canadian Ice Service Digital Archive 1960ndash2008 and 1968ndash2008 J Geophys Research 116 C03007

Tranter M Jones HG 2001 The chemistry of snow Processes and nutrient cycling Dans Snow Ecology An interdisciplinary examination of snow-covered ecosystems Jones HG Pomeroy JW Walker DA Homan RW (dir) Cambridge Cambridge University Press 127-167

Uppala SM KÅllberg PW Simmons AJ Andrae U Da Costa Bechtold V Fiorino M Gibson JK Haseler J Hernandez A Kelly GA Li X Onogi K Saarinen S Sokka N Allan RP Andersson E Arpe K Balmaseda MA Beljaars ACM van de Berg L Bidlot J Bormann N Caires S Chevallier F Dethof A Fragosavac M Fisher M Fuentes M Hagemann S Hoacutelm E Hoskins BJ Isaksen L Hanssen PAEM Jenne R McNally AP Mahfouf J-F Morcrette J-J Rayner NA Saudnders RW Simon P Sterl A Trenberth KE Untch A Vasiljevic D Vitervo P Woollen J 2005 The ERA-40 re-analysis QJR Meteorol Soc 131 2961-3012

Vaughan DG Comiso JC Allison J Carrasco G Kaser R Kwok P Mote P Murray T Paul F Ren J Rignot E Solomina O Steffen K Zhang T 2013 Observations Cryosphere Dans Climate Change 2013 The physical Science Basis Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate change Stocker TF Qin D Plattner GK Tignor M Allen SK Boschung J Nauels A Xia Y Bex V Midgley PM (dir) United Kingdom et New York NY USA Cambridge University Press

Wan H Wang XL Swail VR 2010 Homogenization and Trend Analysis of Canadian Near-Surface Wind Speeds J Climate 23(5) 1209-1225

Willmott CJ Matsuura K 1995 Smart Interpolation of Annually Averaged Air Temperature in the United States J Appl Meteorol 34 2577-2586

Wong G Maraun D Vrac M Widmann M Eden JM Kent T 2014 Stochastic Model Output Statistics for Bias Correcting and Downscaling Precipitation Including Extremes J Climate 27(18) 6940-6959

Yue S Pilon P Phinney B 2003 Canadian streamflow trend detection impacts of serial and cross-correlation Hydrological Sciences J 48(1) 51-63

Zhang X Vincent LA Hogg WD Niitsoo A 2000 Temperature and precipitation trends in Canada during the 20th century Atmosphere-Ocean 38(3) 395-429

Zhang X Harvey KD Hogg WD Yuzyk TR 2001 Trends in Canadian streamflow Water Ress Res 37(4) 987-998

Page 2: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques

RENSEIGNEMENTS GEacuteNEacuteRAUX SUR LE PROJET

Numeacutero de projet 40032

Titre du projet Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave

lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du

Nunavik

Nom du gestionnaire de projet Diane Chaumont Ouranos

Nom du chercheur principal Isabelle Charron PhD Ouranos

Date de soumission du rapport 29 septembre 2015

Date de commencement et

drsquoachegravevement du projet

15 septembre 2014-15 septembre 2015

Organismes partenaires et

repreacutesentants identifieacutes comme

collaborateurs principaux

Ouranos Patrick Grenier Caroline Larriveacutee Jean-Pierre

Savard Seacutebastien Biner

Environnement Canada Ross Brown

MDDELCC Eacuteric Larriveacutee

IREQ Freacutedeacuteric Guay

INRS-ETE Alain Mailhot

RNCanSCF Dan McKenney

CENArcticNet Carl Barrette

Membres du comiteacute de suivi Jean-Franccedilois Bergeron (MFFP) Claude Morneau (MFFP)

Eacuteric Larriveacutee (MDDELCC) Geneviegraveve Labrie (MDDELCC)

Anick Guimond (MTQ) Yvon Jodoin (MSP) Diane Frappier

(MAMOT) Jean-Franccedilois Gravel (SHQ) Michael Barrett

(ARK) Catherine Pinard (ARK) Jocelyn Gosselin (MFFP)

Maxime Beacutelanger (MERN)

Citation suggeacutereacutee Charron I (2015) Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional du Nunavik

Ouranos Montreacuteal 86pp

REMERCIEMENTS

Lrsquoauteure souhaite remercier le Ministegravere des Forecircts de la Faune et des Parcs (MFFP) qui

a assureacute le financement de ce projet Un remerciement particulier est offert agrave M Jean-

Franccedilois Bergeron qui a offert une aide preacutecieuse afin de coordonner les rencontres et

discussions entre les partenaires impliqueacutes dans ce projet Nous remercions eacutegalement

les membres du comiteacute de suivi ainsi que les collaborateurs du projet qui ont fourni des

avis servant agrave bonifier les reacutesultats preacutesenteacutes dans ce document

Des remerciements particuliers sont offerts agrave M Eacuteric Larriveacutee de la Direction du suivi de

lrsquoeacutetat de lrsquoenvironnement au ministegravere du Deacuteveloppement durable de lrsquoEnvironnement

et de la Lutte contre les changements climatiques (MDDELCC) pour son aide avec lrsquoanalyse

des bioclimats agrave M Pierre-Yves St-Louis du groupe Climatologie amp gestion des donneacutees

du MDDELCC pour lrsquoobtention des donneacutees drsquoobservations aux stations au nord du

Queacutebec ainsi qursquoagrave M Maxime Beacutelanger et M Freacutedeacuteric Guay pour leur apport dans la

production drsquoune cartographie conforme aux normes de ce ministegravere Nous remercions

aussi M Ross Brown drsquoEnvironnement Canada pour ses preacutecieux conseils qui ont

largement guideacute lrsquoanalyse des bases de donneacutees de neige ainsi que messieurs Vincent

Brodeur et Philippe Raymond du MFFP qui ont offert des commentaires sur le rapport

final du projet Lrsquoeacutetat des connaissances sur les vents repose en grande partie sur les

travaux drsquoHeacutelegravene Cocircteacute drsquoOuranos que nous tenons aussi agrave remercier

Enfin merci agrave deux collegravegues de lrsquoeacutequipe Sceacutenarios et Services climatiques chez Ouranos

soit agrave Blaise Gauvin St-Denis qui a teacuteleacutechargeacute les donneacutees et partageacute son expertise sur les

bases de donneacutees climatiques ainsi qursquoagrave Travis Logan pour la preacuteparation du Tome 2 de

ce rapport

Les coucircts relatifs aux travaux sont assumeacutes par le Ministegravere des Forecircts de la Faune et des

Parcs dans le cadre de la mise en œuvre du Plan drsquoaction 2013-2020 sur les changements

climatiques du Gouvernement du Queacutebec ainsi que par Ouranos

SOMMAIRE EXEacuteCUTIF

Le territoire nordique du Queacutebec possegravede un grand potentiel de deacuteveloppement

susceptible drsquoecirctre exploiteacute au cours des prochaines deacutecennies Pour bien encadrer ces

activiteacutes eacuteconomiques et les infrastructures qui les soutiennent il est important de

comprendre et caracteacuteriser le climat reacutegional actuel ainsi que son eacutevolution Ceci est aussi

primordial pour la protection de lrsquoenvironnement biophysique la peacuterenniteacute des

infrastructures existantes et lrsquoidentification des vulneacuterabiliteacutes socio-eacuteconomiques de la

reacutegion

Lrsquoidentification et lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes lieacutees au climat de mecircme que la recherche

de solutions drsquoadaptation pour faire face agrave son changement requiegraverent des donneacutees sur

le climat reacutecent en premier lieu puis sur le climat futur Or pour caracteacuteriser le climat

reacutecent la disponibiliteacute de seacuteries de donneacutees drsquoobservations suffisamment longues et bien

reacuteparties sur le Queacutebec nordique srsquoavegravere un enjeu majeur En effet alors qursquoon peut

compter depuis longtemps sur un reacuteseau de stations meacuteteacuteorologiques relativement

important dans le sud du Queacutebec celui du nord est peu dense et principalement localiseacute

le long de la cocircte Afin de pallier la rareteacute des observations dans la reacutegion nordique il est

possible de compter sur quelques jeux de donneacutees alternatifs soit les donneacutees interpoleacutees

par krigeage des stations existantes ou encore les donneacutees de reacuteanalyses Pour ce projet

le mandat drsquoOuranos eacutetait centreacute sur lrsquoeacutevaluation des diffeacuterentes sources de donneacutees

alternatives afin de mieux caracteacuteriser le climat reacutecent (1981-2010) sur le territoire

nordique queacutebeacutecois au nord du 55e parallegravele Un second objectif visait agrave eacutevaluer le

potentiel des reacuteanalyses pour lrsquoestimation des quantiles de pluies extrecircmes

Potentiel des reacuteanalyses

Compareacutees aux autres types de donneacutees les reacuteanalyses offrent un avantage

certain pour calculer les indicateurs climatiques drsquointeacuterecirct et produire une

cartographie du climat du Nunavik

Lrsquointeacuterecirct drsquoappliquer un post-traitement sur les reacuteanalyses et de les utiliser pour

lrsquoestimation des intensiteacutes de pluies extrecircmes dans le nord du Queacutebec est aussi

deacutemontreacute

Lrsquoavantage drsquoappliquer un post-traitement sur les reacuteanalyses est relieacute au faible

nombre de stations meacuteteacuteorologiques et de lrsquoimmensiteacute du territoire nordique

Indicateurs climatiques

Plus drsquoune centaine de cartes drsquoindicateurs cleacutes ont eacuteteacute produites et le calcul de

lrsquoeacutevolution des indicateurs sur une peacuteriode de reacutefeacuterence de 1981 agrave 2010 a eacuteteacute fait En

reacutesumeacute lrsquoanalyse montre que pour cette peacuteriode

les tempeacuteratures moyennes annuelles augmentent

la dureacutee de la saison sans gel srsquoallonge

le nombre annuel drsquoeacuteveacutenements de gel-deacutegel change peu mais tend agrave augmenter

agrave lrsquoautomne et diminuer au printemps

la moyenne annuelle des degreacutes-jours de gel diminue

la moyenne annuelle des degreacutes-jours de deacutegel augmente

la saison de croissance srsquoallonge

la moyenne annuelle des degreacutes-jours de croissance augmente

la longueur des peacuteriodes ougrave la tempeacuterature quotidienne moyenne oscille autour

de 0degC est agrave la hausse agrave lrsquoautomne mais agrave la baisse au printemps

les preacutecipitations totales annuelles sont agrave la hausse

les preacutecipitations liquides annuelles sont geacuteneacuteralement agrave la hausse avec une

augmentation plus marqueacutee agrave lrsquoautomne

les preacutecipitations solides annuelles changent peu bien qursquoune leacutegegravere baisse est

visible principalement lieacutee agrave des diminutions plus importantes au printemps et agrave

lrsquoautomne

la fraction de neige diminue annuellement

lrsquoeacutequivalent en eau de la neige est stable et la dureacutee du couvert nival a diminueacutee

En contrepartie notre analyse met en lumiegravere le manque important de donneacutees

drsquoobservations autant pour les variables de tempeacuteratures de preacutecipitations de neige au

sol que pour drsquoautres variables utiles telles que le vent et le deacutebit des riviegraveres Ces

observations sont neacutecessaires pour eacutevaluer de faccedilon plus robuste le potentiel des divers

jeux de donneacutees alternatives

Extrecircmes de preacutecipitations

Trois reacuteanalyses ERA CFSR et MERRA sont utiliseacutees pour produire des cartes de

preacutecipitations extrecircmes sur le territoire

les reacuteanalyses preacutesentent des biais parfois importants pour les valeurs de

preacutecipitations extrecircmes toutefois la distribution spatiale des valeurs des

reacuteanalyses colle tregraves bien au patron suggeacutereacute par les valeurs aux stations

lrsquoapplication drsquoun post-traitement visant agrave corriger les biais des reacuteanalyses a

permis une ameacutelioration sensible des reacutesultats

les hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations sur 1 jour avec une peacuteriode de

retour de 2 ans et de 20 ans preacutesentent un leacuteger gradient sud-nord sur le territoire

avec des valeurs moins abondantes sur lrsquoextrecircme nord selon les diffeacuterentes

combinaisons de reacuteanalyses

Bioclimats

Une mise agrave jour de la cartographie des bioclimats au nord du 55iegraveme parallegravele a eacuteteacute

effectueacutee avec des donneacutees de 1981 agrave 2010 et offre un portrait plus deacutetailleacute que celui

preacutesenteacute en 2001 qui eacutetait baseacute sur des donneacutees drsquoobservations aux stations pour la

peacuteriode 1966 agrave 1996

Les nouvelles cateacutegories aident agrave deacutecrire avec plus de preacutecision certains eacuteleacutements

climatiques et topographiques importants tels que la reacutegion montagneuse agrave la

frontiegravere du Labrador

La zone subpolaire a pris de lrsquoexpansion au nord tandis que la zone polaire est

moins eacutetendue

Les preacutecipitations sont plus importantes sur tout le territoire comparativement agrave

la carte drsquoorigine

Important agrave retenir

Bien que nous ayons produit de nombreuses cartes drsquoindicateurs et revu la distribution

des bioclimats pour le nord du Queacutebec il faut mettre les utilisateurs de cette information

en garde par rapport aux incertitudes associeacutees En effet les eacutecarts entre les reacuteanalyses

particuliegraverement pour les preacutecipitations liquides et sous forme de neige deacutemontrent agrave

quel point les incertitudes sur lrsquoinformation climatique du nord queacutebeacutecois demeurent

grandes Il nous est toujours impossible de favoriser lrsquoune ou lrsquoautre des reacuteanalyses

eacutetudieacutees en grande partie agrave cause du manque de donneacutees drsquoobservations qui pourraient

servir agrave valider les jeux de donneacutees Il faut donc utiliser lrsquoinformation preacutesenteacutee ici de

faccedilon prudente

Projet 20043

Projet 20043 viii

TABLE DES MATIEgraveRES

RENSEIGNEMENTS GEacuteNEacuteRAUX SUR LE PROJET II

REMERCIEMENTS III

SOMMAIRE EXEacuteCUTIF IV

TABLE DES MATIEgraveRES VIII

LISTE DES FIGURES X

LISTE DES TABLEAUX XIII

LISTE DES ABREacuteVIATIONS ET DES SIGLES XIV

CHAPITRE 1 INTRODUCTION 1

11 MISE EN CONTEXTE 1

12 OBJECTIFS 5

CHAPITRE 2 DONNEacuteES INDICATEURS CLIMATIQUES ET BIOCLIMATS 6

21 DONNEacuteES 6

22 INDICATEURS CLIMATIQUES 10

22 BIOCLIMATS 15

CHAPITRE 3 MEacuteTHODOLOGIE 19

31 PEacuteRIODE SEacuteLECTIONNEacuteE POUR LE CLIMAT DE REacuteFEacuteRENCE 19

32 SEacuteLECTION DES JEUX DE DONNEacuteES ndash TEMPEacuteRATURES ET PREacuteCIPITATIONS 19

321 Reacutesolution et vintage des jeux de donneacutees 19

322 Validation avec les donneacutees aux stations 20

33 SEacuteLECTION DES JEUX DE DONNEacuteES ndash COUVERT DE NEIGE 23

34 FORMATS DE PREacuteSENTATION DES INDICATEURS CLIMATIQUES 24

341 Cartographie 24

342 Tableau synthegravese et seacuteries temporelles 25

35 DISTRIBUTION DES BIOCLIMATS 25

CHAPITRE 4 REacuteSULTATS 26

Projet 20043

Projet 20043 ix

41 SEacuteLECTION DES JEUX DE DONNEacuteES ndash TEMPEacuteRATURES ET PREacuteCIPITATIONS 26

42 SEacuteLECTION DES JEUX DE DONNEacuteES ndash COUVERT DE NEIGE 28

43 DESCRIPTION DU CLIMAT DU PASSEacute REacuteCENT AU NUNAVIK 37

431 Tempeacuterature annuelle moyenne 40

432 Preacutecipitations totales annuelles 43

433 Longueur de la saison de croissance 46

434 Degreacutes-jours de croissance 51

435 Couvert de neige 54

44 BIOCLIMATS 58

CHAPITRE 5 EacuteTAT DES CONNAISSANCES DrsquoAUTRES VARIABLES CLIMATIQUES 61

51 LES VENTS 61

52 GLACES MARINES 63

53 REacuteGIME HYDRIQUE 65

CHAPITRE 6 EacuteVALUATION DU POTENTIEL DES REacuteANALYSES POUR LrsquoESTIMATION DES

INTENSITEacuteS DES PREacuteCIPITATIONS EXTREcircMES 68

CHAPITRE 7 DISCUSSION ET CONCLUSION 76

CHAPITRE 8 RECOMMANDATIONS 80

BIBLIOGRAPHIE 82

Projet 20043

Projet 20043 x

LISTE DES FIGURES

Figure 1 Stations meacuteteacuteorologiques du reacuteseau drsquoEnvironnement Canada pour lesquelles des donneacutees sont disponibles pour plus de 20 ans incluant lrsquoanneacutee 2010 3

Figure 2 Classification climatique du Queacutebec tireacutee de Gerardin et McKenney (2001) Notez que bien que la carte preacutesente 15 classes ces classes ont eacuteteacute regroupeacutees en 12 reacutegions climatiques selon la classification mondiale de Litynski 18

Figure 3 Distribution des 46 stations du reacuteseau MDDELCC disponibles dans la reacutegion agrave lrsquoeacutetude Seules les stations indeacutependantes en vert sont utiliseacutees pour la validation 22

Figure 4 Validation des donneacutees alternatives de tempeacuteratures mensuelles moyennes avec les donneacutees aux stations du MDDELCC Le lsquonrsquo indique le nombre de seacuteries observeacutees valides pour chaque jeu de donneacutees alternatives 30

Figure 5 Validation des donneacutees alternatives de preacutecipitations mensuelles moyennes avec les donneacutees aux stations du MDDELCC Le lsquonrsquo indique le nombre de seacuteries observeacutees valides pour chaque jeu de donneacutees alternatives 31

Figure 6 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion au nord approximativement du 59deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21 33

Figure 7 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 58deg et 59deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21 34

Figure 8 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 56deg et 58deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21 35

Figure 9 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 55deg et 56deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21 36

Figure 10 Le panneau du haut preacutesente la moyenne des tempeacuteratures moyennes annuelles (degC) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 41

Figure 11 Lrsquoeacutevolution des tempeacuteratures moyennes annuelles et mensuelles (degC) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 42

Figure 12 Le panneau du haut preacutesente la moyenne des preacutecipitations totales annuelles (mm) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 44

Projet 20043

Projet 20043 xi

Figure 13 Lrsquoeacutevolution des preacutecipitations totales annuelles et mensuelles (mm) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 45

Figure 14 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la longueur de la saison de croissance (jours) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2020 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 47

Figure 15 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date du deacutebut de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 48

Figure 16 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date de la fin de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 49

Figure 17 Lrsquoeacutevolution de la longueur du deacutebut et de la fin de la saison de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 50

Figure 18 Le panneau du haut preacutesente la moyenne du nombre annuel de degreacutes-jours de croissance calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 52

Figure 19 Lrsquoeacutevolution du nombre de degreacutes-jours annuel de de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 53

Figure 20 Le maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige (mm) calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg 55

Figure 21 La dureacutee du couvert de neige (seuil de 1 mm) calculeacutee agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg 56

Figure 22 Lrsquoeacutevolution du maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige du deacutebut de la fin et de la dureacutee de lrsquoenneigement calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra et de Brown-Derksen moyenneacutes pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 57

Figure 23 Classification des bioclimats eacutetablie sur la moyenne climatique de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFRS JRA55 MERRA) disponibles sur une grille de 50 km La classification suit les critegraveres eacutetablis par Litynski tels que preacutesenteacutes dans Gerardin et McKenney (2001) 60

Figure 24 Reacuteduction du couvert de glace ( par deacutecennie) pour la peacuteriode 1968-2010 dans lrsquoarctique canadien Seulement les tendances statistiquement significatives (α=005) sont montreacutees Adapteacutee de Derksen et al 2012 65

Projet 20043

Projet 20043 xii

Figure 25 Cartes du coefficient de la variabiliteacute temporelle des deacutebits annuels de 45 riviegraveres du Nord canadien pour (a) 1970ndash1990 (b) 1976ndash1996 (c) 1982ndash2002 et (d) 1970ndash2002 Les triangles pointant vers le haut (bas) indiquent une tendance positive (neacutegative) la taille des triangles indique lrsquoampleur du changement lorsque deacutetectable Les riviegraveres ameacutenageacutees par lrsquohomme (reacuteservoirs barrages diversion) sont indiqueacutees par des triangles vides 67

Figure 26 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses et aux stations 70

Figure 27 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations 72

Figure 28 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations 74

Figure 29 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 20 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations 75

Projet 20043

Projet 20043 xiii

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques observeacutees et interpoleacutees sur grille (tempeacuterature et preacutecipitation) 7

Tableau 2 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques de reacuteanalyses (tempeacuterature et preacutecipitation) 8

Tableau 3 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees interpoleacutees 9

Tableau 4 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees de reacuteanalyses 9

Tableau 5 Liste deacutefinition et formulation des indicateurs climatiques drsquointeacuterecirct 11

Tableau 6 Caracteacuteristiques sommaires de la classification de Litynski (tireacutees de Gerardin et McKenney 2001) 26

Tableau 7a Synthegravese des indicateurs climatiques agrave lrsquoeacutetude calculeacutes agrave partir des variables de tempeacuteratures et de preacutecipitations Les valeurs repreacutesentent la moyenne des quatre reacuteanalyses moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave de 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 lrsquoeacutecart-type de lrsquoensemble est donneacute entre parenthegraveses 38

Tableau 7 b Synthegravese des indicateurs climatiques relieacutes au couvert nival Les valeurs repreacutesentent la moyenne des jeux de donneacutees moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave du 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 Lrsquoeacutecart-type nrsquoest pas calculeacute eacutetant donneacute qursquoil nrsquoy a que deux jeux de donneacutees 40

Tableau 8 Liste et caracteacuteristiques des reacuteanalyses retenues 69

Tableau 9 Reacuteanalyse (ou paire de reacuteanalyses) offrant le meilleur accord avec les intensiteacutes aux stations apregraves post-traitement individuel (ou post-traitement par paire) 73

Projet 20043

Projet 20043 xiv

LISTE DES ABREacuteVIATIONS ET DES SIGLES

B2003 Brown 2003

CANGRD Canadian Gridded Temperature and Precipitation Anomalies

CFSR Climate Forecast System Reanalysis

CRU Climatic Research Unit

EC Environnement Canada

EEN Eacutequivalent en eau de la neige

ERA European ReAnalysis

GEV Generalized Extreme Value

GPCC Global Precipitation Climatology Centre

GPCP Global Precipitation Climatology Project

GISTEMP Goddard Institute for Space Studies Temperature Analysis

GlobSnow Global Snow Monitoring for Climate Research

HadCRU Hadley Center-Climatic Research Unit

JRA55 Japanese 55-year Reanalysis

MERRA Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications

MFFP Ministegravere des Forecircts de la Faune et des Parcs

MDDELCC Ministegravere du Deacuteveloppement durable de lrsquoEnvironnement et de la Lutte contre les Changements Climatiques

NARR North American Regional Reanalysis

NCEP National Centers for Environmental Prediction

NRCan Natural Resources Canda

20CR 20 th Century Reanalysis

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 1

CHAPITRE 1 INTRODUCTION

11 Mise en contexte

Le territoire nordique du Queacutebec possegravede un grand potentiel de deacuteveloppement

susceptible drsquoecirctre exploiteacute au cours des prochaines deacutecennies Pour bien encadrer ces

activiteacutes eacuteconomiques et les infrastructures qui les soutiennent il est important de

comprendre et caracteacuteriser le climat reacutegional actuel ainsi que son eacutevolution Ceci est aussi

primordial pour la protection de lrsquoenvironnement biophysique la peacuterenniteacute des

infrastructures existantes et lrsquoidentification des vulneacuterabiliteacutes socio-eacuteconomiques de la

reacutegion

Le changement du climat a deacutejagrave commenceacute agrave provoquer des impacts biophysiques

importants dans le nord du Queacutebec Une analyse approfondie de ces impacts est

preacutesenteacutee dans le livre publieacute par ArcticNet Le Nunavik et le Nunatsiavut de la science

aux politiques publiques (Allard et Lemay 2013) Par exemple un impact bien connu est

celui lieacute agrave la deacutegradation du pergeacutelisol et les conseacutequences pour les infrastructures (Allard

et Lemay 2013 chap6) La dynamique de la veacutegeacutetation est aussi en eacutevolution ceci devrait

se poursuivre dans le futur et entraicircner une augmentation de la couverture veacutegeacutetale et

de la hauteur drsquoespegraveces arbustives eacuterigeacutees (Allard et Lemay 2013 chap8) Les projections

climatiques futures suggegraverent la venue de nouveaux impacts par exemple lrsquoeacuterosion des

cocirctes associeacutee aux reacutegimes de tempecirctes qui provoquent une augmentation des risques

de surcotes les changements au reacutegime hydrologique avec une augmentation du deacutebit

annuel moyen (Guay et al 2015) ce qui pourrait entraicircner des impacts au niveau du

drainage dans les villages ainsi qursquoune augmentation des risques naturels

La modification de lrsquoenvironnement biophysique amplifie aussi les vulneacuterabiliteacutes socio-

eacuteconomiques les infrastructures existantes et agrave construire ont tregraves souvent un caractegravere

critique dans la reacutegion et leur deacutefaillance peut provoquer des conseacutequences graves pour

la population lrsquoaccegraves maritime accru gracircce au prolongement de la saison sans glace

pourrait exacerber des conflits drsquousage la gestion de lrsquoeau potable et des eaux useacutees

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 2

pourrait ecirctre complexifieacutee dans un contexte ougrave lrsquoenvironnement naturel change et

finalement le mode de vie et la culture des reacutesidents de la reacutegion tregraves deacutependants des

ressources et de lrsquoenvironnement naturel seront aussi affecteacutes

Lrsquoidentification et lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes lieacutees au climat de mecircme que la recherche

de solutions drsquoadaptation pour faire face agrave son changement requiegraverent des donneacutees sur

le climat reacutecent en premier lieu puis sur le climat futur Or pour caracteacuteriser le climat

reacutecent la disponibiliteacute de seacuteries de donneacutees drsquoobservations suffisamment longues et bien

reacuteparties sur le Queacutebec nordique srsquoavegravere un enjeu majeur En effet alors qursquoon peut

compter depuis longtemps sur un reacuteseau de stations meacuteteacuteorologiques relativement

dense dans le sud du Queacutebec celui du nord est peu dense et principalement localiseacute le

long de la cocircte (figure 1) Plusieurs projets de recherche sur le climat ont drsquoailleurs eacuteteacute

confronteacutes agrave ces lacunes Par exemple dans le livre drsquoArcticNet citeacute plus haut les analyses

climatiques des derniegraveres deacutecennies ont en grande partie eacuteteacute limiteacutees aux six stations

meacuteteacuteorologiques du reacuteseau drsquoEnvironnement Canada disponibles dans la reacutegion (Brown

et Lemay 2013)

Afin de pallier la rareteacute des observations dans la reacutegion nordique il est possible de

compter sur quelques jeux de donneacutees alternatifs soient les donneacutees interpoleacutees par

krigeage des stations existantes ainsi que les donneacutees de reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 3

Figure 1 Stations meacuteteacuteorologiques du reacuteseau drsquoEnvironnement Canada pour lesquelles des donneacutees sont disponibles pour plus de 20 ans incluant lrsquoanneacutee 2010

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 4

Le krigeage consiste agrave reacutegionaliser par interpolation spatiale une variable mesureacutee aux

stations meacuteteacuteorologiques par exemple la tempeacuterature en utilisant une autre variable

explicative par exemple lrsquoeacuteleacutevation La qualiteacute de ce type de donneacutees deacutepend du nombre

de stations meacuteteacuteorologiques et de le la qualiteacute de leurs donneacutees ainsi que de la meacutethode

drsquointerpolation Deux points sont importants ici Premiegraverement la reacutesolution spatiale de

ces types de donneacutees peut varier grandement reacutesultant en des grilles de quelques

kilomegravetres de cocircteacute agrave des centaines de kilomegravetres et il peut ecirctre difficile de trouver une

reacutesolution spatiale assez fine pour bien repreacutesenter le climat reacutegional Deuxiegravemement les

donneacutees sont disponibles sur diffeacuterentes eacutechelles de temps allant drsquoune base journaliegravere

agrave mensuelle La base mensuelle offre moins drsquoattrait puisqursquoelle limite la varieacuteteacute

drsquoindicateurs climatiques qui peuvent ecirctre estimeacutes plusieurs drsquoentre eux neacutecessitant des

donneacutees quotidiennes (par exemple cumul de degreacutes-jour longueur de saison de gel de

croissance etc)

La reacuteanalyse est une meacutethode qui consiste agrave combiner un modegravele de preacutevision

meacuteteacuteorologique et des observations existantes pour produire geacuteneacuteralement pour

lrsquoensemble du globe des archives drsquoun grand nombre de variables atmospheacuteriques et

oceacuteaniques sur des grilles agrave une reacutesolution temporelle de quelques heures pour plusieurs

deacutecennies du passeacute Ceci srsquoeffectue agrave lrsquoaide drsquoun modegravele de preacutevision meacuteteacuteorologique

ainsi qursquoun algorithme drsquoassimilation des donneacutees pour lesquels il importe de fixer des

reacutesolutions horizontale et verticale qui demeurent uniformes pour toute la peacuteriode

revisiteacutee De nouvelles sources drsquoobservations peuvent mecircme ecirctre inteacutegreacutees agrave la

proceacutedure ce qui permet drsquoameacuteliorer la repreacutesentation du climat Ce travail est

geacuteneacuteralement fait pour des peacuteriodes ougrave les reacuteseaux drsquoobservations sont varieacutes denses et

fiables Les reacuteanalyses offrent plusieurs avantages notamment elles peuvent couvrir

plusieurs deacutecennies elles sont souvent disponibles sur des reacutesolutions spatiales

relativement fines et avec des pas de temps journaliers (ou mecircme plus court)

Les donneacutees de reacuteanalyses diffegraverent entre elles sur plusieurs aspects Drsquoabord bien

qursquoelles integravegrent diffeacuterentes donneacutees drsquoobservations ces derniegraveres varient selon leur

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 5

provenance allant de radiosondages aeacuterologiques de stations meacuteteacuteorologiques de

surface de satellites de radars etc Leurs reacutesolutions tout comme leurs seacutelections

drsquoobservations varient eacutegalement Finalement les reacuteanalyses sont issues de modegraveles de

preacutevisions diffeacuterents qui nrsquoutilisent pas les mecircmes scheacutemas drsquoassimilation De maniegravere

geacuteneacuterale les variables pour lesquelles il nrsquoexiste pas drsquoobservations preacutesentent

potentiellement les plus grandes dispariteacutes car elles sont deacutetermineacutees uniquement par

le modegravele de preacutevision

Devant la disponibiliteacute des diffeacuterentes sources de donneacutees il est possible drsquoenvisager de

combiner les jeux de donneacutees afin de calculer une marge drsquoerreur autour du climat

nordique reacutecent et de le caracteacuteriser de maniegravere adeacutequate pour soutenir les analyses sur

les vulneacuterabiliteacutes les impacts et les strateacutegies drsquoadaptation aux changements climatiques

12 Objectifs

Le mandat drsquoOuranos pour ce projet eacutetait par conseacutequent centreacute sur la caracteacuterisation du

climat reacutecent sur le territoire nordique queacutebeacutecois au nord du 55e parallegravele en analysant

les jeux de donneacutees disponibles

Les objectifs speacutecifiques eacutetaient les suivants

1 Ameacuteliorer le niveau de connaissance du climat du Nunavik et de sa variabiliteacute

spatiale et temporelle

2 Produire des cartes et des tableaux synthegraveses du climat reacutecent pour diffeacuterents

indicateurs

3 Produire des cartes synthegraveses agrave fine eacutechelle exposant une seacutelection drsquoindicateurs

cleacutes

4 Identifier les zones ougrave les marges drsquoerreur sur la connaissance du climat reacutegional

sont les plus importantes

5 Eacutevaluer le potentiel des donneacutees alternatives (reacuteanalyses) pour lrsquoestimation des

quantiles de pluies extrecircmes

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 6

6 Fournir un eacutetat des connaissances sur drsquoautres variables drsquointeacuterecirct (reacutegime des

vents hydrologie et couvert de glace)

7 Proposer des recommandations pour des travaux subseacutequents

Il faut noter que tous les objectifs agrave lrsquoexception du cinquiegraveme eacutetaient sous la

responsabiliteacute du consortium Ouranos et sont abordeacutes en deacutetail dans le preacutesent rapport

Lrsquoobjectif drsquoeacutevaluer le potentiel des donneacutees alternatives (reacuteanalyses) pour lrsquoestimation

des quantiles de pluies extrecircmes eacutetait quant agrave lui confieacute agrave lrsquoeacutequipe de recherche drsquoAlain

Mailhot de lrsquoINRS-ETE Un compte-rendu des meacutethodes utiliseacutees et des principaux

reacutesultats est preacutesenteacute au chapitre 6 du preacutesent rapport alors que les informations plus

deacutetailleacutees font lrsquoobjet drsquoun document technique (Tome 1)

CHAPITRE 2 DONNEacuteES INDICATEURS CLIMATIQUES ET BIOCLIMATS

21 Donneacutees

Tel que mentionneacute plus haut un des principaux objectifs de ce projet eacutetait drsquoeacutevaluer la

possibiliteacute drsquoutiliser des jeux de donneacutees alternatifs soient les donneacutees de stations

meacuteteacuteorologiques interpoleacutees sur grilles ou les reacuteanalyses pour pallier au manque de

stations meacuteteacuteorologiques dans le nord queacutebeacutecois Plusieurs bases de donneacutees de

tempeacuteratures et de preacutecipitations offraient un potentiel elles sont preacutesenteacutees aux

tableaux 1 (donneacutees interpoleacutees sur grille) et 2 (reacuteanalyses) tandis que les tableaux 3 et

4 preacutesentent les jeux de donneacutees disponibles pour le couvert nival

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 7

Tableau 1 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques observeacutees et interpoleacutees sur grille (tempeacuterature et preacutecipitation)

Nom Peacuteriode Reacutesolution

spatiale Domaine Variables

Pas de temps

Reacutefeacuterences

CLIMATOLOGIE 1925-

preacutesent Observations Queacutebec

Tmax Tmin

Tmoy PCP Quotidien

MDDELCC 2014

CANGRD 1900-2010

50 km polaire steacutereacuteographi

que Canada

Tmoy

PCP Mensuel

Zhang et al 2000

CRU TS31 1901-

preacutesent 05deg lat-lon

global terrestre

Tmoy

PCP Mensuel

Harris et al 2013

Willmott-Matsuura

1900-2010

05deg lat-lon global

terrestre

Tmoy

PCP Mensuel

Willmott et Matsuura

1995

GPCC v6 1900-2010

05deg lat-lon global

terrestre PCP Mensuel

Schneider et al 2013

GPCP v2 1979-

preacutesent 25deg lat-lon global PCP Mensuel

Adler et al 2003

HadCRUT3v 1850-

preacutesent 5deg lat-lon global

Anomalie Tmoy

Mensuel Brohan et al

2006

CRUTEM4v 1850-

preacutesent 5deg lat-lon

global terrestre

Anomalie Tmoy

Mensuel Jones et al

2012

GISTEMP 1850-

preacutesent 1deg lat-lon global

Anomalie Tmoy

Mensuel Hansen et al

2010

NRCan 1950-2014

10 km Canada Tmoy

PCP Quotidien

Hutchinson et al 2009

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 8

Tableau 2 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques de reacuteanalyses (tempeacuterature et preacutecipitation)

Nom Peacuteriode Reacutesolution

spatiale Domaine Variables Reacutefeacuterences

NCEP2 1979-

preacutesent 25deg lat-lon Global TmoyPCP

Kanamitsu et al 2002

NARR 1979-

preacutesent 32 km

Ameacuterique du Nord

regional TmoyPCP

Mesinger et al 2006

MERRA 1979-

preacutesent 05deg lat

067deg lon Global TmoyPCP

Rienecker et al 2011

ERA-Interim 1979-

preacutesent 075deg lat-lon Global TmoyPCP

Dee et al 2011

ERA40 1958 -2002 125deg lat-lon Global TmoyPCP Uppala et al

2005

JRA25 1979-2007 125deg lat-lon Global TmoyPCP Onogi et al

2007

CFSR 1979-2009 ~38 km Global TmoyPCP Saha et al

2010

20CR 1871-2010 2deg lat-lon Global TmoyPCP Compo et al

2011

Note Tous ces jeux de donneacutees sont disponibles agrave un pas de temps quotidien

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 9

Tableau 3 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees interpoleacutees

Nom Peacuteriode Reacutesolution Domaine Pas de temps

Reacutefeacuterences

CLIMATOLOGIE 1965-2005 Observations Stations quotidien MDDELC 2014

B2003 1979-1997 30 km Ameacuterique du

nord quotidien

Brown et al 2003

GlobSnow 1979-2012 25 km Global quotidien Takala et al

2011

CMC snow depth analysis

1999-2012 30 km Heacutemisphegravere

nord quotidien

Brown et Brasnett 2010

Tableau 4 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees de reacuteanalyses

Nom Peacuteriode Reacutesolution Domaine Pas de temps Reacutefeacuterences

MERRA 1980-2012 75 km-

reacuteanalyse Global quotidien

Rienecker et al 2011

ERA-interim 1980-2012 75 km-

reacuteanalyse Global quotidien

Dee et al 2011

CFSR 1979-2009 ~38 km Global quotidien Saha et al 2010

NCEP reconstruction

1948-2004

50 km polaire

steacutereacuteographique

Queacutebec quotidien Brown 2010

Brown-Derksen 1979-2012 75 km

reacuteanalyse (ERA-interim)

Heacutemisphegravere nord (nord

du 30deg) quotidien

Brown et Derksen (2013)

Liston-Hiemstra 1979-2009 10 km x 10 km

Heacutemisphegravere nord (nord du 50degN)

quotidien Liston et Hiemstra

(2011)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 10

Il faut preacuteciser que les deux derniers jeux de donneacutees du tableau 4 (Brown-Derksen et

Liston-Hiemstra) diffegraverent des autres reacuteanalyses agrave lrsquoeacutetude car elles utilisent en fait une

reacuteanalyse afin de piloter un modegravele de neige La seacuterie Brown-Derksen utilise la reacuteanalyse

ERA-Interim comme pilote tandis que la seacuterie Liston-Hiemstra utilise MERRA

22 Indicateurs climatiques

La caracteacuterisation du climat au nord de 55deg est baseacutee sur les variables de tempeacuteratures

preacutecipitations et neige au sol auxquelles srsquoajoute un grand nombre drsquoindicateurs

climatiques calculeacutes agrave partir des trois variables de base Ces indicateurs permettent de

faire des liens entre le climat et des probleacutematiques appliqueacutees Notons qursquoune premiegravere

liste de variables et drsquoindicateurs a eacuteteacute eacutetablie dans la proposition de projet en

collaboration avec le MFFP et le comiteacute de suivi alors que de nouveaux indicateurs se

sont ajouteacutes en cours de projet Ces ajouts sont le fruit drsquoeacutechanges avec certains membres

du comiteacute de suivi et collaborateurs du projet Le tableau 5 preacutesente tous les indicateurs

agrave lrsquoeacutetude ainsi que leurs deacutefinitions et les formules utiliseacutees pour les calculer

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 11

Tableau 5 Liste deacutefinition et formulation des indicateurs climatiques drsquointeacuterecirct

Indicateur Deacutefinition Formule

Tempeacuterature moyenne annuelle

Moyenne annuelle des tempeacuteratures moyennes

quotidiennes

Tmoyann = N

TmoyN

i

j

Tmoyj Tempeacuterature moyenne de chaque journeacutee (j)

N Nombre de jours dans une anneacutee

Tempeacuterature moyenne mensuelle

Moyenne mensuelle des tempeacuteratures moyennes

quotidiennes

Tmoymois= Nmen

TmoyNmen

i

j

Tmoyj Tempeacuterature moyenne de chaque journeacutee (j)

Nmois Nombre de jours dans un mois

Deacutebut de la saison sans gel (printanier)

Le premier jour suivant lrsquohiver ougrave la tempeacuterature minimale quotidienne est infeacuterieure ou eacutegale agrave un seuil de

tempeacuterature geacutelive Tgel selon une moyenne mobile de 10 jours

DDGTgel = max jTminj le Tgel

Tgel =0 degC

Fin de la saison sans gel (automnal)

Le premier jour de lrsquoautomne ougrave la tempeacuterature minimale quotidienne est infeacuterieure ou eacutegale agrave un seuil de

tempeacuterature geacutelive Tgel selon une moyenne mobile de 10 jours

DPGTgel = min jTminj le Tgel

Tgel =0 degC

Longueur de la saison sans gel

Le nombre de jours entre le premier et le dernier gel de lrsquoanneacutee

(voir 2 deacutefinitions preacuteceacutedentes) selon un seuil Tgel

LSsgel = DPGTgel ndash DDGTgel

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 12

Nombre mensuel de gel-deacutegel

Les journeacutees avec un eacuteveacutenement de geldeacutegel sont celles ougrave la

tempeacuterature oscille autour de 0 ˚C en 24 heures Plus speacutecifiquement

un eacuteveacutenement quotidien de gel-deacutegel est observeacute lorsque Tmin de la journeacutee est infeacuterieure agrave 0 ˚C et Tmax de la mecircme journeacutee est supeacuterieure

agrave 0 ˚C

Gel-Deacutegelmois=

)C0()C01 (

iTneti

iTx

Nmois

Txi Tempeacuterature maximum quotidienne pour une peacuteriode de 24 heures

Tni Tempeacuterature minimum quotidienne pour une peacuteriode de 24 heures

i une journeacutee donneacutee

Nmois Nombre de jours dans un mois

Degreacutes jours de de gel et de deacutegel mensuel

Cumul du nombre de degreacutes au-dessus de 0 ˚C et cumul du nombre de degreacutes-jours au-dessous de 0 ˚C

DJDGmois=

Nmois

iTbaseiTmoy

10

DJGmois=

Nmois

iiTmoyTbase

10

Tmoyi Tempeacuterature moyenne du jour i

Tbase Tempeacuterature de base (0 degC)

i une journeacutee donneacutee

Nmois Nombre de jours dans un mois

Degreacutes-jours de croissance

Lrsquoeacutecart en degreacutes Celsius qui seacutepare la tempeacuterature moyenne

quotidienne drsquoune valeur de base de 5˚C Si la valeur est eacutegale ou

infeacuterieure agrave 5˚C la journeacutee agrave zeacutero degreacute-jour de croissance Les

valeurs quotidiennes de degreacute-jours sont cumuleacutees sur une base

annuelle

DJC = )365

15(

iTbaseiTmoyMas

DJC Le nombre total de degreacutes-jours de croissance par anneacutee

Tmoyi La tempeacuterature moyenne du jour i

Tbase La tempeacuterature de base de 5degC

i une journeacutee donneacutee

Deacutebut de la saison de croissance

La saison de croissance deacutebute lorsque la tempeacuterature

quotidienne moyenne est eacutegale ou supeacuterieure agrave 5 degC pendant 5 jours conseacutecutifs agrave partir du 1er mars

(Cette deacutefinition est utiliseacutee pour deacutefinir les bioclimats du Queacutebec)

DSC = min jTC5j gt 5 degC

1198791198625119895 = (119879119898119900119910(119895 minus 4) +119879119898119900119910(119895 minus 3) + 119879119898119900119910(119895 minus 2) +

119879119898119900119910(119895 minus 1) + 119879119898119900119910119895)5

j jour julien 60

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 13

TC5 tempeacuterature quotidienne au-dessus de 5degC

Fin de la saison de croissance

La saison de croissance se termine quand la tempeacuterature quotidienne

moyenne est infeacuterieure agrave -2 degC agrave partir du 1er aoucirct (Cette deacutefinition

est utiliseacutee pour deacutefinir les bioclimats du Queacutebec)

FSC = Fin de la saison de croissance

FSC = min kTk lt -2 degC

k jour julien 213

Longueur de la saison de croissance

Voir les deux deacutefinitions preacuteceacutedentes

LSC = DSC - FSC

LSC La longueur de la saison de croissance

DSC = Deacutebut de la saison de croissance

FSC = Fin de la saison de croissance

Peacuteriode ougrave la tempeacuterature oscille autour de 0 degC

Nombre de jours ougrave la tempeacuterature passe au-dessus et au-dessous de

zeacutero durant les peacuteriodes qui preacutecegravedent et qui suivent une

peacuteriode de gel en continu (soit agrave lrsquoautomne et au printemps) La peacuteriode de gel en continu est

deacutefinie comme la peacuteriode la longue de lrsquoanneacutee (juillet agrave juillet) ougrave une moyenne mobile de 30 jours des tempeacuteratures reste sous un seuil

de 0 degC

Automne

Automn0 = DGdcont - DPGTgel

Printemps

Print0 = DDGTgel - DGfcont

DPGTgel = Date du premier gel agrave lrsquoautomne

DDGTgel = Date du dernier gel au printemps

DGdcont = Date du deacutebut du gel en continu

DGfcont = Date de la fin du gel en continu

Tgel = 0 degC

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 14

Quantiteacute de preacutecipitations annuelles

Accumulation des preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui

tombent sous forme de pluie et de neige au courant drsquoune anneacutee

Ptotalesann = N

j

jPt

Ptj Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de pluie

et de neige

N le nombre total de jours dans une anneacutee

Quantiteacute de preacutecipitations mensuelles

Accumulations de preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui

tombent sous forme de pluie et de neige au courant drsquoun mois

Ptotalesmois = Nmen

j

jPt

Pti Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de pluie

et de neige

Nmois le nombre total de jours dans un mois

Quantiteacute de preacutecipitations liquides et solides mensuelles

Accumulations de preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui

tombent sous forme de pluie ou de neige au courant drsquoun mois

Pliquidemois = Nmen

j

jPl

Psolidemois = Nmen

j

jPs

Pli Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de pluie

Pli Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de neige

Nmois le nombre total de jours dans un mois

Type de preacutecipitation (fraction neige)

Preacutecipitations quotidiennes (mm) annuelles totales qui tombent sous

forme de neige par rapport aux preacutecipitations quotidiennes (mm)

annuelles totales

Fractioneauneige =

N

j

j

N

j

j

Ptotales

Pneige

Ptotalesj Preacutecipitations quotidiennes totales en mm

Pneigej Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme

de neige

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 15

N le nombre total de jours dans une anneacutee

Deacutebut du couvert de neige

Premier jour ougrave lrsquoeacutepaisseur de la neige accumuleacutee au sol est au-

dessus drsquoun seuil donneacute

DCneige = min jNsol gtNdeacutebut

Ndeacutebut 5 mm en EEN

Fin du couvert de neige

Premier jour ougrave lrsquoeacutepaisseur de la neige accumuleacutee au sol est en

dessous drsquoun seuil donneacute apregraves le 1er mars

FCneige = max jNsol ltNfin

Nfin 5 mm en EEN

Dureacutee du couvert de neige

Nombre de jours entre le deacutebut et la fin du couvert de neige

LDCneige = DCneige ndash FCneige

Maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige (EEN)

Lrsquoeacutequivalent en eau de lrsquoaccumulation maximale de neige

durant une anneacutee

EENmax = max(Pneige Densiteacuteneige)

Pneige = Preacutecipitations de neige

Densiteacuteneige = Densiteacute de la neige soit la masse de la neigevolume occupeacute

(souvent 10 aux stations)

22 Bioclimats

Une bonne information cartographique drsquoun territoire est un outil souvent indispensable

afin de proceacuteder agrave lrsquoameacutenagement de ce territoire et eacutevaluer ses capaciteacutes et sensibiliteacutes

eacutecologiques Au Queacutebec trois principales ressources sont disponibles agrave cette fin La

premiegravere est le cadre eacutecologique de reacutefeacuterence (CER) du ministegravere du Deacuteveloppement

durable de lrsquoEnvironnement et de la Lutte contre les changements climatiques

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 16

(MDDELCC) aussi communeacutement appeleacute le cadre eacutecologique du Queacutebec (CERQ1) Il srsquoagit

drsquoune classification cartographique fondeacutee principalement sur les formes de terrains sur

leur organisation spatiale et sur la configuration du reacuteseau hydrographique Ces variables

eacutecologiques sont dites permanentes crsquoest-agrave-dire qursquoelles ne changent pas ou tregraves peu

dans le temps La deuxiegraveme est le systegraveme hieacuterarchique de classification eacutecologique du

territoire du MFFP (httpswwwmffpgouvqccaforetsinventaireinventaire-zones-

cartejsp) Cette cartographie deacutetaille les diffeacuterentes zones de veacutegeacutetation du territoire

queacutebeacutecois

Une troisiegraveme ressource particuliegraverement utile pour la planification du territoire est la

cartographie des bioclimats du Queacutebec (Gerardin et McKenney 2001) Il existe plusieurs

classifications mondiales des bioclimats celle utiliseacutee au Queacutebec est baseacutee sur la meacutethode

de Litynski (1988) fondeacutee sur la tempeacuterature moyenne annuelle (C) les preacutecipitations

totales annuelles (mm) et la dureacutee de la saison de croissance (jours) Une seule

cartographie des bioclimats du Queacutebec a eacuteteacute effectueacutee jusqursquoici soit en 2001 par Gerardin

et McKenney2 Cet exercice reposait sur une interpolation spatiale de donneacutees

climatiques des stations meacuteteacuteorologiques du MDDELCC pour la peacuteriode 1966-1996

Gerardin et McKenney ont en premier lieu effectueacute une cateacutegorisation du climat

queacutebeacutecois baseacutee sur neuf variables climatiques reacutesultant en une classification en 15

reacutegions climatiques (figure 2) Agrave la suite de cette classification un regroupement a eacuteteacute

effectueacute agrave lrsquoaide de trois variables climatiques selon la classification mondiale de Litynski

reacutesultant en un deacutecompte final de 12 classes preacutesenteacutees en haut agrave gauche sur la figure 2

La reacutevision de la carte des bioclimats dans le cadre du preacutesent projet permettra non

seulement drsquoactualiser la classification avec une information climatique plus reacutecente

tenant compte de lrsquoeacutevolution du climat (1981-2010) mais aussi drsquoinclure de nouvelles

sources de donneacutees qui pourraient permettre de raffiner la distribution des bioclimats

1 Pour en savoir plus sur le CER voir le site httpwwwmddelccgouvqccabiodiversitecadre-ecologiquerapportscer_partie_1pdf 2 Pour en savoir plus sur la classification climatique du Queacutebec voir le site httpwwwmddelccgouvqccachangementsclassification

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 17

Quatre bioclimats sont identifieacutes pour la reacutegion agrave lrsquoeacutetude au nord du 55deg La zone la plus

au nord est caracteacuteriseacutee par des tempeacuteratures polaires (-94 agrave -60 degC) un reacutegime de

preacutecipitations semi-aride (250 agrave 469 mm) et une saison de croissance tregraves courte (90 agrave

119 jours) La zone la plus au sud du Nunavik est caracteacuteriseacutee par des tempeacuteratures

subpolaires froides (-59 agrave -15 degC) par des preacutecipitations modeacutereacutees (470 agrave 799 mm) et

par une saison de croissance tregraves courte (90 agrave 119 jours) La troisiegraveme zone qui se situe

dans la portion est de la zone drsquoeacutetude en bordure avec le Labrador est caracteacuteriseacutee par

des tempeacuteratures polaires (-94 agrave -60 degC) par un reacutegime de preacutecipitations modeacutereacutees (470

agrave 799 mm) et par une saison de croissance courte (120 agrave 149 jours)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 18

Figure 2 Classification climatique du Queacutebec tireacutee de Gerardin et McKenney (2001) Notez que bien que la carte preacutesente 15 classes ces classes ont eacuteteacute regroupeacutees en 12 reacutegions climatiques selon la classification mondiale de Litynski

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 19

CHAPITRE 3 MEacuteTHODOLOGIE

31 Peacuteriode seacutelectionneacutee pour le climat de reacutefeacuterence

La peacuteriode de temps retenue dans cette eacutetude pour deacutecrire le climat de reacutefeacuterence du

Nunavik va de 1981 agrave 2010 Ce choix deacutecoule en partie du fait que les donneacutees de

reacuteanalyses seacutelectionneacutees ne sont disponibles qursquoagrave compter de 1979 (tableau 2) De plus

cette peacuteriode repreacutesente lrsquohorizon temporel sur lequel les normales climatiques sont

maintenant calculeacutees selon les recommandations de lrsquoOrganisation Meacuteteacuteorologique

Mondiale (OMM) Elle est par exemple utiliseacutee par le MDDELCC pour cartographier les

normales climatiques du Queacutebec qui sont disponibles en ligne sur le site de surveillance

du climat (httpwwwmddelccgouvqccaclimatnormales )

32 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash tempeacuteratures et preacutecipitations

Le premier objectif de ce projet eacutetait drsquoeacutevaluer la pertinence et lrsquoutiliteacute des diffeacuterents jeux

de donneacutees disponibles sur la reacutegion du Nunavik Les jeux de donneacutees diffegraverent entre

autres par leurs reacutesolutions temporelles et spatiales et certaines drsquoentre elles pouvaient

srsquoaveacuterer moins inteacuteressantes pour une analyse du climat sur le nord du Queacutebec De plus

la repreacutesentativiteacute des donneacutees par rapport aux stations drsquoobservations nrsquoest pas

forceacutement eacutequivalente et elle se devait drsquoecirctre eacutevalueacutee agrave la piegravece La seacutelection finale des

jeux de donneacutees pour lrsquoanalyse et la cartographie des indicateurs srsquoest faite en deux

grandes eacutetapes

321 Reacutesolution et vintage des jeux de donneacutees

Premiegraverement les donneacutees sur des grilles ayant des tuiles de plus de 100 km de cocircteacute ont

eacuteteacute eacutelimineacutees puisqursquoune telle reacutesolution geacutenegravere seulement deux ou trois tuiles sur la

reacutegion agrave lrsquoeacutetude ce qui srsquoavegravere tregraves peu avantageux comparativement aux jeux de donneacutees

agrave plus fine reacutesolution Cette eacutetape a conduit agrave lrsquoeacutelimination des donneacutees interpoleacutees

suivantes GPCP v2 HadCRUT3v CRUTEM4v GISTEMP ainsi que des reacuteanalyses NCEP2 et

20CR Deuxiegravemement la seacuterie GPCCv6 qui nrsquooffre que des donneacutees de preacutecipitations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 20

mensuelles a aussi eacuteteacute retireacutee compte tenu du faible nombre drsquoindices climatiques

drsquointeacuterecirct pouvant ecirctre calculeacutes avec ces donneacutees

Suite agrave ce premier tri nous avons retrancheacute les donneacutees de reacuteanalyses provenant

drsquoanciennes versions Ce faisant la seacuterie NARR a eacuteteacute eacutelimineacutee car elle est maintenant

remplaceacutee par la seacuterie CFSR On note que le jeu de donneacutees NCEP2 deacutejagrave eacutelimineacute agrave cause

de sa reacutesolution spatiale est aussi doreacutenavant remplaceacute par CFSR Le jeu de donneacutees

ERA40 est aussi eacutelimineacute puisqursquoil repreacutesente une version anteacuterieure agrave la seacuterie ERA-Interim

et qursquoil offre une couverture de donneacutees plus discontinue ainsi qursquoune reacutesolution

grossiegravere lorsque compareacute agrave la version plus reacutecente (Rapaic et al 2015) Enfin le jeu de

donneacutees JRA25 a eacuteteacute remplaceacute par une version plus reacutecente soit JRA55

322 Validation avec les donneacutees aux stations

Lrsquoeacutetape finale de seacutelection des jeux de donneacutees consistait agrave valider chacun des jeux de

donneacutees avec les donneacutees aux stations meacuteteacuteorologiques du reacuteseau CLIMATOLOGIE du

MDDELCC

Pour cette comparaison des donneacutees quotidiennes de tempeacuteratures et de preacutecipitations

eacutetaient disponibles pour 46 stations (figure 3) Parmi cet ensemble les donneacutees de quatre

stations sont partageacutees avec Environnement Canada et sont utiliseacutees pour construire les

fichiers de donneacutees interpoleacutees (ex CANDGRD et NRCan) Par conseacutequent elles ne

peuvent pas ecirctre consideacutereacutees indeacutependantes de ces jeux de donneacutees et ecirctre utiliseacutees

comme critegravere de validation

Bien que les donneacutees quotidiennes de 42 stations meacuteteacuteorologiques demeuraient

disponibles plusieurs seacuteries nrsquoeacutetaient pas complegravetes et ne couvraient pas neacutecessairement

les mecircmes anneacutees Des critegraveres de seacutelection ont ducirc ecirctre imposeacutes afin de trouver des seacuteries

aux stations dites laquovalidesraquo Le premier critegravere consistait agrave conserver uniquement les

anneacutees ayant moins de 20 de donneacutees manquantes pour une peacuteriode drsquoenregistrement

annuelle Ensuite une seacuterie valide a eacuteteacute deacutefinie comme une seacuterie ayant au moins dix

anneacutees valides qursquoelles soient conseacutecutives ou non et qui recoupaient les anneacutees

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 21

disponibles pour les diffeacuterents jeux de donneacutees Le but eacutetait de maximiser le nombre de

seacuteries aux stations qui pouvait ecirctre utiliseacute pour la validation La reacutesultante est donc un

ensemble de stations ayant des seacuteries valides speacutecifiques agrave chacun des jeux de donneacutees

interpoleacutees et de reacuteanalyses En effet le nombre de seacuteries valides nrsquoest pas

neacutecessairement le mecircme pour chacune des stations et il diffegravere aussi deacutependamment du

jeu de donneacutees avec lequel les seacuteries valides sont compareacutees

Une fois les seacuteries valides obtenues elles ont eacuteteacute compareacutees au point de grille le plus pregraves

pour chacun des jeux de donneacutees alternatives Trois indicateurs couramment utiliseacutes pour

comparer des donneacutees de stations agrave des donneacutees alternatives ont eacuteteacute calculeacutes Le premier

est le coefficient de correacutelation (r) le deuxiegraveme est lrsquoerreur quadratique moyenne (Root

Mean Square Error RMSE) et le troisiegraveme est lrsquoeacutecart-type normaliseacute soit lrsquoeacutecart-type du

jeu de donneacutees diviseacute par lrsquoeacutecart-type des donneacutees stations (σjeuσstation) Les

comparaisons sont faites agrave partir des valeurs de tempeacuteratures et de preacutecipitations

mensuelles moyennes

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 22

Figure 3 Distribution des 46 stations du reacuteseau MDDELCC disponibles dans la reacutegion agrave lrsquoeacutetude Seules les stations indeacutependantes en vert sont utiliseacutees pour la validation

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 23

33 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash couvert de neige

Lrsquoanalyse des bases de donneacutees du couvert nival nrsquoa pas suivi exactement la mecircme

meacutethodologie que celle utiliseacutee pour les donneacutees de tempeacuteratures et de preacutecipitations

Le premier tri baseacute sur la reacutesolution spatiale et temporelle des jeux de donneacutees est resteacute

le mecircme Ce processus a permis drsquoeacuteliminer la seacuterie NCEP disponible sur une grille de

200 km De plus les seacuteries B2003 HQ et CMC (snow depth analysis) ont eacuteteacute eacutelimineacutees ducirc

au manque de donneacutees sur la peacuteriode de reacutefeacuterence agrave lrsquoeacutetude

Lrsquoeacutetape consistant agrave comparer les jeux de donneacutees sur grille aux donneacutees aux stations nrsquoa

pas eacuteteacute effectueacutee pour le couvert de neige car il a eacuteteacute deacutemontreacute que ce dernier est

beaucoup trop heacuteteacuterogegravene sur le territoire (Mudryk et al 2015) Autrement dit une

valeur agrave une station ne peut repreacutesenter adeacutequatement une valeur moyenneacutee sur un

point de grille car lrsquoaccumulation de neige peut varier de faccedilon tregraves importante sur

quelques megravetres La validation des donneacutees sur grille devrait ainsi reposer sur plusieurs

mesures agrave lrsquointeacuterieur drsquoun point de grille chose impossible dans le cas preacutesent

De plus dix stations de reacuteseau du MDDELCC offraient des donneacutees de neige sur le

territoire agrave lrsquoeacutetude Par contre de ces dix stations seulement deux stations avaient des

seacuteries disponibles qui 1) correspondaient aux mecircmes anneacutees que celles disponibles dans

les jeux de donneacutees Liston-Hiemstra et Brown-Derksen et 2) remplissaient les critegraveres de

donneacutees valides eacutetablies soit de conserver uniquement les anneacutees ayant moins de 20

de donneacutees manquantes pour une peacuteriode drsquoenregistrement annuelle et de deacutefinir une

seacuterie valide comme ayant au moins dix anneacutees valides Il eacutetait par conseacutequent tregraves difficile

de valider les jeux de donneacutees avec les donneacutees aux stations

Mudryk et al (2015) propose cependant une autre approche adopteacutee ici qui consiste agrave

comparer les reacuteanalyses entre elles afin drsquoeacutevaluer leurs similitudes et les eacutecarts entre leurs

valeurs respectives Ceci permet drsquoeacuteliminer les reacuteanalyses qui preacutesentent des eacutecarts trop

importants face aux autres On obtient au final un ensemble de jeux de donneacutees pouvant

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 24

ecirctre utiliseacute pour caracteacuteriser la neige sur le territoire Il faut toutefois noter que faute

drsquoobservations terrains suffisantes lrsquoaccord entre les jeux de donneacutees ne veut pas

forceacutement dire qursquoils repreacutesentent plus adeacutequatement la reacutealiteacute

La comparaison entre les jeux de donneacutees conserveacutes de la liste drsquoorigine (GlobSnow

MERRA ERA-Interim CFSR Brown-Derksen et Liston-Hiemstra) a eacuteteacute effectueacutee en

analysant les seacuteries temporelles annuelles des quatre indicateurs climatiques relieacutes agrave la

neige choisis pour ce projet soit lrsquoeacutequivalent en eau de la neige le deacutebut la fin et la dureacutee

de lrsquoenneigement Les seacuteries temporelles de ces variables sont compareacutees pour les

diffeacuterentes reacutegions bioclimatiques identifieacutees agrave travers ce projet (voir sections 35 et 44)

Lrsquoagreacutegation spatiale des donneacutees a eacuteteacute faite parce que la qualiteacute des bases de donneacutees

de neige est tregraves heacuteteacuterogegravene dans le nord Il faut rappeler que les reacuteanalyses assimilent

les donneacutees aux stations et que celles-ci sont tregraves rares sur lrsquoextrecircme nord du territoire

(voir section 11) En analysant les jeux de donneacutees par bioclimats il nous eacutetait possible

de mieux eacutevaluer lrsquoampleur de ce problegraveme

34 Formats de preacutesentation des indicateurs climatiques

341 Cartographie

Un des livrables principaux de ce projet eacutetait la production de cartes pour les indicateurs

climatiques drsquointeacuterecirct Lrsquointerpolation des indicateurs a eacuteteacute faite sur une grille commune

de 50 km un compromis adeacutequat entre les reacutesolutions des jeux de donneacutees retenus

Suite agrave une consultation aupregraves des membres du comiteacute de suivi du projet il a eacuteteacute deacutecideacute

que les cartes preacutesenteraient les moyennes des jeux de donneacutees seacutelectionneacutes Afin

drsquoillustrer les marges drsquoerreur autour de la moyenne nous preacutesentons aussi des cartes

des eacutecarts-types entre les jeux de donneacutees Il faut noter que lrsquoajout des cartes drsquoeacutecarts-

types a fait lrsquoobjet de nombreuses discussions avec le comiteacute de suivi Il est clair que cette

information peut paraicirctre complexe par contre il nous apparaissait primordial de

preacutesenter les divergences entre les jeux de donneacutees afin de bien appreacutecier lrsquoincertitude

associeacutee aux cartes produites

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 25

Les cartes ont eacuteteacute preacutepareacutees selon les recommandations de la direction geacuteneacuterale de

lrsquoinformation geacuteographique du Ministegravere de lrsquoEacutenergie et des Ressources naturelles

(MERN) Toutes les donneacutees ayant servi agrave produire les cartes du projet ont eacuteteacute transfeacutereacutees

au MFFP ainsi qursquoau MERN sous forme de fichiers SIG

342 Tableau synthegravese et seacuteries temporelles

En compleacutement aux cartes produites dans le projet un tableau synthegravese ainsi que des

figures preacutesentant les valeurs annuelles des variables et indicateurs climatiques ont eacuteteacute

preacutepareacutes Le tableau synthegravese collige les reacutesultats de tous les indicateurs pour lrsquoensemble

de la reacutegion agrave lrsquoeacutetude et donne une vue drsquoensemble du climat de lrsquohorizon 1981-2020 au

nord du 55deg Pour chaque indice climatique le tableau preacutesente une moyenne des jeux

de donneacutees seacutelectionneacutes ainsi que lrsquoeacutecart-type entre les jeux de donneacutees Quant aux

figures elles illustrent les valeurs annuelles des indicateurs climatiques moyenneacutees sur la

reacutegion agrave lrsquoeacutetude et ce pour chaque jeu de donneacutees moyenneacutees Ces figures permettent

drsquoappreacutecier la variabiliteacute interannuelle ainsi que lrsquoeacutevolution des indicateurs dans le temps

35 Distribution des bioclimats

La distribution des bioclimats est revue par le preacutesent projet afin de tenir compte des

donneacutees climatiques plus reacutecentes et permettant potentiellement de mieux caracteacuteriser

les patrons spatiaux du climat nordique queacutebeacutecois Bien qursquoune autre classification

climatique mondiale aurait pu ecirctre utiliseacutee pour revoir la distribution des bioclimats du

Queacutebec soit celle de Koumlppen-Geiger (par exemple Kottek et al 2006) il a eacuteteacute jugeacute plus

pertinent de revoir les bioclimats du Queacutebec en utilisant la classification de Litynski

utiliseacutee par Gerardin et McKenney (2001) (figure 2) Cette derniegravere offre lrsquoavantage de

tenir compte de variables de type plus biologique ou eacutecologique comme la longueur de la

saison de croissance un eacuteleacutement jugeacute important dans la planification territoriale De plus

la conservation de la meacutethode anteacuterieure permettra de comparer plus facilement la

nouvelle distribution avec la preacuteceacutedente

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 26

La meacutethodologie adopteacutee par Litynski (1988) est fondeacutee sur trois variables et indicateurs

climatiques soit la tempeacuterature moyenne annuelle les preacutecipitations totales annuelles

et la longueur de la saison de croissance Les cateacutegories utiliseacutes sont les mecircmes que celles

preacutesenteacutees agrave la figure 2 et repris au tableau 6

Les bases de donneacutees utiliseacutees sont celles deacutecrites agrave la section 31 La cartographie

individuelle des trois variables drsquointeacuterecirct est reacutealiseacutee sur une grille de 50 km de cocircteacute (tel

qursquoexpliqueacute agrave la section 341) Une classe de tempeacuterature de preacutecipitation et de saison

de croissance est ensuite attribueacutee agrave chaque point de grille selon les valeurs preacutesenteacutees

au tableau 6

Tableau 6 Caracteacuteristiques sommaires de la classification de Litynski (tireacutees de Gerardin et McKenney 2001)

Tempeacuterature (C) Preacutecipitation (mm) Saison de croissance (jours)

P polaire -94 agrave -60 SA semi-aride 250 agrave 469 TC tregraves courte

90 agrave 119

SpF subpolaire froide

-59 agrave -15 M modeacutereacutee 470 agrave 799 C courte 120 agrave 149

Sp subpolaire -14 agrave 19 SH subhumide

800 agrave 1359 M moyenne 150 agrave 179

SpD subpolaire douce

20 agrave 45 H humide gt1360 L longue 180 agrave 209

M modeacutereacutee 46 agrave 66

CHAPITRE 4 REacuteSULTATS

41 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash tempeacuteratures et preacutecipitations

Les figures 4 et 5 preacutesentent les reacutesultats de validation entre les donneacutees aux stations du

MDDELCC et les jeux de donneacutees alternatives Chaque ligne de couleur repreacutesente la

comparaison entre une seacuterie valide drsquoune station indeacutependante et la seacuterie du point de

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 27

grille le plus pregraves tireacute du jeu de donneacutees alternatives les lignes noires repreacutesentent la

combinaison parfaite (correacutelation de 1 RMSE de 0 et eacutecart-type normaliseacute de 1)

Pour les tempeacuteratures mensuelles moyennes (figure 4) les comparaisons entre les huit

jeux de donneacutees soit interpoleacutees ou de reacuteanalyses sont sensiblement similaires En effet

plusieurs lignes de couleurs se retrouvent tregraves pregraves (sinon par-dessus) la ligne noire de

correacutelation parfaite Il nrsquoy a que quelques stations ougrave les erreurs (RMSE) sont plus eacuteleveacutees

les correacutelations sont plus faibles et lrsquoeacutecart-type normaliseacute est plus petit (une indication

que le jeu de donneacutees sous-estime la variance) ou plus grand (une indication que le jeu

de donneacutees surestime la variance) Toutefois il faut noter que le nombre de stations

indeacutependantes ayant des seacuteries valides pour cette variable est tregraves faible il varie entre

n=6 et n=8

Pour les preacutecipitations mensuelles moyennes (figure 5) les similitudes entre les donneacutees

aux stations du MDDELCC et les jeux de donneacutees alternatives sont moins eacuteleveacutees tel que

le montrent les plus faibles correacutelations les plus grandes erreurs RMSE et le plus grand

nombre drsquoeacutecarts normaliseacutes qui diffegravere de 1 Ceci nrsquoest pas tregraves surprenant eacutetant donneacute

que les preacutecipitations preacutesentent geacuteneacuteralement une plus grande variabiliteacute spatiale que

les tempeacuteratures En drsquoautres mots la similitude entre les preacutecipitations agrave une station et

les preacutecipitations moyenneacutees sur une tuile relativement grande ne peut pas ecirctre tregraves

eacuteleveacutee Les quatre jeux de donneacutees interpoleacutees preacutesentent de plus grandes variations

dans les valeurs RMSE que les quatre reacuteanalyses Ces variations plus importantes

suggegraverent que pour certaines stations les valeurs interpoleacutees sont bonnes (similaires aux

valeurs observeacutees) tandis que pour drsquoautres elles sont mauvaises (diffeacuterentes des valeurs

observeacutees) Drsquoun autre cocircteacute les RMSE des jeux des reacuteanalyses preacutesentent de plus faibles

variations une indication que la similitude entre les donneacutees aux stations et les points de

grille est toujours sensiblement la mecircme

Plusieurs points sont agrave consideacuterer afin de seacutelectionner les jeux de donneacutees

Premiegraverement la figure 4 indique qursquoen geacuteneacuteral les jeux de donneacutees interpoleacutees et les

reacuteanalyses repreacutesentent tregraves bien les tempeacuteratures observeacutees Il nrsquoest pas possible agrave

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 28

partir de cette analyse de favoriser ou drsquoeacuteliminer un jeu de donneacutees de lrsquoensemble Par

contre la validation sur les preacutecipitations reacutevegravele que les reacuteanalyses offrent un certain

avantage eacutetant donneacute leur plus grande similitude avec les donneacutees de stations

indeacutependantes (figure 5) De plus il faut consideacuterer que la grande majoriteacute des

indicateurs drsquointeacuterecirct (sauf les tempeacuteratures et preacutecipitations mensuelles tableau 5)

requiegraverent des donneacutees climatiques quotidiennes pour leur calcul Or trois des jeux de

donneacutees interpoleacutees soit CANGRD CRU TS31 et Willmott-Matsuura nrsquooffrent que des

donneacutees mensuelles Consideacuterant de surcroicirct la faible performance de ces jeux de

donneacutees lorsqursquoon les compare aux stations indeacutependantes il a eacuteteacute deacutecideacute drsquoeacuteliminer ces

jeux de donneacutees mecircme pour la caracteacuterisation des tempeacuteratures et des preacutecipitations

mensuelles Lrsquoinclusion ou non du jeu de donneacutees RNCan eacutetait plus incertain et lrsquoopinion

du comiteacute de suivi a eacuteteacute sondeacutee lors drsquoune reacuteunion en date du 11 juin 2015 Il a alors eacuteteacute

deacutecideacute drsquoeacuteliminer cette seacuterie eacutetant donneacute entre autres sa faible performance avec les

preacutecipitations et de ne conserver que les quatre reacuteanalyses pour bacirctir le climat de

reacutefeacuterence pour ce projet

42 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash couvert de neige

La comparaison entre les reacuteanalyses disponibles pour le couvert de neige a eacuteteacute effectueacutee

pour les reacutegions bioclimatiques identifieacutees agrave la figure 21 Nous preacutesentons ici les reacutesultats

des quatre plus grandes reacutegions sur le territoire agrave lrsquoeacutetude bien que toutes les analyses

soient disponibles dans le tome 2 du rapport

Les figures 6 agrave 9 preacutesentent une comparaison entre les seacuteries temporelles de sept

reacuteanalyses en termes du maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige (EEN) ainsi que du

deacutebut de la fin et de la dureacutee de lrsquoenneigement On remarque premiegraverement un plus

grand consensus entre les bases de donneacutees pour lrsquoeacutequivalent en eau de la neige et pour

le deacutebut de la peacuteriode drsquoenneigement que pour la fin et la dureacutee de lrsquoenneigement et ce

pour toutes les reacutegions On note aussi que le choix final drsquoun jeu de donneacutees sur la neige

baseacute sur lrsquoanalyse de ces courbes nrsquoest pas simple Sans donneacutees drsquoobservations il est en

effet tregraves difficile de faire une validation Par conseacutequent il faut comprendre que le choix

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 29

de conserver ou drsquoeacuteliminer lrsquoune ou lrsquoautre des bases de donneacutees srsquoest fait parfois de

faccedilon quelque peu subjective avec lrsquoappui de Ross Brown un expert sur ce sujet

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 30

Figure 4 Validation des donneacutees alternatives de tempeacuteratures mensuelles moyennes avec les donneacutees aux stations du MDDELCC Le lsquonrsquo indique le nombre de seacuteries observeacutees valides pour chaque jeu de donneacutees alternatives

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 31

Figure 5 Validation des donneacutees alternatives de preacutecipitations mensuelles moyennes avec les donneacutees aux stations du MDDELCC Le lsquonrsquo indique le nombre de seacuteries observeacutees valides pour chaque jeu de donneacutees alternatives

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 32

La premiegravere base de donneacutees agrave ecirctre eacutelimineacutee est la base ERA-Interim qui nrsquooffre aucune

variabiliteacute dans le maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige particuliegraverement pour les

reacutegions plus au nord En drsquoautres mots cette reacuteanalyse produit essentiellement la mecircme

valeur en EEN pour chacune des anneacutees entre 1981 et 2010 La base de donneacutees CFSR est

aussi eacutecarteacutee de la liste eacutetant donneacute lrsquouniformiteacute et la faiblesse des valeurs drsquoEEN qursquoelle

produit Une troisiegraveme seacuterie agrave ecirctre eacutelimineacutee est JRA55 car les valeurs de EEN produites

pour les 15 premiegraveres anneacutees agrave lrsquoeacutetude sont beaucoup trop eacuteleveacutees particuliegraverement

pour les 2 reacutegions les plus au nord La base de donneacutees GlobSnow est aussi retrancheacutee

parce qursquoelle ne reproduit pas adeacutequatement le deacutebut de lrsquoenneigement reacutesultant en des

valeurs aberrantes de la dureacutee du couvert de neige Ce problegraveme avait deacutejagrave eacuteteacute identifieacute

par Takala et al (2011) au Canada

Ces choix ont donc conduit agrave un ensemble de trois bases de donneacutees du couvert de neige

soit MERRA Liston-Hiemstra et Brown-Derksen Cependant tel que preacuteciseacute agrave la

section 21 la base de donneacutees Liston-Hiemstra utilise les donneacutees MERRA afin de piloter

un modegravele de neige il eacutetait donc reacutepeacutetitif drsquoinclure les deux jeux de donneacutees drsquoautant

plus que lrsquoeacutetude de Liston et Hiemstra (2011) suggegravere que les valeurs de leur modegravele de

neige sont beaucoup plus reacutealistes que celles de MERRA

Par conseacutequent seules les bases de donneacutees Liston-Hiemstra et Brown-Derksen sont

retenues pour produire les cartes de couvert de neige sur le territoire Dans ce cas au lieu

de preacutesenter la moyenne des deux seacuteries et les eacutecarts-types nous preacutesenterons plutocirct les

deux jeux de donneacutees seacutepareacutement

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 33

Figure 6 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion au nord approximativement du 59deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 34

Figure 7 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 58deg et 59deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 35

Figure 8 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 56deg et 58deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 36

Figure 9 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 55deg et 56deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 37

43 Description du climat du passeacute reacutecent au Nunavik

La section qui suit preacutesente un reacutesumeacute de lrsquoanalyse des indicateurs climatiques qui ont

eacuteteacute calculeacutes agrave lrsquoaide des donneacutees alternatives seacutelectionneacutees Le tableau 5 permet de

constater qursquoun grand nombre drsquoindicateurs climatiques sont agrave lrsquoeacutetude et de surcroicirct

plusieurs drsquoentre eux doivent ecirctre preacutesenteacutes sur une base mensuelle La cartographie de

tous ces indicateurs a conduit agrave la production drsquoun total de 121 cartes auxquelles

srsquoajoutent des figures preacutesentant les seacuteries temporelles Eacutetant donneacute qursquoil ne serait pas

utile de deacutecrire ici toutes ces figures la section qui suit preacutesente une synthegravese des

reacutesultats Les tableaux 7a et 7 b preacutesenteacutes offrent drsquoabord un sommaire de tous les

indicateurs climatiques puis les figures 10 agrave 20 preacutesentent la distribution spatiale des trois

indicateurs utiliseacutes pour lrsquoanalyse des bioclimats soit les tempeacuteratures annuelles les

preacutecipitations annuelles et longueur de la saison de croissance ainsi que les degreacutes-jours

de croissance et quelques indices relieacutes au couvert de neige Lrsquoensemble des cartes et

figures produites pour ce projet sont disponibles dans le Tome 2 qui accompagne le

preacutesent rapport

Rappelons que toutes les donneacutees ayant servi agrave produire les cartes preacutesenteacutees dans cette

section et dans le Tome 2 ont eacuteteacute transfeacutereacutees au MFFP ainsi qursquoau MERN sous forme de

fichiers SIG

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 38

Tableau 7a Synthegravese des indicateurs climatiques agrave lrsquoeacutetude calculeacutes agrave partir des variables de tempeacuteratures et de preacutecipitations Les valeurs repreacutesentent la moyenne des quatre reacuteanalyses moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave de 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 lrsquoeacutecart-type de lrsquoensemble est donneacute entre parenthegraveses

Peacuteriode Tempeacuteratures moyennes (degC)

Nombre de cycles de gel-

deacutegel

Degreacutes-jours de gel

Degreacutes-jours de deacutegel

Degreacutes-jours de croissance

Annuel -54 (plusmn02) 580 (plusmn36) 30649 (plusmn992) 11957 (plusmn405) 5666 (plusmn284)

Janvier -245 (plusmn07) 01 (plusmn01) 7501 (plusmn180) 00 (plusmn00) 00 (plusmn00)

Feacutevrier -235 (plusmn04) 04 (plusmn01) 6483 (plusmn170) 01 (plusmn01) 00 (plusmn00)

Mars -172 (plusmn05) 16 (plusmn04) 5125 (plusmn218) 04 (plusmn04) 00 (plusmn00)

Avril -80 (plusmn05) 77 (plusmn17) 2337 (plusmn190) 59 (plusmn40) 04 (plusmn03)

Mai 01 (plusmn02) 147 (plusmn12) 619 (plusmn41) 754 (plusmn70) 246 (plusmn26)

Juin 72 (plusmn04) 81 (plusmn05) 21 (plusmn07) 2295 (plusmn96) 1070 (plusmn52)

Juillet 113 (plusmn03) 04 (plusmn01) 00 (plusmn00) 3582 (plusmn82) 2058 (plusmn80)

Aoucirct 102 (plusmn03) 05 (plusmn01) 00 (plusmn00) 3242 (plusmn114) 1720 (plusmn109)

Septembre 52 (plusmn01) 72 (plusmn06) 23 (plusmn04) 1662 (plusmn88) 530 (plusmn59)

Octobre -09 (plusmn04) 133 (plusmn04) 586 (plusmn93) 344 (plusmn56) 38 (plusmn12)

Novembre -83 (plusmn09) 34 (plusmn07) 2503 (plusmn262) 14 (plusmn07) 00 (plusmn00)

Deacutecembre -177 (plusmn09) 06 (plusmn02) 5452 (plusmn262) 01 (plusmn01) 00 (plusmn00)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 39

Peacuteriode Preacutecipitations totales (mm)

Preacutecipitations liquides (mm)

Preacutecipitations solides (mm)

Fraction de neige

Annuel 7506 (plusmn1316) 4330 (plusmn568) 3176 (plusmn790) 420 (plusmn36)

Janvier 330 (plusmn67) 00 (plusmn00) 330 (plusmn67) 999 (plusmn01)

Feacutevrier 281 (plusmn58) 02 (plusmn01) 279 (plusmn58) 995 (plusmn03)

Mars 387 (plusmn92) 08 (plusmn05) 380 (plusmn93) 978 (plusmn15)

Avril 455 (plusmn137) 62 (plusmn28) 394 (plusmn135) 865 (plusmn71)

Mai 583 (plusmn130) 307 (plusmn52) 276 (plusmn88) 460 (plusmn59)

Juin 729 (plusmn80) 692 (plusmn60) 37 (plusmn21) 48 (plusmn23)

Juillet 853 (plusmn83) 852 (plusmn83) 01 (plusmn01) 01 (plusmn01)

Aoucirct 933 (plusmn117) 932 (plusmn117) 00 (plusmn00) 00 (plusmn00)

Septembre 1022 (plusmn153) 974 (plusmn146) 49 (plusmn14) 47 (plusmn12)

Octobre 819 (plusmn154) 445 (plusmn93) 375 (plusmn82) 464 (plusmn57)

Novembre 668 (plusmn156) 51 (plusmn21) 617 (plusmn149) 922 (plusmn35)

Deacutecembre 446 (plusmn100) 06 (plusmn03) 40 (plusmn100) 990 (plusmn07)

Saison de croissance

Saison sans gel

Peacuteriode ougrave la tempeacuterature

oscille autour de 0 degC agrave lrsquoautomne

Peacuteriode ougrave la tempeacuterature

oscille autour de 0 degC agrave au

printemps

Deacutebut 08-Juin (plusmn19) 07-Juin (plusmn11) 01-Oct (plusmn14) 29-Avr (plusmn17)

Fin 10-Oct (plusmn19) 01-Oct (plusmn14) 26-Oct (plusmn15) 07-Juin (plusmn11)

Longueur (jours)

1242 (plusmn16) 1160 (plusmn12) 263 (plusmn07) 400 (plusmn21)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 40

Tableau 7 b Synthegravese des indicateurs climatiques relieacutes au couvert nival Les valeurs repreacutesentent la moyenne des jeux de donneacutees moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave du 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 Lrsquoeacutecart-type nrsquoest pas calculeacute eacutetant donneacute qursquoil nrsquoy a que deux jeux de donneacutees

Liston-Hiemstra Brown-Dersken

Max ENN 2621 1642

Deacutebut 24-sept 28-sept

Fin 31-mai 09-juin

Longueur (jours)

2507 2554

431 Tempeacuterature annuelle moyenne

La tempeacuterature annuelle moyenne (figure 10) preacutesente un gradient nord-sud dans toutes

les reacuteanalyses avec des tempeacuteratures de lrsquoordre de -8 agrave -10 degC au nord du Nunavik et de

-2 agrave -4 degC au sud du territoire Les eacutecarts-types inter-reacuteanalyses sont geacuteneacuteralement tregraves

faibles sur lrsquoensemble du territoire une indication que les quatre reacuteanalyses preacutesentent

un consensus entre elles Lrsquoeacutecart-type tend toutefois agrave augmenter agrave proximiteacute des cocirctes

Le gradient de tempeacuterature et les faibles valeurs drsquoeacutecart-type inter-reacuteanalyses sont

geacuteneacuteraliseacutes aux valeurs de tempeacuteratures pour les douze mois de lrsquoanneacutee (Tome 2)

Lrsquoeacutevolution des tempeacuteratures moyennes (figure 11) montre une tendance geacuteneacuterale agrave la

hausse pour les tempeacuteratures annuelles et mensuelles sur le Nunavik entre 1981 et 2010

Tandis que certains mois preacutesentent une diminution des tempeacuteratures entre 1981 et

1990 par exemple pour le mois de feacutevrier tous les mois preacutesentent une augmentation

marqueacutee agrave partir de 1990

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 41

Figure 10 Le panneau du haut preacutesente la moyenne des tempeacuteratures moyennes annuelles (degC) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 42

Figure 11 Lrsquoeacutevolution des tempeacuteratures moyennes annuelles et mensuelles (degC) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 43

432 Preacutecipitations totales annuelles

Les preacutecipitations totales annuelles (figure 12) preacutesentent un gradient similaire aux

tempeacuteratures avec des valeurs plus eacuteleveacutees au sud de lrsquoordre de pregraves de 1000 mm et

de 450-500 mm au nord Les eacutecarts-types sont geacuteneacuteralement plus importants sur

lrsquoensemble du territoire mais particuliegraverement aux abords des Baies James et drsquoHudson

Ces variations entre les quatre reacuteanalyses ne sont pas tregraves surprenantes eacutetant donneacute la

plus grande variabiliteacute spatiale des preacutecipitations et la difficulteacute agrave simuler cette variable

lorsque compareacutee aux tempeacuteratures Ce gradient sud-nord des preacutecipitations totales est

geacuteneacuteraliseacute aux douze mois de lrsquoanneacutee (Tome 2) On note que les preacutecipitations totales

sont plus abondantes durant les mois drsquoeacuteteacute et drsquoautomne que durant les mois drsquohiver et

de printemps (Tome 2)

En ce qui a trait agrave lrsquoeacutevolution des preacutecipitations totales la figure 13 suggegravere une

augmentation des preacutecipitations annuelles sur lrsquoensemble du territoire pour la

peacuteriode 1981-2010 Il faut noter par contre que tel que discuteacute plus haut les valeurs

obtenues par les quatre reacuteanalyses divergent beaucoup plus que pour les tempeacuteratures

avec un eacutecart drsquoenviron 300 mm annuellement entre les deux reacuteanalyses les plus

diffeacuterentes Les tendances des valeurs mensuelles de preacutecipitations sont quant agrave elles plus

partageacutees avec certains mois affichant des augmentations tel que les mois de juillet agrave

deacutecembre tandis que les autres mois preacutesentent des changements plus variables entre

1981-2010

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 44

Figure 12 Le panneau du haut preacutesente la moyenne des preacutecipitations totales annuelles (mm) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 45

Figure 13 Lrsquoeacutevolution des preacutecipitations totales annuelles et mensuelles (mm) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 46

433 Longueur de la saison de croissance

La figure 14 illustre que la longueur de la saison de croissance atteint des valeurs plus

importantes au sud-est pregraves de la Baie James soit drsquoenviron 160 agrave 170 jours tandis que

la saison est beaucoup plus courte au nord avec des valeurs de lrsquoordre de 80 agrave 90 jours

Les eacutecarts-types sont faibles sur la majoriteacute du territoire sauf sur le pourtour de la baie

drsquoUngava ougrave les reacuteanalyses ne srsquoentendent pas aussi bien sur la longueur de la saison de

croissance

En ce qui concerne le deacutebut de la saison de croissance il survient environ 70 jours plus

tocirct dans le sud que dans le nord (figure 15) tandis que la fin peut arriver jusqursquoagrave environ

50 jours plus tard dans le sud qursquoau nord (figure 16)

La figure 17 illustre clairement lrsquoallongement de la saison de croissance sur le territoire

entre 1981 et 2010 (panneau du haut) ainsi que le devancement du deacutebut de la saison

(panneau du centre) et sa fin plus tardive (panneau du bas)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 47

Figure 14 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la longueur de la saison de croissance (jours) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2020 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 48

Figure 15 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date du deacutebut de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 49

Figure 16 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date de la fin de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 50

Figure 17 Lrsquoeacutevolution de la longueur du deacutebut et de la fin de la saison de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 51

434 Degreacutes-jours de croissance

La figure 18 illustre que le nombre de degreacutes-jours de croissance est plus important au

sud-est pregraves de la Baie James soit drsquoenviron 1600 agrave 2000 degreacutes-jours tandis que ce

nombre est beaucoup plus faible au nord avec des valeurs de lrsquoordre de 400 agrave 600 Les

eacutecarts-types sont faibles sur la majoriteacute du territoire sauf pour certains points de grille sur

le pourtour de la baie drsquoUngava ougrave les reacuteanalyses ne srsquoentendent pas aussi bien

Le nombre de degreacutes-jours de croissance augmente entre 1981 et 2010 sur une base

annuelle largement relieacute agrave des augmentations au printemps et en eacuteteacute (figure 19) On

remarque pour les mois drsquohiver une seule reacuteanalyse (ERA-Interim) donne des valeurs ce

qui peut influencer les eacutecarts-types preacutesenteacutes agrave la figure 18

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 52

Figure 18 Le panneau du haut preacutesente la moyenne du nombre annuel de degreacutes-jours de croissance calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 53

Figure 19 Lrsquoeacutevolution du nombre de degreacutes-jours annuel de de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 54

435 Couvert de neige

La figure 20 preacutesente le maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige (EEN mm) pour les

deux bases de donneacutees retenues On note premiegraverement des eacutecarts importants entre les

deux jeux de donneacutees un point bien illustreacute agrave la figure 22 La seacuterie Liston-Hiemstra

preacutesente des valeurs plus eacuteleveacutees et plus heacuteteacuterogegravenes sur le territoire avec des valeurs

entre 122-150 et 501-800 mm tandis que Brown-Derksen preacutesente des valeurs allant de

122-150 agrave 251-300 mm Par contre les deux deacutemontrent des taux drsquoEEN plus importants

dans la reacutegion montagneuse aux abords de Terre-Neuve-et-Labrador Ces diffeacuterences

limitent la confiance qui peut ecirctre accordeacutee agrave lrsquoune ou lrsquoautre de ces bases de donneacutees

Cependant lrsquoanalyse des preacutecipitations solides annuelles preacutesenteacutees dans le Tome 2

(figure A102) selon les quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) ajoute une

information compleacutementaire qui peut srsquoaveacuterer utile En effet cette figure suggegravere que les

preacutecipitations solides annuelles sur le territoire sont de lrsquoordre drsquoenviron 200 agrave 300 mm

sauf sur la reacutegion montagneuse agrave lrsquoest ougrave les valeurs peuvent atteindre 450 mm Ces

valeurs se rapprochent davantage de la base de donneacutees de Liston et Hiemstra que de

celles de Brown et Derksen

Les indicateurs lieacutes au deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement sont quant agrave elles plus

similaires entre les deux jeux de donneacutees (figures 21 et 22) une bonne indication qursquoil est

plus facile de preacutedire la preacutesence ou non de neige que la quantiteacute de neige en cas de

preacutesence

La figure 22 suggegravere que lrsquoeacutequivalent en eau de la neige a peu changeacute entre 1981 et 2010

tandis que la dureacutee du couvert nival a diminueacute Ce pheacutenomegravene est principalement lieacute agrave

une fin drsquoenneigement plus preacutecoce et moins agrave un deacutebut plus tardif

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 55

Figure 20 Le maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige (mm) calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 56

Figure 21 La dureacutee du couvert de neige (seuil de 1 mm) calculeacutee agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 57

Figure 22 Lrsquoeacutevolution du maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige du deacutebut de la fin et de la dureacutee de lrsquoenneigement calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra et de Brown-Derksen moyenneacutes pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 58

44 Bioclimats

Lrsquoanalyse des bioclimats baseacutee sur lrsquoensemble de donneacutees de reacuteanalyses seacutelectionneacutees

pour la peacuteriode 1981-2010 (figure 23) offre un portrait passablement diffeacuterent de celui

preacutesenteacute en 2001 par Gerardin et McKenney qui eacutetait quant agrave lui baseacute sur des donneacutees

drsquoobservations aux stations pour la peacuteriode 1966 agrave 1996 (chapitre 2)

Premiegraverement le niveau de raffinement de la nouvelle classification est plus eacuteleveacute ce qui

nrsquoest pas surprenant eacutetant donneacute que la premiegravere classification eacutetait baseacutee sur des

donneacutees de stations situeacutees principalement au sud du 50deg (Gerardin et McKenney 2001)

Par conseacutequent les donneacutees sur grille des reacuteanalyses offrent une information climatique

plus deacutetailleacutee sur le nord du Queacutebec

La figure 23 preacutesente sept cateacutegories pour la reacutegion au nord du 55deg (on note que les 2

autres cateacutegories preacutesenteacutees sur cette figure deacutecrivent une reacutegion au sud de la reacutegion agrave

lrsquoeacutetude) comparativement agrave quatre cateacutegories dans la classification originale Les grandes

reacutegions bioclimatiques sont sensiblement les mecircmes mais les nouvelles cateacutegories aident

agrave deacutecrire avec plus de preacutecision certains eacuteleacutements climatiques et topographiques

importants

Pour les tempeacuteratures annuelles moyennes le gradient nord-sud est sensiblement le

mecircme que sur la carte drsquoorigine avec une reacutegion subpolaire froide (-59 agrave -15 degC) plus au

sud et une reacutegion polaire (-94 agrave -60 degC) plus au nord Par contre la zone polaire est moins

eacutetendue comparativement agrave celle de Gerardin et McKenney tandis que la zone subpolaire

a pris de lrsquoexpansion au nord On note aussi une zone de tempeacuterature plus froide agrave la

limite ouest du territoire qui borde Terre-Neuve-et-Labrador Cette zone longe plusieurs

monts importants tels le Mont Iberville le Mont Jacques-Rousseau ainsi que les Collines

Hadegraves

Le gradient nord-sud est aussi preacutesent en termes de longueur de la saison de croissance

qui passe de courte au sud (120 agrave 149 jours) agrave tregraves courte au nord (90 agrave 119 jours) Un

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 59

gradient de court agrave tregraves court est aussi preacutesent agrave la frontiegravere de Terre-Neuve-et-Labrador

ougrave il y a un important gradient drsquoeacuteleacutevation

Le gradient de preacutecipitation preacutesente quant agrave lui une zone subhumide au sud caracteacuteriseacutee

par des preacutecipitations totales plus abondantes (800 agrave 1359 mm) tandis que la reacutegion plus

au nord est repreacutesenteacutee par des preacutecipitations modeacutereacutees (470 agrave 799 mm) Ces

preacutecipitations sont plus importantes que sur la carte drsquoorigine qui preacutesentait une zone

modeacutereacutee au sud et semi-aride au nord

Ce portrait des bioclimats deacutenote que les conditions sont particuliegraverement difficiles dans

le Nord queacutebeacutecois En effet environ 50 du territoire au nord du 55deg est compris dans

une zone consideacutereacutee polaire en termes de tempeacuterature ougrave la saison de croissance est

tregraves courte et ougrave les preacutecipitations sont modeacutereacutees

Ce nouveau redeacutecoupage des zones bioclimatiques pourrait influencer la reacutepartition des

zones de veacutegeacutetation du Queacutebec que le MPFP est aussi en processus de revoir

(httpswwwmffpgouvqccaforetsinventaireinventaire-zones-cartejsp)

Preacutesentement le territoire au nord du 55e parallegravele regroupe trois grandes zones soit le

domaine de la toundra forestiegravere (du 55e au 58e) le domaine de la toundra arctique

arbustive (du 58e au 61e) et le domaine de la toundra arctique herbaceacutee (au nord du 61e)

On note que ces trois zones sont caracteacuteriseacutees par une veacutegeacutetation de type arbustive et

que la limite nord de la plupart des arbres de la forecirct boreacuteale (sapin baumier pin gris) se

situe entre le 52e et 55e parallegravele mis agrave part pour lrsquoeacutepinette noire qui quant agrave elle est

preacutesente mais de faccedilon limiteacutee dans la toundra forestiegravere Lrsquoanalyse du climat de

reacutefeacuterence ainsi que la nouvelle cartographie des bioclimats laissent preacutesager que les zones

de veacutegeacutetation seraient appeleacutees agrave se deacuteplacer vers le nord

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 60

Figure 23 Classification des bioclimats eacutetablie sur la moyenne climatique de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFRS JRA55 MERRA) disponibles sur une grille de 50 km La classification suit les critegraveres eacutetablis par Litynski tels que preacutesenteacutes dans Gerardin et McKenney (2001)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 61

CHAPITRE 5 EacuteTAT DES CONNAISSANCES DrsquoAUTRES VARIABLES CLIMATIQUES

Le chapitre 5 preacutesente un eacutetat des connaissances tireacute de la litteacuterature pour trois

indicateurs importants pour le Nord queacutebeacutecois soit le vent les glaces marines et le

reacutegime hydrique Ces indicateurs de par le manque de donneacutees disponibles ou de leur

plus grande complexiteacute nrsquoont pas fait pas partie de la liste drsquoindicateurs prioriseacutes pour le

projet En effet leur eacutevaluation aurait requis une analyse plus approfondie et trop longue

pour ce projet Toutefois il a eacuteteacute possible de tirer profit de la revue de litteacuterature reacutealiseacutee

reacutecemment pour la publication de la Synthegravese des connaissances sur les changements

climatiques au Queacutebec (Ouranos 2015)

51 Les vents

Les vents pregraves de la surface sont mesureacutes aux stations meacuteteacuteorologiques par des

aneacutemomegravetres situeacutes agrave 10 megravetres de hauteur Malheureusement la faible densiteacute des

reacuteseaux au Queacutebec limite grandement la compreacutehension de cette variable complexe

Puisque le vent est grandement influenceacute par des processus tregraves locaux le vent mesureacute

nrsquoest repreacutesentatif que des environs immeacutediats de la station ce qui en complique

lrsquointerpolation pour des fins de cartographie et drsquoanalyse agrave moins drsquoavoir un reacuteseau de

stations drsquoune tregraves grande densiteacute Par ailleurs les observations de vent sont tregraves

sensibles aux changements survenus dans les types drsquoaneacutemomegravetres agrave la hauteur agrave

laquelle ils ont eacuteteacute installeacutes (qui nrsquoa pas toujours eacuteteacute de 10 m) au deacuteplacement des

stations ainsi qursquoaux changements de lrsquoenvironnement autour de la station comme la

croissance ou la disparition de la forecirct et lrsquourbanisation Crsquoest pourquoi lrsquoeacutetude du vent

doit impeacuterativement se faire sur des donneacutees homogeacuteneacuteiseacutees

Des statistiques agrave long terme de la vitesse du vent ont eacuteteacute obtenues au moyen de stations

meacuteteacuteorologiques canadiennes sur la peacuteriode 1953-2006 par Wan et al (2010) apregraves en

avoir compleacuteteacute lrsquohomogeacuteneacuteisation De ces stations treize se situent dans des aeacuteroports

du Queacutebec (Val-DrsquoOr Rouyn Sept-Icircles Bagotville St-Hubert Montreacuteal (Pierre-Elliot-

Trudeau) Schefferville Kuujjuaq Queacutebec (Jean-Lesage) Roberval Baie-Comeau

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 62

Kuujjuarapik et Mont-Joli) Lrsquoanalyse de Wan et al (2010) nous apprend que les moyennes

saisonniegraveres de la vitesse de vent pour la peacuteriode 1953-2006 se situent entre 10 et

20 kmh Les seules stations faisant exception sont Mont-Joli en hiver et Kuujjuarapik en

automne pour lesquelles les moyennes saisonniegraveres excegravedent 20 kmh On constate que

la vitesse moyenne des vents pour la grande majoriteacute des stations varie tregraves peu drsquoune

saison agrave lrsquoautre On peut en dire autant de la variation interannuelle de la moyenne

saisonniegravere du vent Pour la majoriteacute des stations la variabiliteacute interannuelle se situe en

deccedilagrave de 5 kmh peu importe la saison Toutefois quelques stations nordiques se

comportent diffeacuteremment Agrave Kuujjuarapik Kuujjuaq Schefferville et Mont-Joli les

moyennes hivernales et automnales fluctuent drsquoune anneacutee agrave lrsquoautre de 5 agrave 10 kmh

tandis que la variabiliteacute excegravede 10 kmh en eacuteteacute agrave Kuujjuarapik Les tendances observeacutees

ont aussi eacuteteacute calculeacutees par Wan et al (2010) qui remarquent une tendance agrave la diminution

de la vitesse moyenne des vents pour la majoriteacute des stations tout au long de lrsquoanneacutee

entre 1953 et 2006 Par contre quelques stations deacuterogent de ce constat geacuteneacuteral et

preacutesentent de faibles tendances agrave lrsquoaugmentation de la vitesse du vent Encore une fois

crsquoest le cas pour les stations nordiques de Schefferville (hiver printemps et automne) de

Kuujjuaq et de Kuujjuarapik en hiver et finalement de Val-DrsquoOr et de Baie-Comeau en

automne

Bien qursquoutiles pour dresser un portrait sommaire du vent dans le nord les analyses agrave long

terme et sur de grandes eacutechelles spatiales peuvent masquer certains comportements

importants du vent notamment en termes de pointes de vent extrecircmes Ces eacuteveacutenements

sont particuliegraverement importants pour les infrastructures du nord et se meacuteritent drsquoecirctre

mieux eacutetudieacutes Un enjeu difficile agrave aborder eacutetant donneacute lrsquoaspect tregraves local du vent En

effet puisque les pointes de vent ne surviennent pas neacutecessairement au point de stations

il est difficile de bien les caracteacuteriser Par contre des informations plus qualitatives ou

ponctuelles peuvent servir agrave mieux comprendre lrsquoimportance des pics de vents sur ce

territoire Par exemple un article dans le Nunatsiaq News relate des eacuteveacutenements

extrecircmes agrave Salluit ougrave des vents de plus de 140 kmh ont eacuteteacute enregistreacutes le 19 novembre

2015 Plusieurs toitures de reacutesidences ont eacuteteacute arracheacutees lors ce cet eacuteveacutenement Un

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 63

avertissement de pointes de vent importantes pouvant atteindre 106 kmh eacutetait eacutemis

pour cette reacutegion pendant quelques jours Cet eacuteveacutenement illustre bien que la force des

vents dans le nord peut avoir des conseacutequences tregraves importantes

52 Glaces marines

Les glaces marines sont une composante importante de la cryosphegravere qui joue un rocircle

significatif sur le climat terrestre agrave travers son influence sur lrsquoeacutenergie le cycle de lrsquoeau la

productiviteacute primaire les eacutechanges gazeux ainsi que le niveau des mers Les glaces de

lrsquoArctique peuvent perdurer pendant plusieurs anneacutees et srsquoaccumulent agrave la base avec le

gel de lrsquoeau de mer Les glaces saisonniegraveres nrsquoatteignent geacuteneacuteralement pas plus de 2

megravetres drsquoeacutepaisseur tandis que les glaces qui ont plus drsquoun an peuvent atteindre plusieurs

megravetres drsquoeacutepaisseur Les glaces marines sont sensibles agrave plusieurs facteurs tels que la

tempeacuterature de lrsquoair la tempeacuterature des oceacuteans le vent et les courants marins

Lrsquoinfluence des changements de tempeacuterature sur les glaces de mer fait en sorte que

celles-ci forment lrsquoune des signatures les plus visibles des changements climatiques

(Vaughan et al 2013)

Depuis le deacuteploiement drsquoun systegraveme drsquoimagerie satellitaire agrave micro-ondes passives en

1979 il est possible drsquoavoir une estimation de lrsquoeacutetendue des glaces marines avec une

reacutesolution temporelle infeacuterieure agrave une journeacutee Ces trente-quatre anneacutees de donneacutees

montrent tout drsquoabord que le couvert annuel de la glace arctique a diminueacute drsquoenviron

de 35 agrave 41 par deacutecennie de 1979 agrave aujourdrsquohui (Vaughan et al 2013) Cette diminution

est plus rapide en eacuteteacute et en automne mais le couvert a neacuteanmoins diminueacute agrave chaque

saison De plus malgreacute la tendance eacutevidente agrave la baisse agrave partir des anneacutees 1970 on

observe la preacutesence drsquoune forte variabiliteacute interannuelle dans lrsquoeacutetendue de glace Dans le

centre de lrsquoArctique (excluant la mer du Groenland) les couverts de la glace peacuterenne

(glace qui perdure un eacuteteacute) et de la glace pluriannuelle (glace qui dure plusieurs eacuteteacutes) ont

aussi diminueacute durant ces mecircmes anneacutees drsquoenviron 115 et de 135 par deacutecennie

respectivement (Vaughan et al 2013) Enfin lrsquoeacutepaisseur de la glace hivernale a diminueacute

en moyenne de 06 m par deacutecennie sur le bassin de lrsquoArctique pendant la peacuteriode 1980 agrave

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 64

2008 ce qui indique que le volume de glace est aussi agrave la baisse Ces donneacutees drsquoeacutepaisseur

des glaces proviennent de plusieurs techniques telles que lrsquoutilisation des sonars sous-

marins drsquoaltimeacutetrie satellitaire et de la deacutetection eacutelectromagneacutetique Pour les endroits

ougrave une diminution de lrsquoeacutepaisseur de la glace est enregistreacutee on note une augmentation

de la vitesse de la deacuterive des glaces (Vaughan et al 2013)

Des eacutetudes reacutecentes sur la baie drsquoHudson et la mer du Labrador montrent aussi le deacuteclin

de lrsquoeacutetendue des glaces marines sur ce territoire pendant les 50 derniegraveres anneacutees

(Derksen et al 2012 Tivy et al 2011) Plus speacutecifiquement on note que lrsquoeacutetendue des

glaces dans la baie drsquoHudson a diminueacute de 6 agrave 15 par deacutecennie tandis que la reacutegion du

Labrador a perdu pregraves de 17 de ses glaces drsquoeacuteteacute au courant de la peacuteriode 1968-2010

(figure 24 tireacutee de Derksen et al 2012) La perte totale du couvert de glace et par

conseacutequent lrsquoapparition de lrsquoeau libre en septembre sur plusieurs reacutegions autour du

Queacutebec sont similaires aux reacutesultats observeacutes dans lrsquooceacutean Arctique

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 65

Figure 24 Reacuteduction du couvert de glace ( par deacutecennie) pour la peacuteriode 1968-2010 dans lrsquoarctique canadien Seulement les tendances statistiquement significatives (α=005) sont montreacutees Adapteacutee de Derksen et al 2012

53 Reacutegime hydrique

La premiegravere constatation pour le reacutegime hydrique est le manque de ressources

disponibles afin de pouvoir dresser un portrait fiable sur le nord du Queacutebec

Premiegraverement le nombre de stations de jaugeage pour mesurer le deacutebit des riviegraveres au

Nunavik soit agrave travers le Centre drsquoexpertise hydrique du Queacutebec (CEHQ) ou

Environnement Canada demeure faible Deuxiegravemement peu de chercheurs semblent

srsquoecirctre inteacuteresseacutes au reacutegime hydrique du nord queacutebeacutecois faisant en sorte que la litteacuterature

nrsquoest pas tregraves abondante pour cette reacutegion Il est facile drsquoimaginer que ce deuxiegraveme point

deacutecoule du premier il est difficile de bacirctir des analyses solides quand le manque de

donneacutees est si criant

Toutefois il est possible de preacutesenter ici certaines tendances du reacutegime hydrique du nord

queacutebeacutecois en grande partie gracircce aux eacutetudes meneacutees par Stephen Deacutery (de lrsquoUniversiteacute

du nord de la Colombie-Britannique) En reacutesumeacute ses travaux montrent que bien que les

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 66

deacutebits annuels vers lrsquoArctique ne preacutesentent pas de tendances significatives entre 1964

et 2003 des tendances agrave la baisse sont observeacutees pour les riviegraveres se deacuteversant dans les

Baies James drsquoHudson drsquoUngava entre 1964 et 2000 (Deacutery et Wood 2005 Deacutery et al

2005) Par contre en incluant des donneacutees plus reacutecentes les reacutesultats suggegraverent une

augmentation des deacutebits entre les anneacutees 1980 et 2007 (Deacutery et al 2009) Un exemple de

variations observeacutees selon la peacuteriode agrave lrsquoeacutetude est preacutesenteacute agrave la figure 25 qui illustre les

tendances dans les variations annuelles des deacutebits de plusieurs riviegraveres du nord canadien

sur diffeacuterentes peacuteriodes temporelles On remarque par exemple que la peacuteriode 1982-

2002 preacutesente davantage de tendances agrave la hausse aux abords de la baie James que les

trois autres peacuteriodes agrave lrsquoeacutetude Cette figure illustre aussi un problegraveme important soit que

les seacuteries hydromeacutetriques ne sont pas toujours en continu et que comme crsquoest le cas pour

les stations meacuteteacuteorologiques plusieurs stations de jaugeage ont eacuteteacute fermeacutees au fil du

temps On remarque entre autres que sur le nord queacutebeacutecois plusieurs points

disparaissent quand les peacuteriodes drsquoanalyses incluent les anneacutees apregraves 1990 (figure 25)

Drsquoautres eacutetudes rapportent aussi des changements dans le reacutegime hydrique du nord

queacutebeacutecois dans le passeacute reacutecent Par exemple Thistle et Cassie (2013) ont analyseacute les

donneacutees hydromeacutetriques obtenues du Centre drsquoexpertise hydrique du Queacutebec (CEHQ)

afin de deacutetecter des tendances des deacutebits de riviegraveres pour la peacuteriode 1950-2009 dont

quatre stations de jaugeage agrave lrsquointeacuterieur du territoire agrave lrsquoeacutetude ici (Grande riviegravere de la

Baleine 5524 et -7699 Lac des Loups Marins 5645 et -7422 Aux Meacutelegravezes 5768 et -

6962 Agrave la Baleine 5789 et -6760) Leurs reacutesultats suggegraverent une faible baisse des deacutebits

annuels moyens entre 1950-2009 sans changement significatif entre 1980-2009 tandis

que la saisonnaliteacute des deacutebits extrecircmes nrsquoa pas changeacute de faccedilon significative pendant

lrsquoune ou lrsquoautre de ces deux peacuteriodes Des eacutetudes baseacutees sur des donneacutees hydromeacutetriques

drsquoEnvironnement Canada (Canadian Reference Hydrometric Basin Network) ougrave le

nombre de stations est extrecircmement faible au Nunavik abondent dans le mecircme sens

avec de tregraves faibles diminutions ou pas de changement sur cette reacutegion pour des peacuteriodes

similaires (Zhang et al 2001 Yue et al 2003)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 67

Figure 25 Cartes du coefficient de la variabiliteacute temporelle des deacutebits annuels de 45 riviegraveres du Nord canadien pour (a) 1970ndash1990 (b) 1976ndash1996 (c) 1982ndash2002 et (d) 1970ndash2002 Les triangles pointant vers le haut (bas) indiquent une tendance positive (neacutegative) la taille des triangles indique lrsquoampleur du changement lorsque deacutetectable Les riviegraveres ameacutenageacutees par lrsquohomme (reacuteservoirs barrages diversion) sont indiqueacutees par des triangles vides

Les meacutecanismes responsables de ces variations dans le temps sont mal compris

Toutefois il semble que les deacutebits des riviegraveres du nord canadien soient influenceacutes en

partie par des changements des patrons de circulation atmospheacuterique notamment par

lrsquooscillation Arctique (Deacutery et Wood 2004 Overland et Wang 2005 Deacutery et al 2009) Une

eacutevaluation robuste de la relation entre le reacutegime hydrique et ce pheacutenomegravene requiert de

longues seacuteries temporelles de deacutebits qui sont tregraves rares dans le nord Par conseacutequent

bien que certains changements dans le reacutegime hydrique du nord coiumlncident avec des

changements de circulation atmospheacuterique ce meacutecanisme se doit drsquoecirctre davantage

eacutetudieacute Les changements climatiques sont aussi souvent citeacutes comme un meacutecanisme lieacute agrave

des hausses de la variabiliteacute du cycle hydrologique (par ex Huntington 2006 Holland et

al 2007) bien que cette relation demande agrave ecirctre mieux exploreacutee

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 68

CHAPITRE 6 EacuteVALUATION DU POTENTIEL DES REacuteANALYSES POUR LrsquoESTIMATION DES INTENSITEacuteS DES PREacuteCIPITATIONS EXTREcircMES

Par A Mailhot G Talbot P Aubin S Bolduc INRS-Eau Terre et Environnement

Le volet lsquoAnalyse des seacuteries de preacutecipitations extrecircmes du projet Eacutelaboration du portrait

climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du

Nunavik avait pour objectif drsquoeacutevaluer le potentiel des reacuteanalyses pour lrsquoestimation des

intensiteacutes de pluies extrecircmes pour la reacutegion nord du Queacutebec Le preacutesent chapitre

preacutesente un reacutesumeacute de la deacutemarche utiliseacutee et des principaux reacutesultats obtenus Un

document intituleacute Eacutevaluation du potentiel des reacuteanalyses pour lrsquoestimation des intensiteacutes

des preacutecipitations extrecircmes dans le Nord queacutebeacutecois (Mailhot et al 2015) donne une

description deacutetailleacutee des eacuteleacutements techniques et des reacutesultats obtenus dans le cadre de

ce volet Le document deacutetailleacute est preacutesenteacute dans le Tome 1 du preacutesent rapport

Le travail a eacuteteacute reacutealiseacute en trois eacutetapes Une premiegravere eacutetape a consisteacute agrave comparer les

estimations des intensiteacutes de preacutecipitations extrecircmes de trois reacuteanalyses agrave savoir ERA-

Interim (European ReAnalysis) CFSR (Climate Forecast System Reanalysis) et MERRA

(Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications- voir Tableau 8) aux

valeurs correspondantes aux stations du Ministegravere du Deacuteveloppement durable de

lrsquoEnvironnement et de la Lutte contre les Changements Climatiques (MDDLECC) et

drsquoEnvironnement Canada (EC) Les seacuteries journaliegraveres de preacutecipitations aux diffeacuterents

points de grille couvrant le territoire au nord du 49e parallegravele ont eacuteteacute utiliseacutees comme

valeurs de reacutefeacuterence Seules les stations comportant 10 ans ou plus de donneacutees valides

(une anneacutee est jugeacutee valide si elle contient moins de 20 de donneacutees manquantes) sont

retenues pour un total de 90 stations (la carte des stations de la figure 26 donne la

position de celles-ci) Les seacuteries aux stations ont eacuteteacute preacutefeacutereacutees aux donneacutees interpoleacutees

sur grille (p ex les donneacutees interpoleacutees sur grille de 10 km de Ressources Naturelles

Canada McKenney et al 2011) puisque les donneacutees sur grille sont construites par

interpolation des donneacutees aux stations et que dans les reacutegions ougrave les densiteacutes de stations

sont faibles lrsquoexactitude de ces valeurs interpoleacutees est questionnable De plus

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 69

consideacuterant que la preacutesente eacutetude srsquointeacuteresse agrave la caracteacuterisation des extrecircmes de

preacutecipitations il est connu que les donneacutees sur grille sous-estiment ces valeurs (Gervais

et al 2014)

Tableau 8 Liste et caracteacuteristiques des reacuteanalyses retenues

Nom Reacutesolution spatiale1 Reacutesolution temporelle

Peacuteriode couverte

Reacutefeacuterence

Climate Forecast System Reanalysis

(CFSR)

35 km x 25 km (031deg x 031deg)

1 heure 1979-2009 Saha et al

(2010)

ERA-Interim (Europen

ReAnalysis)

83 km x 64 km (075deg x 075deg)

12 heures 1979-2012 Dee et al

(2011)

Modern-Era Retrospective

Analysis for Research and Applications

(MERRA)

55 km x 55 km (05deg x 067deg)

1 heure 1979-2012 Rienecker et al

(2011)

1 La reacutesolution en km indiqueacutee est estimeacutee pour les latitudes du territoire sous eacutetude

Les seacuteries des maxima annuels de dureacutee 1 3 et 5 jours ont eacuteteacute construites en chacun des

points de grille pour chacune des reacuteanalyses et pour chaque station Les intensiteacutes de

preacutecipitations de peacuteriodes de retour 2 5 10 et 20 ans ont ensuite eacuteteacute estimeacutees en ajustant

une distribution GEV ou Gumbel agrave chacune de ces seacuteries Les quantiles calculeacutes aux

stations ont ensuite eacuteteacute compareacutes aux quantiles des reacuteanalyses au point de grille

correspondant La figure 26 preacutesente un exemple des reacutesultats obtenus dans le cas de la

dureacutee 1 jour et la peacuteriode de retour 2 ans Les valeurs non corrigeacutees de cette figure

preacutesentent des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans qui

varient entre 25-30 mm pour la portion sud du Nunavik agrave 20 mm pour la section la plus

au nord selon les reacuteanalyses ERA et MERRA tandis que CFSR preacutesente des valeurs plus

importantes de lrsquoordre de 30-35 mm au sud et de 25-30 mm geacuteneacuteralement dans le nord

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 70

La figure 26 suggegravere que bien que les reacuteanalyses preacutesentent des biais parfois importants

(geacuteneacuteralement une sous-estimation des valeurs aux stations notamment pour les reacutegions

de la Cocircte-Nord et de la Basse-Cocircte-Nord) la distribution spatiale de ces valeurs colle tregraves

bien au patron suggeacutereacute par les valeurs aux stations Toutefois on note une sous-

estimation systeacutematique (pour toutes les reacuteanalyses toutes les dureacutees et les peacuteriodes de

retour les plus eacuteleveacutees) des valeurs les plus eacuteleveacutees enregistreacutees aux stations Ces stations

se trouvent essentiellement dans la partie sud du territoire ce qui laisse entendre que la

performance des reacuteanalyses pour la portion plus au nord du territoire sous eacutetude est tregraves

bonne

Figure 26 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses et aux stations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 71

Ces reacutesultats obtenus agrave partir des seacuteries lsquobrutesrsquo des reacuteanalyses montrent lrsquoimportance de

proceacuteder agrave un post-traitement de ces seacuteries Ce post-traitement vise agrave corriger les biais

(diffeacuterences dans les valeurs moyennes) et agrave reacuteduire les eacutecarts entre intensiteacutes extrecircmes

aux stations et estimeacutees agrave partir des reacuteanalyses

Deux approches de post-traitement ont eacuteteacute consideacutereacutees Une premiegravere approche vise agrave

appliquer un post-traitement agrave chaque reacuteanalyse prise individuellement Le post-

traitement en question fait intervenir deux paramegravetres un premier qui permet de

corriger le biais (fait en sorte que la valeur moyenne sur lrsquoensemble des stations est eacutegale

agrave la valeur correspondante pour la reacuteanalyse) et un second qui permet de faire en sorte

que la variance des valeurs aux points de grille de la reacuteanalyse est eacutegale agrave la variance des

valeurs aux stations (les deacuteveloppements theacuteoriques de cette approche sont deacutetailleacutes

dans Mailhot et al 2015)

Lrsquoapplication de ce post-traitement permet une ameacutelioration sensible des reacutesultats La

figure 27 reprend le cas preacutesenteacute agrave la figure 26 (dureacutee 1 jour et peacuteriode de retour 2 ans)

On constate que les reacuteanalyses reproduisent plus adeacutequatement les intensiteacutes plus

eacuteleveacutees observeacutees sur la Cocircte-Nord Le tableau 9 dresse la liste des reacuteanalyses offrant les

meilleures performances apregraves post-traitement individuel des reacuteanalyses pour chaque

dureacutee et chaque peacuteriode de retour Il convient de noter que les diffeacuterences entre valeurs

de MSE sont souvent tregraves petites suggeacuterant que la seacutelection de lrsquoune ou lrsquoautre des

reacuteanalyses a peu de conseacutequence De plus il faut noter que sans surprise le problegraveme

fondamental de sous-estimation des valeurs aux stations preacutesentant les intensiteacutes les plus

eacuteleveacutees persiste mecircme apregraves post-traitement

Une fois les biais corrigeacutes (figure 27) les patrons des maxima annuels de preacutecipitations 1

jour de peacuteriode de retour 2 ans diffegraverent passablement pour les reacuteanalyses CFSR et

MERRA comparativement aux valeurs non corrigeacutees de la figure 24 Pour CFSR le

gradient sud-nord est plus important avec des valeurs drsquoenviron 35 mm au sud et de 20

mm au nord tandis que pour MERRA les valeurs corrigeacutees sont un peu plus importantes

sur tout le territoire allant de 30-35 mm au sud et de 25-30 au nord

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 72

Figure 27 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 73

Tableau 9 Reacuteanalyse (ou paire de reacuteanalyses) offrant le meilleur accord avec les intensiteacutes aux stations apregraves post-traitement individuel (ou post-traitement par paire)

Peacuteriode de retour Dureacutee

1 jour 3 jours 5 jours

2 ans MERRA (ERACFSR) MERRA (ERACFSR) CFSR (ERACFSR)

5 ans CFSR (ERACFSR) CFSR (ERACFSR) CFSR (ERACFSR)

10 ans CFSR (CFSRMERRA) CFSR (ERACFSR) ERA (ERACFSR)

20 ans CFSR (CFSRMERRA) ERA (ERACFSR) ERA (ERAMERRA)

La deuxiegraveme approche de post-traitement consiste agrave combiner les intensiteacutes des

preacutecipitations extrecircmes estimeacutees agrave partir de chaque reacuteanalyse Il srsquoagit en quelque sorte

de combiner de faccedilon optimale les reacutesultats des reacuteanalyses On peut montrer que lrsquoaccord

entre les intensiteacutes de preacutecipitations estimeacutees en combinant les reacuteanalyses et celles aux

stations est toujours meilleur que lrsquoaccord entre les intensiteacutes de preacutecipitations estimeacutees

agrave partir de chaque reacuteanalyse prise individuellement et les intensiteacutes aux stations Dans le

cadre de la preacutesente eacutetude les reacuteanalyses ont eacuteteacute combineacutees par paire (ERACFSR

ERAMERRA CFSRMERRA) La contrainte que la variance des quantiles aux points de

grille soit eacutegale agrave la variance de ces valeurs aux stations a eacutegalement eacuteteacute imposeacutee Le

Tableau 9 regroupe les paires de reacuteanalyses (entre parenthegraveses) qui preacutesentent les

meilleures performances On constate que la paire ERACFSR est souvent seacutelectionneacutee

Encore ici il convient drsquoobserver que les eacutecarts entre valeurs de MSE pour les diffeacuterentes

paires de reacuteanalyses sont souvent petits et que le problegraveme de sous-estimation eacutevoqueacute

plus haut demeure Les figures 28 et 29 regroupent les cartes des intensiteacutes des maxima

annuels de dureacutee 1 jour de peacuteriodes de retour 2 ans et 20 ans respectivement (les cartes

pour les autres dureacutees et peacuteriodes de retour se trouvent dans Mailhot et al 2015) Ces

cartes repreacutesentent donc la meilleure estimation pour la combinaison de paires de

reacuteanalyses qursquoil est possible drsquoobtenir agrave partir des reacuteanalyses disponibles des intensiteacutes

de preacutecipitations extrecircmes pour le territoire sous eacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 74

Les patrons de maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour

diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses preacutesenteacutes agrave la figure 26 preacutesentent

geacuteneacuteralement des valeurs qui varient de 30-35 mm au sud et de 20-25 mm au nord La

combinaison ERA-CFSR preacutesente des valeurs plus faibles sur une plus grande reacutegion du

nord que les combinaisons ERA-MERRA et CFSR-MERRA Les maxima annuels 1 jour de

peacuteriode de retour 20 ans (figure 29) varient de 50-60 mm dans le sud agrave 30-40 mm pour

certaines reacutegions plus au nord

Figure 28 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 75

Figure 29 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 20 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations

Afin drsquoavoir une estimation des incertitudes associeacutees agrave ces valeurs en un site quelconque

(pour lequel aucune seacuterie observeacutee nrsquoest disponible) les eacutecarts-types entre intensiteacutes

estimeacutees agrave partir des reacuteanalyses (ou paires de reacuteanalyses) et les valeurs correspondantes

aux stations ont eacuteteacute calculeacutees pour lrsquoensemble des stations du territoire Lrsquohypothegravese est

que ces eacutecarts-types sont repreacutesentatifs des eacutecarts sur lrsquoensemble du territoire et donc

des incertitudes associeacutees aux estimations des reacuteanalyses Les reacutesultats montrent que 1)

les eacutecarts-types varient peu en fonction de la dureacutee 2) les paires de reacuteanalyses reacuteduisent

systeacutematiquement les eacutecarts relatifs par rapport au cas des reacuteanalyses post-traiteacutees

individuellement (bien que ces reacuteductions soient modestes dans plusieurs cas) 3) les

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 76

eacutecarts-types augmentent avec la peacuteriode de retour (ce qui nrsquoest pas surprenant compte

tenu des incertitudes drsquoestimation plus eacuteleveacutees pour les eacuteveacutenements plus rares donc de

peacuteriodes de retour plus eacuteleveacutees) Les incertitudes drsquoestimation (eacutecarts-types) des

quantiles sont de lrsquoordre de plusmn 15 pour les peacuteriodes de retour 2 5 et 10 ans et de lrsquoordre

de plusmn 20 pour la peacuteriode de retour 20 ans

Les reacutesultats de la preacutesente eacutetude montrent tout lrsquointeacuterecirct drsquoutiliser les reacuteanalyses

individuellement ou combineacutees pour lrsquoestimation des intensiteacutes de pluies extrecircmes dans

le nord du Queacutebec et de faccedilon plus geacuteneacuterale dans les reacutegions du nord reacutegions pour

lesquelles la caracteacuterisation des extrecircmes de preacutecipitations et des reacutegimes climatiques

pose problegraveme compte tenu du faible nombre de stations et de lrsquoimmensiteacute du territoire

Ces travaux ouvrent des perspectives tregraves inteacuteressantes Drsquoabord en termes de post-

traitement le deacuteveloppement drsquoapproche combinant trois reacuteanalyses ou plus est agrave

eacutetudier En effet les reacutesultats de la preacutesente eacutetude montrent qursquoil peut srsquoaveacuterer difficile

de choisir une reacuteanalyse parmi toutes celles disponibles car elles se ressemblent toutes

beaucoup En combinant les reacuteanalyses il possible drsquoeacuteviter ce choix et de plutocirct mettre agrave

profit lrsquoinformation provenant de toutes les reacuteanalyses Ce type drsquoapproche montre

toutefois ses limites et notamment agrave cause de son caractegravere lsquodeacuteterministersquo ougrave une valeur

de la reacuteanalyse est associeacutee de faccedilon univoque agrave la valeur agrave une station Il est clair qursquoune

approche de type stochastique ougrave lrsquoon associe une distribution de valeurs possibles agrave la

station conditionnellement agrave la donneacutee de la valeur de la reacuteanalyse doit ecirctre privileacutegieacutee

(Maraun 2013) Une approche de ce type a drsquoailleurs deacutejagrave eacuteteacute proposeacutee par Wong et al

(2014)

CHAPITRE 7 DISCUSSION ET CONCLUSION

Le projet Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des

vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik sous la responsabiliteacute du Ministegravere des

Forecircts de la Faune et des Parcs visait agrave ameacuteliorer le niveau de connaissance du climat de

cette reacutegion ougrave le manque de donneacutees climatiques est un enjeu important En effet bien

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 77

que plusieurs reacutecentes eacutetudes deacutemontrent que les changements climatiques risquent

drsquoecirctre particuliegraverement importants dans le Nord queacutebeacutecois le faible nombre de stations

climatologiques du reacuteseau limite la capaciteacute agrave analyser le climat passeacute et preacutesent ainsi que

les tendances ce qui influence la capaciteacute agrave bien eacutevaluer lrsquoampleur des changements

climatiques futurs

La premiegravere eacutetape du projet consistait agrave eacutevaluer le potentiel de donneacutees interpoleacutees sur

grille et de reacuteanalyses afin de deacutecrire le climat du Nunavik Deux jeux de donneacutees eacutetaient

agrave lrsquoeacutetude soit un pour les tempeacuteratures et les preacutecipitations (et leurs indicateurs

climatiques deacuteriveacutes) et un autre lieacutes agrave la caracteacuterisation du couvert de neige Pour les

variables de tempeacuteratures et de preacutecipitations une premiegravere seacutelection srsquoest faite sur la

base de la reacutesolution spatiale des diffeacuterentes grilles des jeux de donneacutees les grilles de

plus de 100 km de cocircteacute ayant eacuteteacute retireacutees de la liste Ce premier tri a permis de reacuteduire agrave

quatre le nombre de jeux de donneacutees interpoleacutees (CANGRD CRU T31 Willmott-

Matsuura NRCan) et de reacuteanalyses potentiels (MERRA ERA-Interim JRA55 CFSR) Les

valeurs de ces jeux de donneacutees ont ensuite eacuteteacute valideacutees en les comparant aux donneacutees

drsquoobservations indeacutependantes du reacuteseau CLIMATOLOGIE du MDDELCC

Cette eacutetape de validation reacutevegravele que les reacuteanalyses offrent un potentiel tregraves inteacuteressant

pour caracteacuteriser le climat passeacute du Nord queacutebeacutecois Ce potentiel est lieacute au fait que

premiegraverement les reacuteanalyses offrent des donneacutees journaliegraveres qui permettent de calculer

tous les indicateurs agrave lrsquoeacutetude contrairement aux donneacutees interpoleacutees qui offrent

seulement des donneacutees mensuelles (sauf la base de donneacutees RNCan) De plus la

validation avec les donneacutees aux stations a deacutemontreacute de plus grandes similitudes avec les

reacuteanalyses qursquoavec les donneacutees interpoleacutees notamment pour les preacutecipitations Les

quatre reacuteanalyses ont donc eacuteteacute utiliseacutees pour construire les cartes du climat de reacutefeacuterence

Le potentiel de trois des reacuteanalyses choisies soit MERRA ERA-Interim et CFSR avait

drsquoailleurs eacuteteacute deacutemontreacute reacutecemment (Linsday et al 2014) La reacuteanalyse JRA55 est tregraves

reacutecente et donc peu eacutetudieacutee Notre analyse deacutemontre qursquoelle srsquoeacuteloigne quelque peu des

trois autres reacuteanalyses crsquoest-agrave-dire qursquoelle preacutesente de moins grandes similitudes avec

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 78

les donneacutees des stations indeacutependantes Il est toutefois difficile de lrsquoeacuteliminer de la liste

eacutetant donneacute le faible nombre de stations indeacutependantes disponibles pour la validation

Lrsquoutilisation des reacuteanalyses pour construire le climat de reacutefeacuterence est un enjeu important

car le climat de reacutefeacuterence est geacuteneacuteralement deacutecrit agrave partir de donneacutees aux stations ou

interpoleacutees Or pour le Nunavik lrsquoanalyse des bases de donneacutees climatiques disponibles

reacutevegravele que lrsquoutilisation des reacuteanalyses offre un avantage certain sur les autres types de

donneacutees Ceci est relieacute agrave deux points importants Premiegraverement le nombre de stations

meacuteteacuteorologiques est faible dans le nord et ces stations offrent une couverture temporelle

limiteacutee ce qui rend difficile une bonne analyse du climat passeacute Deuxiegravemement les jeux

de donneacutees interpoleacutees sont baseacutes sur ces mecircmes donneacutees aux stations Or leur faible

repreacutesentativiteacute du territoire nordique influence neacutegativement la capaciteacute des jeux de

donneacutees interpoleacutees agrave bien caracteacuteriser le climat du territoire drsquointeacuterecirct Bien que les

reacuteanalyses assimilent les donneacutees drsquoobservations elles sont deacuteveloppeacutees agrave lrsquoaide drsquoun

modegravele de preacutevision meacuteteacuteorologique afin de reproduire le climat passeacute Ce type de

donneacutees semble ecirctre une avenue inteacuteressante pour pallier agrave la rareteacute des donneacutees

drsquoobservations dans la reacutegion nordique

Pour les bases disponibles pour caracteacuteriser le couvert nival la seacutelection srsquoest aveacutereacutee plus

ardue puisque les donneacutees de neige aux stations nrsquoont pu ecirctre utiliseacutees eacutetant donneacute la

grande heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute spatiale de cette variable agrave lrsquointeacuterieur mecircme des points de grille

Autrement dit la valeur agrave la station ne repreacutesente pas bien la valeur moyenne drsquoun point

de grille Un premier tri a permis drsquoeacuteliminer les donneacutees sur une grille trop grossiegravere pour

le territoire (NCEP) ainsi que celles qui nrsquooffraient pas une couverture temporelle

suffisamment longue pour couvrir la peacuteriode de reacutefeacuterence (HQ Tabsoba B2003 CMC)

Enfin les reacuteanalyses restantes ont eacuteteacute compareacutees entre elles afin drsquoeacuteliminer celles qui

preacutesentent des eacutecarts trop importants par rapport aux autres On obtient au final un

ensemble de jeux de donneacutees pouvant ecirctre utiliseacute pour caracteacuteriser le couvert de neige

sur le territoire Il faut noter par contre que faute drsquoobservations suffisantes lrsquoaccord

entre les jeux de donneacutees de cet ensemble ne veut pas forceacutement dire qursquoil repreacutesente la

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 79

reacutealiteacute avec plus drsquoexactitude Le choix final des bases de donneacutees a eacuteteacute dicteacute en partie

par un jugement drsquoexperts et a meneacute agrave la seacutelection de deux bases de donneacutees Liston-

Hiemstra et Brown-Hiemstra Il srsquoavegravere cependant que les reacutesultats des deux bases de

donneacutees sont passablement diffeacuterents sur le territoire ce qui limite la confiance dans

cette cartographie Par contre les valeurs de preacutecipitations solides srsquoaccordent davantage

avec les donneacutees de Liston-Hiemstra

Une fois la seacutelection des bases de donneacutees effectueacutee la synthegravese reacutegionale des variables

et indicateurs climatiques ainsi que leur cartographie ont eacuteteacute reacutealiseacutees pour la

peacuteriode 1981-2010 En tout le projet aura geacuteneacutereacute plus de 100 cartes en format SIG ainsi

que des figures preacutesentant lrsquoeacutevolution des indicateurs entre 1981 et 2010 Agrave titre

drsquoexemple notre analyse montre que pour cette peacuteriode les tempeacuteratures augmentent

les preacutecipitations totales sont agrave la hausse la saison de croissance srsquoallonge que

lrsquoeacutequivalent en eau de la neige a peu changeacute et que la dureacutee du couvert nival a diminueacutee

Ce pheacutenomegravene semble principalement lieacute agrave une fin drsquoenneigement plus preacutecoce et moins

agrave un deacutebut plus tardif

Une mise agrave jour de la cartographie des bioclimats au nord du 55iegraveme parallegravele a aussi eacuteteacute

reacutealiseacutee avec les reacuteanalyses seacutelectionneacutees preacuteceacutedemment La mise agrave jour des bioclimats

pour la peacuteriode 1981-2010 est baseacutee sur la classification de Litynski (tireacutee de Gerardin et

McKenney 2001) La nouvelle classification offre un portrait sensiblement plus deacutetailleacute

que celui preacutesenteacute en 2001 et qui eacutetait baseacute sur des donneacutees drsquoobservations aux stations

pour la peacuteriode 1966 agrave 1996 Ce niveau de deacutetail nrsquoest pas surprenant eacutetant donneacute que

les reacuteanalyses sont interpoleacutees sur une grille reacuteguliegravere de 50 km offrant ainsi une

information climatique plus riche spatialement que les stations utiliseacutees agrave lrsquoorigine sur le

territoire du Nunavik On deacutenote agrave preacutesent sept bioclimats pour la reacutegion au nord du 55deg

comparativement agrave quatre dans la classification preacuteceacutedente Bien que les grandes reacutegions

bioclimatiques soient sensiblement les mecircmes la mise agrave jour permet de deacutecrire avec plus

de preacutecision certains eacuteleacutements climatiques et topographiques importants tels que la

reacutegion montagneuse agrave la frontiegravere de Terre-Neuve-et-Labrador

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 80

Les reacutesultats de cette eacutetude ouvrent une avenue inteacuteressante pour lrsquoutilisation des

reacuteanalyses afin de caracteacuteriser le climat du Nord queacutebeacutecois En effet les cartes des

indicateurs agrave lrsquoeacutetude fournissent une information qui nrsquoeacutetait pas disponible agrave ce jour pour

le Nunavik Lrsquoanalyse des bioclimats semble aussi avoir ajouteacute un niveau de deacutetails

inteacuteressant par rapport agrave la carte qui eacutetait utiliseacutee agrave ce jour Finalement la pertinence des

reacuteanalyses pour lrsquoestimation des intensiteacutes de pluies extrecircmes dans le nord du Queacutebec a

eacuteteacute deacutemontreacutee et le patron spatial de ces pluies a pu ecirctre cartographieacute

Il faut neacuteanmoins mettre les utilisateurs de cette information en garde par rapport aux

incertitudes associeacutees aux valeurs preacutesenteacutees sur les diffeacuterentes cartes En effet les eacutecarts

entre les diffeacuterentes reacuteanalyses particuliegraverement pour les preacutecipitations liquides et sous

forme de neige montrent agrave quel point les incertitudes demeurent grandes pour

lrsquoinformation climatique du Nord queacutebeacutecois Il nous est toujours impossible de favoriser

lrsquoune ou lrsquoautre des bases de donneacutees analyseacutees ici en grande partie ducirc au manque des

donneacutees drsquoobservations qui pourraient servir agrave valider les jeux de donneacutees Il faut donc

utiliser lrsquoinformation preacutesenteacutee ici de faccedilon relativement prudente

CHAPITRE 8 RECOMMANDATIONS

Le manque criant de donneacutees au nord du Queacutebec demeure un enjeu important Une

bonne compreacutehension du climat passeacute nrsquoest possible qursquoavec lrsquoappui de donneacutees

drsquoobservations adeacutequates Bien que les reacutesultats du projet deacutemontrent que les reacuteanalyses

peuvent servir agrave pallier un certain manque de donneacutees dans le nord il nrsquoen est pas moins

que ces donneacutees de reacuteanalyses doivent tout de mecircme ecirctre valideacutees avec de lsquovraiesrsquo

donneacutees Or le manque de donneacutees de stations dans le nord est probleacutematique Non

seulement le nombre de stations est faible mais ces stations ne couvrent souvent que de

tregraves courte peacuteriode de temps Il nous apparait donc important de recommander lrsquoajout

de stations dans le nord ainsi que le maintien de ces infrastructures agrave long terme Ces

donneacutees sont importantes non seulement pour comprendre le climat passeacute mais servent

aussi agrave valider les modegraveles climatiques utiliseacutes pour eacutevaluer les changements futurs

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 81

Le mecircme constat srsquoapplique pour le reacutegime hydrique du Nord queacutebeacutecois tregraves peu eacutetudieacute

jusqursquoici Le faible nombre de stations drsquoobservations de jaugeages est un enjeu majeur

qui se doit drsquoecirctre consideacutereacute dans le futur afin de pouvoir analyser le reacutegime des riviegraveres

nordiques de faccedilon plus robuste

Une des variables tregraves importantes pour les infrastructures nordiques est sans contredit

le vent particuliegraverement les vents de pointe Or cette variable nrsquoa eacuteteacute prise en compte

ici que de faccedilon sommaire agrave lrsquoaide drsquoinformations deacutejagrave disponibles dans la litteacuterature

Cette limite est due principalement au fait que les donneacutees drsquoobservations des vents sont

quasiment inexistantes En effet bien que les donneacutees de stations discuteacutees au

paragraphe preacuteceacutedent offrent geacuteneacuteralement toutes des donneacutees de tempeacuteratures et de

preacutecipitations elles nrsquooffrent pas de donneacutees sur les vents En fait tregraves peu de stations

meacuteteacuteorologiques installeacutees au Canada ont les installations neacutecessaires pour mesurer le

vent Ceci fait en sorte que les bases de donneacutees interpoleacutees de vent ne sont pas

disponibles De plus sans donneacutees aux stations il est impossible de bien valider les

donneacutees des reacuteanalyses Ce type de donneacutees offre un potentiel inteacuteressant pour les

tempeacuteratures et les preacutecipitations et il serait inteacuteressant drsquoanalyser leur potentiel pour

caracteacuteriser le vent Bien que ce deacuteveloppement des connaissances sur les vents

demanderait un effort important il semble qursquoil soit indispensable

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 82

BIBLIOGRAPHIE

Allard M Lemay M (dir) 2013 Le Nunavik et le Nunatsiavut De la science aux politiques publiques Une eacutetude inteacutegreacutee drsquoimpact reacutegional des changements climatiques et de la modernisation Queacutebec Canada ArcticNet Inc 318 p

Adler RF Huffman GF Chang A Ferraro R Xie P-P Janowiak J Rudolf B Schneider U Curtis S Bolvin D Gruber A Susskind J Arkin Nelkin E 2003 The Version-2 Global Precipitation Climatology Project (GPCP) Monthly Precipitation Analysis (1979ndashPresent) J Hydrometeor 4(6) 1147-1167

Brohan P Kennedy JJ Harris I Tett SFB Jones PD 2006 Uncertainty estimates in regional and global observed temperature changes A new data set from 1850 J Geophysical Research Atmospheres 111(D12) 1-21

Brown RD 2010 Analysis of snow cover variability and change in Queacutebec 1948-2005 Hydrological Processes 24(14)1929-1954

Brown RD Brasnett B 2010 Updated Anually Canadian Meteorological Centre (CMC) Daily Snow Depth Analysis Data copy Environment Canada Boulder Colorado USA National Snow and Ice Data Center

Brown RD Brasnett B Robinson D 2003 Gridded North American monthly snow depth and snow water equivalent for GCM evaluation Atmosphere-Ocean 41 1ndash14

Brown RD Derksen C 2013 Is Eurasian October snow cover extent increasing Environ Res Lett 8(2) 024006

Brown R Lemay M 2013 Variabiliteacute et changements climatiques dans la peacuteninsule du Nunavik et du Nunatsiavut (IRIS de la reacutegion subarctique de lrsquoEst du Canada) chapitre 2 dans Allard M Lemay M (dir) Le Nunavik et le Nunatsiavut De la science aux politiques publiques Une eacutetude inteacutegreacutee drsquoimpact reacutegional des changements climatiques et de la modernisation Queacutebec Canada ArcticNet Inc 318 p

Compo GP Whitaker JS Sardeshmukh PD Matsui N Allan RJ Yin X Gleason BE Vose RS Rutledge G Bessemoulin P Broumlnnimann S Brunet M Crouthamel RI Grant AN Groisman PY Jones PD Kruk MC Kruger AC Marshall GJ Maugeri M Mok HY Nordli Oslash Ross TF Trigo RM Wang XL Woodruff D Worley SJ 2011 The Twentieth Century Reanalysis Project Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 137(654) 1-28

Dee DP Uppala SM Simmons AJ Berrisford P Poli P Kobayashi S Andrae U Balmaseda MA Balsamo G Bauer P Bechtold P Beljaars ACM van de Berg L Bidlot J Bormann N Delsol C Dragani R Fuentes M Geer AJ Haimberger L Healy SB Hersbach H Holm EV Isaksen L Karingllberg P Koumlhler M Matricardi M McNally AP Monge-Sanz BM Morcrette JJ Park BK Peubey C de Rosnay P Tavolato C Theacutepaut N Vitart F (2011) The ERA-Interim reanalysis

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 83

configuration and performance of the data assimilation system Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 137(656) 553-597

Derksen C Smith SL Sharp M Brown L Howell S Copland L Mueller DR Gauthier Y Fletcher CG Tivy A Bernier M Bourgeois J Brown R Burn CR Duguay C Kushner P Langlois A Lewkowicz AG Royer A Walker A 2012 Variability and change in the Canadian cryosphere Climatic Change 115(1) 59-88

Deacutery SJ Wood EF 2004 Teleconnection between the Arctic Oscillation and Hudson Bay river discharge Geophys Res Letters 31(18) 2-5

Deacutery SJ Wood EF 2005 Decreasing river discharge in northern Canada Geophys Res Letters 32(10)1-4

Deacutery SJ Stieglitz M McKenna EC Wood EF 2005 Characteristics and trends of river discharge into Hudson James and Ungava bays 1964ndash 2000 J Clim 18 2540ndash2557

Deacutery SJ Hernaacutendez-Henriacutequez MA Burford JA Wood EF 2009 Observational evidence of an intensifying hydrological cycle in northern Canada Geophys Res Letters 36(13) L13402

Gervais M Gyakum JR Atallah EH Tremblay LB 2014 How Well Are the Distribution and Extreme Values of Daily Precipitation over North America Represented in the Community Climate System Model A Comparison to Reanalysis Satellite and Gridded Station Data J Climate 27 5219-5239

Gerardin V McKenney K 2001 Une classification climatique du Queacutebec agrave partir de modegraveles de distribution spatiale de donneacutees climatiques mensuelles vers une deacutefinition des bioclimats du Queacutebec Direction du patrimoine eacutecologique et du deacuteveloppement durable ministegravere du Deacuteveloppement durable de lrsquoEnvironnement et de Lutte contre les changements climatiques Repeacutereacute agrave httpwwwmddelccgouvqccachangementsclassification

Guay C Minville M Braun M 2015 A global portrait of hydrological changes at the 2050 horizon for the province of Queacutebec Can Water Res J 40 285-302

Hansen JR Ruedy R Sato M Lo K 2010 Global surface temperature change Rev Geophys48(4) RG4004

Harris I Jones PD Osborn TJ Lister DH 2014 Updated high-resolution grids of monthly climatic observations - the CRU TS310 dataset Int J Clim 34 623-642

Holland MM Finnis J Barrett AP Serreze MC 2007Projected changes in Arctic Ocean freshwater budgets J Geophys Res 112(4) 1-13

Huntington TG 2006 Evidence for intensification of the global water cycle Review and synthesis

Journal of Hydrology 319(1-4) 83‑95

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 84

Hutchinson MF McKenney DQ Lawrence K Hopkinson RF Milewska E Papadopol P 2009 Development and Testing of Canada-Wide Interpolated Spatial Models of Daily MinimumndashMaximum Temperature and Precipitation for 1961ndash2003 J Appl Meteorol Climatol 48 725ndash741

Jones PD Lister DH Osborn TJ Harpham C Salmon M Morice CP 2012 Hemispheric and large-scale land-surface air temperature variations An extensive revision and an update to 2010 J Geophys Res 117(5)

Kanamitsu M Ebisuzaki W Woollen J Yang SndashK Hnilo JJ Fiorino M Potter GL 2002 NCEPDOE AMIP-II Reanalysis (Reanalysis-2) Bull Amer Meteor Soc 83(11) 1631-1643

Kottek M Grieser J Beck C Rudolf B Rubel F 2006 World map of the Koumlppen-Geiger climate classification updated Meteorologische Zeitschrift 15(3) 259-263

Lindsay R Wensnahan M Schweiger A Zhang J 2014 Evaluation of seven different atmospheric reanalysis products in the Arctic J Climate 27(7) 2588-2602

Liston GE Hiemstra CA 2011 The changing cryosphere Pan-Arctic snow trends (1979-2009) J Climate 24(21) 5691-5712

Litynski J 1988 Climat du Queacutebec drsquoapregraves la classification numeacuterique Carte de format 100 x 130 cm Eacuteditions Gamma

Mailhot A Talbot G Aubin P Bolduc S 2015 Eacutevaluation du potentiel des reacuteanalyses pour lrsquoestimation des intensiteacutes des preacutecipitations extrecircmes pour le nord queacutebeacutecois Institut National de la Recherche Scientifique Centre Eau Terre et Environnement (Rapport de recherche R1629) 95 p

Maraun D 2013 Bias Correction Quantile Mapping and Downscaling Revisiting the Inflation Issue J Climate 26(6) 2137-2143

McKenney DW Hutchinson MF Papadopol P Lawrence K Pedlar J Campbell K Milewska E Hopkinson RF Price D Owen T (2011) Customized spatial climate models for North America Bulletin of the American Meteorological Society 92(12) 1611-1622

MDDELCC 2014 Surveillance du Climat Ministegravere du Deacuteveloppement durable de lrsquoenvironnement et de la Lutte contre les changements climatiques (MDDELCC) Repeacutereacute agrave httpwwwmddelccgouvqccaclimatsurveillanceindexasp

Mesinger F DiMego G Kalnay E Mitchell K Shafran PC Ebisuzaki W Jović D Woollen J Rogers E Berbery EH Ek MB Fan Y Grumbine R Higgins W Li H Lin Y Manikin G Parrish D Shi W 2006 North American regional reanalysis Bulletin of the American Meteorological Society 87(3) 343-360

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 85

Mudryk LR Derksen C Kushner CJ Brown R 2015 Characterization of Northern Hemisphere Snow Water Equivalent Datasets 1981ndash2010 Journal of Climate 150904104833007 Repeacutereacute agrave httpjournalsametsocorgdoiabs101175JCLI-D-15-02291

Onogi K Tsutsui J Koide H Sakamoto M Kobayashi S Hatsushika H Matsumoto T Yamazaki N Kamahori H Takahashi K Kadokura S Wada K Kato K Oyama R Ose T Mannoji N Taira R 2007 The JRA-25 Reanalysis J Meteor Soc Japan 85 369-432

Ouranos (2015) Vers lrsquoadaptation Synthegravese des connaissances sur les changements climatiques au Queacutebec Partie 1 Eacutevolution climatique au Queacutebec Eacutedition 2015 Montreacuteal Queacutebec Ouranos 79 p

Overland JE Wang M 2005 The third Arctic climate pattern 1930s and early 2000s Geophys Res Letters 32(23) 1-4

Rapaic M Brown R Markovic M Chaumont D 2015 An Evaluation of Temperature and Precipitation Surface-Based and Reanalysis Datasets for the Canadian Arctic 1950ndash2010 Atmosphere-Ocean 53(3) 283-303

Rienecker MM Suarez MJ Gelaro R Todling R Bacmeister J Liu E Gosilovich MG Schubert SD Tacaks L Kim GK Bloom S Chen J Collins D Conaty A da Silva A Gu W Joiner J Koster RD Lucchesi R Molod A Owens T Pawson S Pegion P Redder CR Reichle R Robertson FR Ruddick AG Sienkiewicz M Woollen J 2011 MERRA NASAs Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications J Climate 24(14) 3624-3648

Saha S Shrinivas M PanH-L Wu X Wang J Nadiga S Tripp P Kistler R Woollen H Behringer D Liu H Stokes D Grumbine R Gayno G Wang J Hou Y-T Chuang H-Y Juang H-MH Sela J Iredell M Treadon R Kleist D Van Delst P Keyser D Derber J Ek M Meng J Wei H Yang Rongqian Lord Y van den Doll H Kumar A Wang W Long C Chelliah M Xue Y Huang B Schemm J-K Ebisuzaki W Lin R Xie P Chen M Zhou S Higgins W Zou C-Z Liu Q Chen Y Han Y Cucurull L Reynolds RW Rutledge G Goldberg M 2010 The NCEP climate forecast

system reanalysis Bull Am Meteor Soc 91(8) 1015‑1057

Schneider U Becker A Finger P Meyer-Christoffer A Ziese MRudolf B 2013 GPCCs new land surface precipitation climatology based on quality-controlled in situ data and its role in quantifying the global water cycle Theoretical and Applied Climatology 115(1-2) 15-40

Takala M Luojus K lliainen J Derksen C Lemmetyinen J Petri Kaumlrnauml J Koskinen J Bojkov B 2011 Estimating northern hemisphere snow water equivalent for climate research through assimilation of space-borne radiometer data and ground-based measurements Remote Sensing of Environment 115(12) 3517-3529

Thistle MEacute Caissie D 2013 Trends in air temperature total precipitation and streamflow characteristics in eastern Canada Canadian Technical Report of Fisheries and Aquatic Sciences 3018 Moncton New Brusnwick 109 p

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 86

Tivy A Howell SEL Alt B McCourt S Chagnon R Crocker G Carrieres T Yackel JJ 2011 Trends and variability in summer sea ice cover in the Canadian Arctic based on the Canadian Ice Service Digital Archive 1960ndash2008 and 1968ndash2008 J Geophys Research 116 C03007

Tranter M Jones HG 2001 The chemistry of snow Processes and nutrient cycling Dans Snow Ecology An interdisciplinary examination of snow-covered ecosystems Jones HG Pomeroy JW Walker DA Homan RW (dir) Cambridge Cambridge University Press 127-167

Uppala SM KÅllberg PW Simmons AJ Andrae U Da Costa Bechtold V Fiorino M Gibson JK Haseler J Hernandez A Kelly GA Li X Onogi K Saarinen S Sokka N Allan RP Andersson E Arpe K Balmaseda MA Beljaars ACM van de Berg L Bidlot J Bormann N Caires S Chevallier F Dethof A Fragosavac M Fisher M Fuentes M Hagemann S Hoacutelm E Hoskins BJ Isaksen L Hanssen PAEM Jenne R McNally AP Mahfouf J-F Morcrette J-J Rayner NA Saudnders RW Simon P Sterl A Trenberth KE Untch A Vasiljevic D Vitervo P Woollen J 2005 The ERA-40 re-analysis QJR Meteorol Soc 131 2961-3012

Vaughan DG Comiso JC Allison J Carrasco G Kaser R Kwok P Mote P Murray T Paul F Ren J Rignot E Solomina O Steffen K Zhang T 2013 Observations Cryosphere Dans Climate Change 2013 The physical Science Basis Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate change Stocker TF Qin D Plattner GK Tignor M Allen SK Boschung J Nauels A Xia Y Bex V Midgley PM (dir) United Kingdom et New York NY USA Cambridge University Press

Wan H Wang XL Swail VR 2010 Homogenization and Trend Analysis of Canadian Near-Surface Wind Speeds J Climate 23(5) 1209-1225

Willmott CJ Matsuura K 1995 Smart Interpolation of Annually Averaged Air Temperature in the United States J Appl Meteorol 34 2577-2586

Wong G Maraun D Vrac M Widmann M Eden JM Kent T 2014 Stochastic Model Output Statistics for Bias Correcting and Downscaling Precipitation Including Extremes J Climate 27(18) 6940-6959

Yue S Pilon P Phinney B 2003 Canadian streamflow trend detection impacts of serial and cross-correlation Hydrological Sciences J 48(1) 51-63

Zhang X Vincent LA Hogg WD Niitsoo A 2000 Temperature and precipitation trends in Canada during the 20th century Atmosphere-Ocean 38(3) 395-429

Zhang X Harvey KD Hogg WD Yuzyk TR 2001 Trends in Canadian streamflow Water Ress Res 37(4) 987-998

Page 3: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques

REMERCIEMENTS

Lrsquoauteure souhaite remercier le Ministegravere des Forecircts de la Faune et des Parcs (MFFP) qui

a assureacute le financement de ce projet Un remerciement particulier est offert agrave M Jean-

Franccedilois Bergeron qui a offert une aide preacutecieuse afin de coordonner les rencontres et

discussions entre les partenaires impliqueacutes dans ce projet Nous remercions eacutegalement

les membres du comiteacute de suivi ainsi que les collaborateurs du projet qui ont fourni des

avis servant agrave bonifier les reacutesultats preacutesenteacutes dans ce document

Des remerciements particuliers sont offerts agrave M Eacuteric Larriveacutee de la Direction du suivi de

lrsquoeacutetat de lrsquoenvironnement au ministegravere du Deacuteveloppement durable de lrsquoEnvironnement

et de la Lutte contre les changements climatiques (MDDELCC) pour son aide avec lrsquoanalyse

des bioclimats agrave M Pierre-Yves St-Louis du groupe Climatologie amp gestion des donneacutees

du MDDELCC pour lrsquoobtention des donneacutees drsquoobservations aux stations au nord du

Queacutebec ainsi qursquoagrave M Maxime Beacutelanger et M Freacutedeacuteric Guay pour leur apport dans la

production drsquoune cartographie conforme aux normes de ce ministegravere Nous remercions

aussi M Ross Brown drsquoEnvironnement Canada pour ses preacutecieux conseils qui ont

largement guideacute lrsquoanalyse des bases de donneacutees de neige ainsi que messieurs Vincent

Brodeur et Philippe Raymond du MFFP qui ont offert des commentaires sur le rapport

final du projet Lrsquoeacutetat des connaissances sur les vents repose en grande partie sur les

travaux drsquoHeacutelegravene Cocircteacute drsquoOuranos que nous tenons aussi agrave remercier

Enfin merci agrave deux collegravegues de lrsquoeacutequipe Sceacutenarios et Services climatiques chez Ouranos

soit agrave Blaise Gauvin St-Denis qui a teacuteleacutechargeacute les donneacutees et partageacute son expertise sur les

bases de donneacutees climatiques ainsi qursquoagrave Travis Logan pour la preacuteparation du Tome 2 de

ce rapport

Les coucircts relatifs aux travaux sont assumeacutes par le Ministegravere des Forecircts de la Faune et des

Parcs dans le cadre de la mise en œuvre du Plan drsquoaction 2013-2020 sur les changements

climatiques du Gouvernement du Queacutebec ainsi que par Ouranos

SOMMAIRE EXEacuteCUTIF

Le territoire nordique du Queacutebec possegravede un grand potentiel de deacuteveloppement

susceptible drsquoecirctre exploiteacute au cours des prochaines deacutecennies Pour bien encadrer ces

activiteacutes eacuteconomiques et les infrastructures qui les soutiennent il est important de

comprendre et caracteacuteriser le climat reacutegional actuel ainsi que son eacutevolution Ceci est aussi

primordial pour la protection de lrsquoenvironnement biophysique la peacuterenniteacute des

infrastructures existantes et lrsquoidentification des vulneacuterabiliteacutes socio-eacuteconomiques de la

reacutegion

Lrsquoidentification et lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes lieacutees au climat de mecircme que la recherche

de solutions drsquoadaptation pour faire face agrave son changement requiegraverent des donneacutees sur

le climat reacutecent en premier lieu puis sur le climat futur Or pour caracteacuteriser le climat

reacutecent la disponibiliteacute de seacuteries de donneacutees drsquoobservations suffisamment longues et bien

reacuteparties sur le Queacutebec nordique srsquoavegravere un enjeu majeur En effet alors qursquoon peut

compter depuis longtemps sur un reacuteseau de stations meacuteteacuteorologiques relativement

important dans le sud du Queacutebec celui du nord est peu dense et principalement localiseacute

le long de la cocircte Afin de pallier la rareteacute des observations dans la reacutegion nordique il est

possible de compter sur quelques jeux de donneacutees alternatifs soit les donneacutees interpoleacutees

par krigeage des stations existantes ou encore les donneacutees de reacuteanalyses Pour ce projet

le mandat drsquoOuranos eacutetait centreacute sur lrsquoeacutevaluation des diffeacuterentes sources de donneacutees

alternatives afin de mieux caracteacuteriser le climat reacutecent (1981-2010) sur le territoire

nordique queacutebeacutecois au nord du 55e parallegravele Un second objectif visait agrave eacutevaluer le

potentiel des reacuteanalyses pour lrsquoestimation des quantiles de pluies extrecircmes

Potentiel des reacuteanalyses

Compareacutees aux autres types de donneacutees les reacuteanalyses offrent un avantage

certain pour calculer les indicateurs climatiques drsquointeacuterecirct et produire une

cartographie du climat du Nunavik

Lrsquointeacuterecirct drsquoappliquer un post-traitement sur les reacuteanalyses et de les utiliser pour

lrsquoestimation des intensiteacutes de pluies extrecircmes dans le nord du Queacutebec est aussi

deacutemontreacute

Lrsquoavantage drsquoappliquer un post-traitement sur les reacuteanalyses est relieacute au faible

nombre de stations meacuteteacuteorologiques et de lrsquoimmensiteacute du territoire nordique

Indicateurs climatiques

Plus drsquoune centaine de cartes drsquoindicateurs cleacutes ont eacuteteacute produites et le calcul de

lrsquoeacutevolution des indicateurs sur une peacuteriode de reacutefeacuterence de 1981 agrave 2010 a eacuteteacute fait En

reacutesumeacute lrsquoanalyse montre que pour cette peacuteriode

les tempeacuteratures moyennes annuelles augmentent

la dureacutee de la saison sans gel srsquoallonge

le nombre annuel drsquoeacuteveacutenements de gel-deacutegel change peu mais tend agrave augmenter

agrave lrsquoautomne et diminuer au printemps

la moyenne annuelle des degreacutes-jours de gel diminue

la moyenne annuelle des degreacutes-jours de deacutegel augmente

la saison de croissance srsquoallonge

la moyenne annuelle des degreacutes-jours de croissance augmente

la longueur des peacuteriodes ougrave la tempeacuterature quotidienne moyenne oscille autour

de 0degC est agrave la hausse agrave lrsquoautomne mais agrave la baisse au printemps

les preacutecipitations totales annuelles sont agrave la hausse

les preacutecipitations liquides annuelles sont geacuteneacuteralement agrave la hausse avec une

augmentation plus marqueacutee agrave lrsquoautomne

les preacutecipitations solides annuelles changent peu bien qursquoune leacutegegravere baisse est

visible principalement lieacutee agrave des diminutions plus importantes au printemps et agrave

lrsquoautomne

la fraction de neige diminue annuellement

lrsquoeacutequivalent en eau de la neige est stable et la dureacutee du couvert nival a diminueacutee

En contrepartie notre analyse met en lumiegravere le manque important de donneacutees

drsquoobservations autant pour les variables de tempeacuteratures de preacutecipitations de neige au

sol que pour drsquoautres variables utiles telles que le vent et le deacutebit des riviegraveres Ces

observations sont neacutecessaires pour eacutevaluer de faccedilon plus robuste le potentiel des divers

jeux de donneacutees alternatives

Extrecircmes de preacutecipitations

Trois reacuteanalyses ERA CFSR et MERRA sont utiliseacutees pour produire des cartes de

preacutecipitations extrecircmes sur le territoire

les reacuteanalyses preacutesentent des biais parfois importants pour les valeurs de

preacutecipitations extrecircmes toutefois la distribution spatiale des valeurs des

reacuteanalyses colle tregraves bien au patron suggeacutereacute par les valeurs aux stations

lrsquoapplication drsquoun post-traitement visant agrave corriger les biais des reacuteanalyses a

permis une ameacutelioration sensible des reacutesultats

les hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations sur 1 jour avec une peacuteriode de

retour de 2 ans et de 20 ans preacutesentent un leacuteger gradient sud-nord sur le territoire

avec des valeurs moins abondantes sur lrsquoextrecircme nord selon les diffeacuterentes

combinaisons de reacuteanalyses

Bioclimats

Une mise agrave jour de la cartographie des bioclimats au nord du 55iegraveme parallegravele a eacuteteacute

effectueacutee avec des donneacutees de 1981 agrave 2010 et offre un portrait plus deacutetailleacute que celui

preacutesenteacute en 2001 qui eacutetait baseacute sur des donneacutees drsquoobservations aux stations pour la

peacuteriode 1966 agrave 1996

Les nouvelles cateacutegories aident agrave deacutecrire avec plus de preacutecision certains eacuteleacutements

climatiques et topographiques importants tels que la reacutegion montagneuse agrave la

frontiegravere du Labrador

La zone subpolaire a pris de lrsquoexpansion au nord tandis que la zone polaire est

moins eacutetendue

Les preacutecipitations sont plus importantes sur tout le territoire comparativement agrave

la carte drsquoorigine

Important agrave retenir

Bien que nous ayons produit de nombreuses cartes drsquoindicateurs et revu la distribution

des bioclimats pour le nord du Queacutebec il faut mettre les utilisateurs de cette information

en garde par rapport aux incertitudes associeacutees En effet les eacutecarts entre les reacuteanalyses

particuliegraverement pour les preacutecipitations liquides et sous forme de neige deacutemontrent agrave

quel point les incertitudes sur lrsquoinformation climatique du nord queacutebeacutecois demeurent

grandes Il nous est toujours impossible de favoriser lrsquoune ou lrsquoautre des reacuteanalyses

eacutetudieacutees en grande partie agrave cause du manque de donneacutees drsquoobservations qui pourraient

servir agrave valider les jeux de donneacutees Il faut donc utiliser lrsquoinformation preacutesenteacutee ici de

faccedilon prudente

Projet 20043

Projet 20043 viii

TABLE DES MATIEgraveRES

RENSEIGNEMENTS GEacuteNEacuteRAUX SUR LE PROJET II

REMERCIEMENTS III

SOMMAIRE EXEacuteCUTIF IV

TABLE DES MATIEgraveRES VIII

LISTE DES FIGURES X

LISTE DES TABLEAUX XIII

LISTE DES ABREacuteVIATIONS ET DES SIGLES XIV

CHAPITRE 1 INTRODUCTION 1

11 MISE EN CONTEXTE 1

12 OBJECTIFS 5

CHAPITRE 2 DONNEacuteES INDICATEURS CLIMATIQUES ET BIOCLIMATS 6

21 DONNEacuteES 6

22 INDICATEURS CLIMATIQUES 10

22 BIOCLIMATS 15

CHAPITRE 3 MEacuteTHODOLOGIE 19

31 PEacuteRIODE SEacuteLECTIONNEacuteE POUR LE CLIMAT DE REacuteFEacuteRENCE 19

32 SEacuteLECTION DES JEUX DE DONNEacuteES ndash TEMPEacuteRATURES ET PREacuteCIPITATIONS 19

321 Reacutesolution et vintage des jeux de donneacutees 19

322 Validation avec les donneacutees aux stations 20

33 SEacuteLECTION DES JEUX DE DONNEacuteES ndash COUVERT DE NEIGE 23

34 FORMATS DE PREacuteSENTATION DES INDICATEURS CLIMATIQUES 24

341 Cartographie 24

342 Tableau synthegravese et seacuteries temporelles 25

35 DISTRIBUTION DES BIOCLIMATS 25

CHAPITRE 4 REacuteSULTATS 26

Projet 20043

Projet 20043 ix

41 SEacuteLECTION DES JEUX DE DONNEacuteES ndash TEMPEacuteRATURES ET PREacuteCIPITATIONS 26

42 SEacuteLECTION DES JEUX DE DONNEacuteES ndash COUVERT DE NEIGE 28

43 DESCRIPTION DU CLIMAT DU PASSEacute REacuteCENT AU NUNAVIK 37

431 Tempeacuterature annuelle moyenne 40

432 Preacutecipitations totales annuelles 43

433 Longueur de la saison de croissance 46

434 Degreacutes-jours de croissance 51

435 Couvert de neige 54

44 BIOCLIMATS 58

CHAPITRE 5 EacuteTAT DES CONNAISSANCES DrsquoAUTRES VARIABLES CLIMATIQUES 61

51 LES VENTS 61

52 GLACES MARINES 63

53 REacuteGIME HYDRIQUE 65

CHAPITRE 6 EacuteVALUATION DU POTENTIEL DES REacuteANALYSES POUR LrsquoESTIMATION DES

INTENSITEacuteS DES PREacuteCIPITATIONS EXTREcircMES 68

CHAPITRE 7 DISCUSSION ET CONCLUSION 76

CHAPITRE 8 RECOMMANDATIONS 80

BIBLIOGRAPHIE 82

Projet 20043

Projet 20043 x

LISTE DES FIGURES

Figure 1 Stations meacuteteacuteorologiques du reacuteseau drsquoEnvironnement Canada pour lesquelles des donneacutees sont disponibles pour plus de 20 ans incluant lrsquoanneacutee 2010 3

Figure 2 Classification climatique du Queacutebec tireacutee de Gerardin et McKenney (2001) Notez que bien que la carte preacutesente 15 classes ces classes ont eacuteteacute regroupeacutees en 12 reacutegions climatiques selon la classification mondiale de Litynski 18

Figure 3 Distribution des 46 stations du reacuteseau MDDELCC disponibles dans la reacutegion agrave lrsquoeacutetude Seules les stations indeacutependantes en vert sont utiliseacutees pour la validation 22

Figure 4 Validation des donneacutees alternatives de tempeacuteratures mensuelles moyennes avec les donneacutees aux stations du MDDELCC Le lsquonrsquo indique le nombre de seacuteries observeacutees valides pour chaque jeu de donneacutees alternatives 30

Figure 5 Validation des donneacutees alternatives de preacutecipitations mensuelles moyennes avec les donneacutees aux stations du MDDELCC Le lsquonrsquo indique le nombre de seacuteries observeacutees valides pour chaque jeu de donneacutees alternatives 31

Figure 6 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion au nord approximativement du 59deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21 33

Figure 7 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 58deg et 59deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21 34

Figure 8 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 56deg et 58deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21 35

Figure 9 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 55deg et 56deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21 36

Figure 10 Le panneau du haut preacutesente la moyenne des tempeacuteratures moyennes annuelles (degC) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 41

Figure 11 Lrsquoeacutevolution des tempeacuteratures moyennes annuelles et mensuelles (degC) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 42

Figure 12 Le panneau du haut preacutesente la moyenne des preacutecipitations totales annuelles (mm) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 44

Projet 20043

Projet 20043 xi

Figure 13 Lrsquoeacutevolution des preacutecipitations totales annuelles et mensuelles (mm) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 45

Figure 14 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la longueur de la saison de croissance (jours) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2020 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 47

Figure 15 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date du deacutebut de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 48

Figure 16 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date de la fin de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 49

Figure 17 Lrsquoeacutevolution de la longueur du deacutebut et de la fin de la saison de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 50

Figure 18 Le panneau du haut preacutesente la moyenne du nombre annuel de degreacutes-jours de croissance calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 52

Figure 19 Lrsquoeacutevolution du nombre de degreacutes-jours annuel de de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 53

Figure 20 Le maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige (mm) calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg 55

Figure 21 La dureacutee du couvert de neige (seuil de 1 mm) calculeacutee agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg 56

Figure 22 Lrsquoeacutevolution du maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige du deacutebut de la fin et de la dureacutee de lrsquoenneigement calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra et de Brown-Derksen moyenneacutes pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 57

Figure 23 Classification des bioclimats eacutetablie sur la moyenne climatique de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFRS JRA55 MERRA) disponibles sur une grille de 50 km La classification suit les critegraveres eacutetablis par Litynski tels que preacutesenteacutes dans Gerardin et McKenney (2001) 60

Figure 24 Reacuteduction du couvert de glace ( par deacutecennie) pour la peacuteriode 1968-2010 dans lrsquoarctique canadien Seulement les tendances statistiquement significatives (α=005) sont montreacutees Adapteacutee de Derksen et al 2012 65

Projet 20043

Projet 20043 xii

Figure 25 Cartes du coefficient de la variabiliteacute temporelle des deacutebits annuels de 45 riviegraveres du Nord canadien pour (a) 1970ndash1990 (b) 1976ndash1996 (c) 1982ndash2002 et (d) 1970ndash2002 Les triangles pointant vers le haut (bas) indiquent une tendance positive (neacutegative) la taille des triangles indique lrsquoampleur du changement lorsque deacutetectable Les riviegraveres ameacutenageacutees par lrsquohomme (reacuteservoirs barrages diversion) sont indiqueacutees par des triangles vides 67

Figure 26 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses et aux stations 70

Figure 27 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations 72

Figure 28 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations 74

Figure 29 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 20 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations 75

Projet 20043

Projet 20043 xiii

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques observeacutees et interpoleacutees sur grille (tempeacuterature et preacutecipitation) 7

Tableau 2 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques de reacuteanalyses (tempeacuterature et preacutecipitation) 8

Tableau 3 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees interpoleacutees 9

Tableau 4 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees de reacuteanalyses 9

Tableau 5 Liste deacutefinition et formulation des indicateurs climatiques drsquointeacuterecirct 11

Tableau 6 Caracteacuteristiques sommaires de la classification de Litynski (tireacutees de Gerardin et McKenney 2001) 26

Tableau 7a Synthegravese des indicateurs climatiques agrave lrsquoeacutetude calculeacutes agrave partir des variables de tempeacuteratures et de preacutecipitations Les valeurs repreacutesentent la moyenne des quatre reacuteanalyses moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave de 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 lrsquoeacutecart-type de lrsquoensemble est donneacute entre parenthegraveses 38

Tableau 7 b Synthegravese des indicateurs climatiques relieacutes au couvert nival Les valeurs repreacutesentent la moyenne des jeux de donneacutees moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave du 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 Lrsquoeacutecart-type nrsquoest pas calculeacute eacutetant donneacute qursquoil nrsquoy a que deux jeux de donneacutees 40

Tableau 8 Liste et caracteacuteristiques des reacuteanalyses retenues 69

Tableau 9 Reacuteanalyse (ou paire de reacuteanalyses) offrant le meilleur accord avec les intensiteacutes aux stations apregraves post-traitement individuel (ou post-traitement par paire) 73

Projet 20043

Projet 20043 xiv

LISTE DES ABREacuteVIATIONS ET DES SIGLES

B2003 Brown 2003

CANGRD Canadian Gridded Temperature and Precipitation Anomalies

CFSR Climate Forecast System Reanalysis

CRU Climatic Research Unit

EC Environnement Canada

EEN Eacutequivalent en eau de la neige

ERA European ReAnalysis

GEV Generalized Extreme Value

GPCC Global Precipitation Climatology Centre

GPCP Global Precipitation Climatology Project

GISTEMP Goddard Institute for Space Studies Temperature Analysis

GlobSnow Global Snow Monitoring for Climate Research

HadCRU Hadley Center-Climatic Research Unit

JRA55 Japanese 55-year Reanalysis

MERRA Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications

MFFP Ministegravere des Forecircts de la Faune et des Parcs

MDDELCC Ministegravere du Deacuteveloppement durable de lrsquoEnvironnement et de la Lutte contre les Changements Climatiques

NARR North American Regional Reanalysis

NCEP National Centers for Environmental Prediction

NRCan Natural Resources Canda

20CR 20 th Century Reanalysis

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 1

CHAPITRE 1 INTRODUCTION

11 Mise en contexte

Le territoire nordique du Queacutebec possegravede un grand potentiel de deacuteveloppement

susceptible drsquoecirctre exploiteacute au cours des prochaines deacutecennies Pour bien encadrer ces

activiteacutes eacuteconomiques et les infrastructures qui les soutiennent il est important de

comprendre et caracteacuteriser le climat reacutegional actuel ainsi que son eacutevolution Ceci est aussi

primordial pour la protection de lrsquoenvironnement biophysique la peacuterenniteacute des

infrastructures existantes et lrsquoidentification des vulneacuterabiliteacutes socio-eacuteconomiques de la

reacutegion

Le changement du climat a deacutejagrave commenceacute agrave provoquer des impacts biophysiques

importants dans le nord du Queacutebec Une analyse approfondie de ces impacts est

preacutesenteacutee dans le livre publieacute par ArcticNet Le Nunavik et le Nunatsiavut de la science

aux politiques publiques (Allard et Lemay 2013) Par exemple un impact bien connu est

celui lieacute agrave la deacutegradation du pergeacutelisol et les conseacutequences pour les infrastructures (Allard

et Lemay 2013 chap6) La dynamique de la veacutegeacutetation est aussi en eacutevolution ceci devrait

se poursuivre dans le futur et entraicircner une augmentation de la couverture veacutegeacutetale et

de la hauteur drsquoespegraveces arbustives eacuterigeacutees (Allard et Lemay 2013 chap8) Les projections

climatiques futures suggegraverent la venue de nouveaux impacts par exemple lrsquoeacuterosion des

cocirctes associeacutee aux reacutegimes de tempecirctes qui provoquent une augmentation des risques

de surcotes les changements au reacutegime hydrologique avec une augmentation du deacutebit

annuel moyen (Guay et al 2015) ce qui pourrait entraicircner des impacts au niveau du

drainage dans les villages ainsi qursquoune augmentation des risques naturels

La modification de lrsquoenvironnement biophysique amplifie aussi les vulneacuterabiliteacutes socio-

eacuteconomiques les infrastructures existantes et agrave construire ont tregraves souvent un caractegravere

critique dans la reacutegion et leur deacutefaillance peut provoquer des conseacutequences graves pour

la population lrsquoaccegraves maritime accru gracircce au prolongement de la saison sans glace

pourrait exacerber des conflits drsquousage la gestion de lrsquoeau potable et des eaux useacutees

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 2

pourrait ecirctre complexifieacutee dans un contexte ougrave lrsquoenvironnement naturel change et

finalement le mode de vie et la culture des reacutesidents de la reacutegion tregraves deacutependants des

ressources et de lrsquoenvironnement naturel seront aussi affecteacutes

Lrsquoidentification et lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes lieacutees au climat de mecircme que la recherche

de solutions drsquoadaptation pour faire face agrave son changement requiegraverent des donneacutees sur

le climat reacutecent en premier lieu puis sur le climat futur Or pour caracteacuteriser le climat

reacutecent la disponibiliteacute de seacuteries de donneacutees drsquoobservations suffisamment longues et bien

reacuteparties sur le Queacutebec nordique srsquoavegravere un enjeu majeur En effet alors qursquoon peut

compter depuis longtemps sur un reacuteseau de stations meacuteteacuteorologiques relativement

dense dans le sud du Queacutebec celui du nord est peu dense et principalement localiseacute le

long de la cocircte (figure 1) Plusieurs projets de recherche sur le climat ont drsquoailleurs eacuteteacute

confronteacutes agrave ces lacunes Par exemple dans le livre drsquoArcticNet citeacute plus haut les analyses

climatiques des derniegraveres deacutecennies ont en grande partie eacuteteacute limiteacutees aux six stations

meacuteteacuteorologiques du reacuteseau drsquoEnvironnement Canada disponibles dans la reacutegion (Brown

et Lemay 2013)

Afin de pallier la rareteacute des observations dans la reacutegion nordique il est possible de

compter sur quelques jeux de donneacutees alternatifs soient les donneacutees interpoleacutees par

krigeage des stations existantes ainsi que les donneacutees de reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 3

Figure 1 Stations meacuteteacuteorologiques du reacuteseau drsquoEnvironnement Canada pour lesquelles des donneacutees sont disponibles pour plus de 20 ans incluant lrsquoanneacutee 2010

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 4

Le krigeage consiste agrave reacutegionaliser par interpolation spatiale une variable mesureacutee aux

stations meacuteteacuteorologiques par exemple la tempeacuterature en utilisant une autre variable

explicative par exemple lrsquoeacuteleacutevation La qualiteacute de ce type de donneacutees deacutepend du nombre

de stations meacuteteacuteorologiques et de le la qualiteacute de leurs donneacutees ainsi que de la meacutethode

drsquointerpolation Deux points sont importants ici Premiegraverement la reacutesolution spatiale de

ces types de donneacutees peut varier grandement reacutesultant en des grilles de quelques

kilomegravetres de cocircteacute agrave des centaines de kilomegravetres et il peut ecirctre difficile de trouver une

reacutesolution spatiale assez fine pour bien repreacutesenter le climat reacutegional Deuxiegravemement les

donneacutees sont disponibles sur diffeacuterentes eacutechelles de temps allant drsquoune base journaliegravere

agrave mensuelle La base mensuelle offre moins drsquoattrait puisqursquoelle limite la varieacuteteacute

drsquoindicateurs climatiques qui peuvent ecirctre estimeacutes plusieurs drsquoentre eux neacutecessitant des

donneacutees quotidiennes (par exemple cumul de degreacutes-jour longueur de saison de gel de

croissance etc)

La reacuteanalyse est une meacutethode qui consiste agrave combiner un modegravele de preacutevision

meacuteteacuteorologique et des observations existantes pour produire geacuteneacuteralement pour

lrsquoensemble du globe des archives drsquoun grand nombre de variables atmospheacuteriques et

oceacuteaniques sur des grilles agrave une reacutesolution temporelle de quelques heures pour plusieurs

deacutecennies du passeacute Ceci srsquoeffectue agrave lrsquoaide drsquoun modegravele de preacutevision meacuteteacuteorologique

ainsi qursquoun algorithme drsquoassimilation des donneacutees pour lesquels il importe de fixer des

reacutesolutions horizontale et verticale qui demeurent uniformes pour toute la peacuteriode

revisiteacutee De nouvelles sources drsquoobservations peuvent mecircme ecirctre inteacutegreacutees agrave la

proceacutedure ce qui permet drsquoameacuteliorer la repreacutesentation du climat Ce travail est

geacuteneacuteralement fait pour des peacuteriodes ougrave les reacuteseaux drsquoobservations sont varieacutes denses et

fiables Les reacuteanalyses offrent plusieurs avantages notamment elles peuvent couvrir

plusieurs deacutecennies elles sont souvent disponibles sur des reacutesolutions spatiales

relativement fines et avec des pas de temps journaliers (ou mecircme plus court)

Les donneacutees de reacuteanalyses diffegraverent entre elles sur plusieurs aspects Drsquoabord bien

qursquoelles integravegrent diffeacuterentes donneacutees drsquoobservations ces derniegraveres varient selon leur

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 5

provenance allant de radiosondages aeacuterologiques de stations meacuteteacuteorologiques de

surface de satellites de radars etc Leurs reacutesolutions tout comme leurs seacutelections

drsquoobservations varient eacutegalement Finalement les reacuteanalyses sont issues de modegraveles de

preacutevisions diffeacuterents qui nrsquoutilisent pas les mecircmes scheacutemas drsquoassimilation De maniegravere

geacuteneacuterale les variables pour lesquelles il nrsquoexiste pas drsquoobservations preacutesentent

potentiellement les plus grandes dispariteacutes car elles sont deacutetermineacutees uniquement par

le modegravele de preacutevision

Devant la disponibiliteacute des diffeacuterentes sources de donneacutees il est possible drsquoenvisager de

combiner les jeux de donneacutees afin de calculer une marge drsquoerreur autour du climat

nordique reacutecent et de le caracteacuteriser de maniegravere adeacutequate pour soutenir les analyses sur

les vulneacuterabiliteacutes les impacts et les strateacutegies drsquoadaptation aux changements climatiques

12 Objectifs

Le mandat drsquoOuranos pour ce projet eacutetait par conseacutequent centreacute sur la caracteacuterisation du

climat reacutecent sur le territoire nordique queacutebeacutecois au nord du 55e parallegravele en analysant

les jeux de donneacutees disponibles

Les objectifs speacutecifiques eacutetaient les suivants

1 Ameacuteliorer le niveau de connaissance du climat du Nunavik et de sa variabiliteacute

spatiale et temporelle

2 Produire des cartes et des tableaux synthegraveses du climat reacutecent pour diffeacuterents

indicateurs

3 Produire des cartes synthegraveses agrave fine eacutechelle exposant une seacutelection drsquoindicateurs

cleacutes

4 Identifier les zones ougrave les marges drsquoerreur sur la connaissance du climat reacutegional

sont les plus importantes

5 Eacutevaluer le potentiel des donneacutees alternatives (reacuteanalyses) pour lrsquoestimation des

quantiles de pluies extrecircmes

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 6

6 Fournir un eacutetat des connaissances sur drsquoautres variables drsquointeacuterecirct (reacutegime des

vents hydrologie et couvert de glace)

7 Proposer des recommandations pour des travaux subseacutequents

Il faut noter que tous les objectifs agrave lrsquoexception du cinquiegraveme eacutetaient sous la

responsabiliteacute du consortium Ouranos et sont abordeacutes en deacutetail dans le preacutesent rapport

Lrsquoobjectif drsquoeacutevaluer le potentiel des donneacutees alternatives (reacuteanalyses) pour lrsquoestimation

des quantiles de pluies extrecircmes eacutetait quant agrave lui confieacute agrave lrsquoeacutequipe de recherche drsquoAlain

Mailhot de lrsquoINRS-ETE Un compte-rendu des meacutethodes utiliseacutees et des principaux

reacutesultats est preacutesenteacute au chapitre 6 du preacutesent rapport alors que les informations plus

deacutetailleacutees font lrsquoobjet drsquoun document technique (Tome 1)

CHAPITRE 2 DONNEacuteES INDICATEURS CLIMATIQUES ET BIOCLIMATS

21 Donneacutees

Tel que mentionneacute plus haut un des principaux objectifs de ce projet eacutetait drsquoeacutevaluer la

possibiliteacute drsquoutiliser des jeux de donneacutees alternatifs soient les donneacutees de stations

meacuteteacuteorologiques interpoleacutees sur grilles ou les reacuteanalyses pour pallier au manque de

stations meacuteteacuteorologiques dans le nord queacutebeacutecois Plusieurs bases de donneacutees de

tempeacuteratures et de preacutecipitations offraient un potentiel elles sont preacutesenteacutees aux

tableaux 1 (donneacutees interpoleacutees sur grille) et 2 (reacuteanalyses) tandis que les tableaux 3 et

4 preacutesentent les jeux de donneacutees disponibles pour le couvert nival

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 7

Tableau 1 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques observeacutees et interpoleacutees sur grille (tempeacuterature et preacutecipitation)

Nom Peacuteriode Reacutesolution

spatiale Domaine Variables

Pas de temps

Reacutefeacuterences

CLIMATOLOGIE 1925-

preacutesent Observations Queacutebec

Tmax Tmin

Tmoy PCP Quotidien

MDDELCC 2014

CANGRD 1900-2010

50 km polaire steacutereacuteographi

que Canada

Tmoy

PCP Mensuel

Zhang et al 2000

CRU TS31 1901-

preacutesent 05deg lat-lon

global terrestre

Tmoy

PCP Mensuel

Harris et al 2013

Willmott-Matsuura

1900-2010

05deg lat-lon global

terrestre

Tmoy

PCP Mensuel

Willmott et Matsuura

1995

GPCC v6 1900-2010

05deg lat-lon global

terrestre PCP Mensuel

Schneider et al 2013

GPCP v2 1979-

preacutesent 25deg lat-lon global PCP Mensuel

Adler et al 2003

HadCRUT3v 1850-

preacutesent 5deg lat-lon global

Anomalie Tmoy

Mensuel Brohan et al

2006

CRUTEM4v 1850-

preacutesent 5deg lat-lon

global terrestre

Anomalie Tmoy

Mensuel Jones et al

2012

GISTEMP 1850-

preacutesent 1deg lat-lon global

Anomalie Tmoy

Mensuel Hansen et al

2010

NRCan 1950-2014

10 km Canada Tmoy

PCP Quotidien

Hutchinson et al 2009

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 8

Tableau 2 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques de reacuteanalyses (tempeacuterature et preacutecipitation)

Nom Peacuteriode Reacutesolution

spatiale Domaine Variables Reacutefeacuterences

NCEP2 1979-

preacutesent 25deg lat-lon Global TmoyPCP

Kanamitsu et al 2002

NARR 1979-

preacutesent 32 km

Ameacuterique du Nord

regional TmoyPCP

Mesinger et al 2006

MERRA 1979-

preacutesent 05deg lat

067deg lon Global TmoyPCP

Rienecker et al 2011

ERA-Interim 1979-

preacutesent 075deg lat-lon Global TmoyPCP

Dee et al 2011

ERA40 1958 -2002 125deg lat-lon Global TmoyPCP Uppala et al

2005

JRA25 1979-2007 125deg lat-lon Global TmoyPCP Onogi et al

2007

CFSR 1979-2009 ~38 km Global TmoyPCP Saha et al

2010

20CR 1871-2010 2deg lat-lon Global TmoyPCP Compo et al

2011

Note Tous ces jeux de donneacutees sont disponibles agrave un pas de temps quotidien

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 9

Tableau 3 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees interpoleacutees

Nom Peacuteriode Reacutesolution Domaine Pas de temps

Reacutefeacuterences

CLIMATOLOGIE 1965-2005 Observations Stations quotidien MDDELC 2014

B2003 1979-1997 30 km Ameacuterique du

nord quotidien

Brown et al 2003

GlobSnow 1979-2012 25 km Global quotidien Takala et al

2011

CMC snow depth analysis

1999-2012 30 km Heacutemisphegravere

nord quotidien

Brown et Brasnett 2010

Tableau 4 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees de reacuteanalyses

Nom Peacuteriode Reacutesolution Domaine Pas de temps Reacutefeacuterences

MERRA 1980-2012 75 km-

reacuteanalyse Global quotidien

Rienecker et al 2011

ERA-interim 1980-2012 75 km-

reacuteanalyse Global quotidien

Dee et al 2011

CFSR 1979-2009 ~38 km Global quotidien Saha et al 2010

NCEP reconstruction

1948-2004

50 km polaire

steacutereacuteographique

Queacutebec quotidien Brown 2010

Brown-Derksen 1979-2012 75 km

reacuteanalyse (ERA-interim)

Heacutemisphegravere nord (nord

du 30deg) quotidien

Brown et Derksen (2013)

Liston-Hiemstra 1979-2009 10 km x 10 km

Heacutemisphegravere nord (nord du 50degN)

quotidien Liston et Hiemstra

(2011)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 10

Il faut preacuteciser que les deux derniers jeux de donneacutees du tableau 4 (Brown-Derksen et

Liston-Hiemstra) diffegraverent des autres reacuteanalyses agrave lrsquoeacutetude car elles utilisent en fait une

reacuteanalyse afin de piloter un modegravele de neige La seacuterie Brown-Derksen utilise la reacuteanalyse

ERA-Interim comme pilote tandis que la seacuterie Liston-Hiemstra utilise MERRA

22 Indicateurs climatiques

La caracteacuterisation du climat au nord de 55deg est baseacutee sur les variables de tempeacuteratures

preacutecipitations et neige au sol auxquelles srsquoajoute un grand nombre drsquoindicateurs

climatiques calculeacutes agrave partir des trois variables de base Ces indicateurs permettent de

faire des liens entre le climat et des probleacutematiques appliqueacutees Notons qursquoune premiegravere

liste de variables et drsquoindicateurs a eacuteteacute eacutetablie dans la proposition de projet en

collaboration avec le MFFP et le comiteacute de suivi alors que de nouveaux indicateurs se

sont ajouteacutes en cours de projet Ces ajouts sont le fruit drsquoeacutechanges avec certains membres

du comiteacute de suivi et collaborateurs du projet Le tableau 5 preacutesente tous les indicateurs

agrave lrsquoeacutetude ainsi que leurs deacutefinitions et les formules utiliseacutees pour les calculer

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 11

Tableau 5 Liste deacutefinition et formulation des indicateurs climatiques drsquointeacuterecirct

Indicateur Deacutefinition Formule

Tempeacuterature moyenne annuelle

Moyenne annuelle des tempeacuteratures moyennes

quotidiennes

Tmoyann = N

TmoyN

i

j

Tmoyj Tempeacuterature moyenne de chaque journeacutee (j)

N Nombre de jours dans une anneacutee

Tempeacuterature moyenne mensuelle

Moyenne mensuelle des tempeacuteratures moyennes

quotidiennes

Tmoymois= Nmen

TmoyNmen

i

j

Tmoyj Tempeacuterature moyenne de chaque journeacutee (j)

Nmois Nombre de jours dans un mois

Deacutebut de la saison sans gel (printanier)

Le premier jour suivant lrsquohiver ougrave la tempeacuterature minimale quotidienne est infeacuterieure ou eacutegale agrave un seuil de

tempeacuterature geacutelive Tgel selon une moyenne mobile de 10 jours

DDGTgel = max jTminj le Tgel

Tgel =0 degC

Fin de la saison sans gel (automnal)

Le premier jour de lrsquoautomne ougrave la tempeacuterature minimale quotidienne est infeacuterieure ou eacutegale agrave un seuil de

tempeacuterature geacutelive Tgel selon une moyenne mobile de 10 jours

DPGTgel = min jTminj le Tgel

Tgel =0 degC

Longueur de la saison sans gel

Le nombre de jours entre le premier et le dernier gel de lrsquoanneacutee

(voir 2 deacutefinitions preacuteceacutedentes) selon un seuil Tgel

LSsgel = DPGTgel ndash DDGTgel

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 12

Nombre mensuel de gel-deacutegel

Les journeacutees avec un eacuteveacutenement de geldeacutegel sont celles ougrave la

tempeacuterature oscille autour de 0 ˚C en 24 heures Plus speacutecifiquement

un eacuteveacutenement quotidien de gel-deacutegel est observeacute lorsque Tmin de la journeacutee est infeacuterieure agrave 0 ˚C et Tmax de la mecircme journeacutee est supeacuterieure

agrave 0 ˚C

Gel-Deacutegelmois=

)C0()C01 (

iTneti

iTx

Nmois

Txi Tempeacuterature maximum quotidienne pour une peacuteriode de 24 heures

Tni Tempeacuterature minimum quotidienne pour une peacuteriode de 24 heures

i une journeacutee donneacutee

Nmois Nombre de jours dans un mois

Degreacutes jours de de gel et de deacutegel mensuel

Cumul du nombre de degreacutes au-dessus de 0 ˚C et cumul du nombre de degreacutes-jours au-dessous de 0 ˚C

DJDGmois=

Nmois

iTbaseiTmoy

10

DJGmois=

Nmois

iiTmoyTbase

10

Tmoyi Tempeacuterature moyenne du jour i

Tbase Tempeacuterature de base (0 degC)

i une journeacutee donneacutee

Nmois Nombre de jours dans un mois

Degreacutes-jours de croissance

Lrsquoeacutecart en degreacutes Celsius qui seacutepare la tempeacuterature moyenne

quotidienne drsquoune valeur de base de 5˚C Si la valeur est eacutegale ou

infeacuterieure agrave 5˚C la journeacutee agrave zeacutero degreacute-jour de croissance Les

valeurs quotidiennes de degreacute-jours sont cumuleacutees sur une base

annuelle

DJC = )365

15(

iTbaseiTmoyMas

DJC Le nombre total de degreacutes-jours de croissance par anneacutee

Tmoyi La tempeacuterature moyenne du jour i

Tbase La tempeacuterature de base de 5degC

i une journeacutee donneacutee

Deacutebut de la saison de croissance

La saison de croissance deacutebute lorsque la tempeacuterature

quotidienne moyenne est eacutegale ou supeacuterieure agrave 5 degC pendant 5 jours conseacutecutifs agrave partir du 1er mars

(Cette deacutefinition est utiliseacutee pour deacutefinir les bioclimats du Queacutebec)

DSC = min jTC5j gt 5 degC

1198791198625119895 = (119879119898119900119910(119895 minus 4) +119879119898119900119910(119895 minus 3) + 119879119898119900119910(119895 minus 2) +

119879119898119900119910(119895 minus 1) + 119879119898119900119910119895)5

j jour julien 60

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 13

TC5 tempeacuterature quotidienne au-dessus de 5degC

Fin de la saison de croissance

La saison de croissance se termine quand la tempeacuterature quotidienne

moyenne est infeacuterieure agrave -2 degC agrave partir du 1er aoucirct (Cette deacutefinition

est utiliseacutee pour deacutefinir les bioclimats du Queacutebec)

FSC = Fin de la saison de croissance

FSC = min kTk lt -2 degC

k jour julien 213

Longueur de la saison de croissance

Voir les deux deacutefinitions preacuteceacutedentes

LSC = DSC - FSC

LSC La longueur de la saison de croissance

DSC = Deacutebut de la saison de croissance

FSC = Fin de la saison de croissance

Peacuteriode ougrave la tempeacuterature oscille autour de 0 degC

Nombre de jours ougrave la tempeacuterature passe au-dessus et au-dessous de

zeacutero durant les peacuteriodes qui preacutecegravedent et qui suivent une

peacuteriode de gel en continu (soit agrave lrsquoautomne et au printemps) La peacuteriode de gel en continu est

deacutefinie comme la peacuteriode la longue de lrsquoanneacutee (juillet agrave juillet) ougrave une moyenne mobile de 30 jours des tempeacuteratures reste sous un seuil

de 0 degC

Automne

Automn0 = DGdcont - DPGTgel

Printemps

Print0 = DDGTgel - DGfcont

DPGTgel = Date du premier gel agrave lrsquoautomne

DDGTgel = Date du dernier gel au printemps

DGdcont = Date du deacutebut du gel en continu

DGfcont = Date de la fin du gel en continu

Tgel = 0 degC

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 14

Quantiteacute de preacutecipitations annuelles

Accumulation des preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui

tombent sous forme de pluie et de neige au courant drsquoune anneacutee

Ptotalesann = N

j

jPt

Ptj Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de pluie

et de neige

N le nombre total de jours dans une anneacutee

Quantiteacute de preacutecipitations mensuelles

Accumulations de preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui

tombent sous forme de pluie et de neige au courant drsquoun mois

Ptotalesmois = Nmen

j

jPt

Pti Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de pluie

et de neige

Nmois le nombre total de jours dans un mois

Quantiteacute de preacutecipitations liquides et solides mensuelles

Accumulations de preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui

tombent sous forme de pluie ou de neige au courant drsquoun mois

Pliquidemois = Nmen

j

jPl

Psolidemois = Nmen

j

jPs

Pli Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de pluie

Pli Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de neige

Nmois le nombre total de jours dans un mois

Type de preacutecipitation (fraction neige)

Preacutecipitations quotidiennes (mm) annuelles totales qui tombent sous

forme de neige par rapport aux preacutecipitations quotidiennes (mm)

annuelles totales

Fractioneauneige =

N

j

j

N

j

j

Ptotales

Pneige

Ptotalesj Preacutecipitations quotidiennes totales en mm

Pneigej Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme

de neige

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 15

N le nombre total de jours dans une anneacutee

Deacutebut du couvert de neige

Premier jour ougrave lrsquoeacutepaisseur de la neige accumuleacutee au sol est au-

dessus drsquoun seuil donneacute

DCneige = min jNsol gtNdeacutebut

Ndeacutebut 5 mm en EEN

Fin du couvert de neige

Premier jour ougrave lrsquoeacutepaisseur de la neige accumuleacutee au sol est en

dessous drsquoun seuil donneacute apregraves le 1er mars

FCneige = max jNsol ltNfin

Nfin 5 mm en EEN

Dureacutee du couvert de neige

Nombre de jours entre le deacutebut et la fin du couvert de neige

LDCneige = DCneige ndash FCneige

Maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige (EEN)

Lrsquoeacutequivalent en eau de lrsquoaccumulation maximale de neige

durant une anneacutee

EENmax = max(Pneige Densiteacuteneige)

Pneige = Preacutecipitations de neige

Densiteacuteneige = Densiteacute de la neige soit la masse de la neigevolume occupeacute

(souvent 10 aux stations)

22 Bioclimats

Une bonne information cartographique drsquoun territoire est un outil souvent indispensable

afin de proceacuteder agrave lrsquoameacutenagement de ce territoire et eacutevaluer ses capaciteacutes et sensibiliteacutes

eacutecologiques Au Queacutebec trois principales ressources sont disponibles agrave cette fin La

premiegravere est le cadre eacutecologique de reacutefeacuterence (CER) du ministegravere du Deacuteveloppement

durable de lrsquoEnvironnement et de la Lutte contre les changements climatiques

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 16

(MDDELCC) aussi communeacutement appeleacute le cadre eacutecologique du Queacutebec (CERQ1) Il srsquoagit

drsquoune classification cartographique fondeacutee principalement sur les formes de terrains sur

leur organisation spatiale et sur la configuration du reacuteseau hydrographique Ces variables

eacutecologiques sont dites permanentes crsquoest-agrave-dire qursquoelles ne changent pas ou tregraves peu

dans le temps La deuxiegraveme est le systegraveme hieacuterarchique de classification eacutecologique du

territoire du MFFP (httpswwwmffpgouvqccaforetsinventaireinventaire-zones-

cartejsp) Cette cartographie deacutetaille les diffeacuterentes zones de veacutegeacutetation du territoire

queacutebeacutecois

Une troisiegraveme ressource particuliegraverement utile pour la planification du territoire est la

cartographie des bioclimats du Queacutebec (Gerardin et McKenney 2001) Il existe plusieurs

classifications mondiales des bioclimats celle utiliseacutee au Queacutebec est baseacutee sur la meacutethode

de Litynski (1988) fondeacutee sur la tempeacuterature moyenne annuelle (C) les preacutecipitations

totales annuelles (mm) et la dureacutee de la saison de croissance (jours) Une seule

cartographie des bioclimats du Queacutebec a eacuteteacute effectueacutee jusqursquoici soit en 2001 par Gerardin

et McKenney2 Cet exercice reposait sur une interpolation spatiale de donneacutees

climatiques des stations meacuteteacuteorologiques du MDDELCC pour la peacuteriode 1966-1996

Gerardin et McKenney ont en premier lieu effectueacute une cateacutegorisation du climat

queacutebeacutecois baseacutee sur neuf variables climatiques reacutesultant en une classification en 15

reacutegions climatiques (figure 2) Agrave la suite de cette classification un regroupement a eacuteteacute

effectueacute agrave lrsquoaide de trois variables climatiques selon la classification mondiale de Litynski

reacutesultant en un deacutecompte final de 12 classes preacutesenteacutees en haut agrave gauche sur la figure 2

La reacutevision de la carte des bioclimats dans le cadre du preacutesent projet permettra non

seulement drsquoactualiser la classification avec une information climatique plus reacutecente

tenant compte de lrsquoeacutevolution du climat (1981-2010) mais aussi drsquoinclure de nouvelles

sources de donneacutees qui pourraient permettre de raffiner la distribution des bioclimats

1 Pour en savoir plus sur le CER voir le site httpwwwmddelccgouvqccabiodiversitecadre-ecologiquerapportscer_partie_1pdf 2 Pour en savoir plus sur la classification climatique du Queacutebec voir le site httpwwwmddelccgouvqccachangementsclassification

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 17

Quatre bioclimats sont identifieacutes pour la reacutegion agrave lrsquoeacutetude au nord du 55deg La zone la plus

au nord est caracteacuteriseacutee par des tempeacuteratures polaires (-94 agrave -60 degC) un reacutegime de

preacutecipitations semi-aride (250 agrave 469 mm) et une saison de croissance tregraves courte (90 agrave

119 jours) La zone la plus au sud du Nunavik est caracteacuteriseacutee par des tempeacuteratures

subpolaires froides (-59 agrave -15 degC) par des preacutecipitations modeacutereacutees (470 agrave 799 mm) et

par une saison de croissance tregraves courte (90 agrave 119 jours) La troisiegraveme zone qui se situe

dans la portion est de la zone drsquoeacutetude en bordure avec le Labrador est caracteacuteriseacutee par

des tempeacuteratures polaires (-94 agrave -60 degC) par un reacutegime de preacutecipitations modeacutereacutees (470

agrave 799 mm) et par une saison de croissance courte (120 agrave 149 jours)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 18

Figure 2 Classification climatique du Queacutebec tireacutee de Gerardin et McKenney (2001) Notez que bien que la carte preacutesente 15 classes ces classes ont eacuteteacute regroupeacutees en 12 reacutegions climatiques selon la classification mondiale de Litynski

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 19

CHAPITRE 3 MEacuteTHODOLOGIE

31 Peacuteriode seacutelectionneacutee pour le climat de reacutefeacuterence

La peacuteriode de temps retenue dans cette eacutetude pour deacutecrire le climat de reacutefeacuterence du

Nunavik va de 1981 agrave 2010 Ce choix deacutecoule en partie du fait que les donneacutees de

reacuteanalyses seacutelectionneacutees ne sont disponibles qursquoagrave compter de 1979 (tableau 2) De plus

cette peacuteriode repreacutesente lrsquohorizon temporel sur lequel les normales climatiques sont

maintenant calculeacutees selon les recommandations de lrsquoOrganisation Meacuteteacuteorologique

Mondiale (OMM) Elle est par exemple utiliseacutee par le MDDELCC pour cartographier les

normales climatiques du Queacutebec qui sont disponibles en ligne sur le site de surveillance

du climat (httpwwwmddelccgouvqccaclimatnormales )

32 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash tempeacuteratures et preacutecipitations

Le premier objectif de ce projet eacutetait drsquoeacutevaluer la pertinence et lrsquoutiliteacute des diffeacuterents jeux

de donneacutees disponibles sur la reacutegion du Nunavik Les jeux de donneacutees diffegraverent entre

autres par leurs reacutesolutions temporelles et spatiales et certaines drsquoentre elles pouvaient

srsquoaveacuterer moins inteacuteressantes pour une analyse du climat sur le nord du Queacutebec De plus

la repreacutesentativiteacute des donneacutees par rapport aux stations drsquoobservations nrsquoest pas

forceacutement eacutequivalente et elle se devait drsquoecirctre eacutevalueacutee agrave la piegravece La seacutelection finale des

jeux de donneacutees pour lrsquoanalyse et la cartographie des indicateurs srsquoest faite en deux

grandes eacutetapes

321 Reacutesolution et vintage des jeux de donneacutees

Premiegraverement les donneacutees sur des grilles ayant des tuiles de plus de 100 km de cocircteacute ont

eacuteteacute eacutelimineacutees puisqursquoune telle reacutesolution geacutenegravere seulement deux ou trois tuiles sur la

reacutegion agrave lrsquoeacutetude ce qui srsquoavegravere tregraves peu avantageux comparativement aux jeux de donneacutees

agrave plus fine reacutesolution Cette eacutetape a conduit agrave lrsquoeacutelimination des donneacutees interpoleacutees

suivantes GPCP v2 HadCRUT3v CRUTEM4v GISTEMP ainsi que des reacuteanalyses NCEP2 et

20CR Deuxiegravemement la seacuterie GPCCv6 qui nrsquooffre que des donneacutees de preacutecipitations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 20

mensuelles a aussi eacuteteacute retireacutee compte tenu du faible nombre drsquoindices climatiques

drsquointeacuterecirct pouvant ecirctre calculeacutes avec ces donneacutees

Suite agrave ce premier tri nous avons retrancheacute les donneacutees de reacuteanalyses provenant

drsquoanciennes versions Ce faisant la seacuterie NARR a eacuteteacute eacutelimineacutee car elle est maintenant

remplaceacutee par la seacuterie CFSR On note que le jeu de donneacutees NCEP2 deacutejagrave eacutelimineacute agrave cause

de sa reacutesolution spatiale est aussi doreacutenavant remplaceacute par CFSR Le jeu de donneacutees

ERA40 est aussi eacutelimineacute puisqursquoil repreacutesente une version anteacuterieure agrave la seacuterie ERA-Interim

et qursquoil offre une couverture de donneacutees plus discontinue ainsi qursquoune reacutesolution

grossiegravere lorsque compareacute agrave la version plus reacutecente (Rapaic et al 2015) Enfin le jeu de

donneacutees JRA25 a eacuteteacute remplaceacute par une version plus reacutecente soit JRA55

322 Validation avec les donneacutees aux stations

Lrsquoeacutetape finale de seacutelection des jeux de donneacutees consistait agrave valider chacun des jeux de

donneacutees avec les donneacutees aux stations meacuteteacuteorologiques du reacuteseau CLIMATOLOGIE du

MDDELCC

Pour cette comparaison des donneacutees quotidiennes de tempeacuteratures et de preacutecipitations

eacutetaient disponibles pour 46 stations (figure 3) Parmi cet ensemble les donneacutees de quatre

stations sont partageacutees avec Environnement Canada et sont utiliseacutees pour construire les

fichiers de donneacutees interpoleacutees (ex CANDGRD et NRCan) Par conseacutequent elles ne

peuvent pas ecirctre consideacutereacutees indeacutependantes de ces jeux de donneacutees et ecirctre utiliseacutees

comme critegravere de validation

Bien que les donneacutees quotidiennes de 42 stations meacuteteacuteorologiques demeuraient

disponibles plusieurs seacuteries nrsquoeacutetaient pas complegravetes et ne couvraient pas neacutecessairement

les mecircmes anneacutees Des critegraveres de seacutelection ont ducirc ecirctre imposeacutes afin de trouver des seacuteries

aux stations dites laquovalidesraquo Le premier critegravere consistait agrave conserver uniquement les

anneacutees ayant moins de 20 de donneacutees manquantes pour une peacuteriode drsquoenregistrement

annuelle Ensuite une seacuterie valide a eacuteteacute deacutefinie comme une seacuterie ayant au moins dix

anneacutees valides qursquoelles soient conseacutecutives ou non et qui recoupaient les anneacutees

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 21

disponibles pour les diffeacuterents jeux de donneacutees Le but eacutetait de maximiser le nombre de

seacuteries aux stations qui pouvait ecirctre utiliseacute pour la validation La reacutesultante est donc un

ensemble de stations ayant des seacuteries valides speacutecifiques agrave chacun des jeux de donneacutees

interpoleacutees et de reacuteanalyses En effet le nombre de seacuteries valides nrsquoest pas

neacutecessairement le mecircme pour chacune des stations et il diffegravere aussi deacutependamment du

jeu de donneacutees avec lequel les seacuteries valides sont compareacutees

Une fois les seacuteries valides obtenues elles ont eacuteteacute compareacutees au point de grille le plus pregraves

pour chacun des jeux de donneacutees alternatives Trois indicateurs couramment utiliseacutes pour

comparer des donneacutees de stations agrave des donneacutees alternatives ont eacuteteacute calculeacutes Le premier

est le coefficient de correacutelation (r) le deuxiegraveme est lrsquoerreur quadratique moyenne (Root

Mean Square Error RMSE) et le troisiegraveme est lrsquoeacutecart-type normaliseacute soit lrsquoeacutecart-type du

jeu de donneacutees diviseacute par lrsquoeacutecart-type des donneacutees stations (σjeuσstation) Les

comparaisons sont faites agrave partir des valeurs de tempeacuteratures et de preacutecipitations

mensuelles moyennes

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 22

Figure 3 Distribution des 46 stations du reacuteseau MDDELCC disponibles dans la reacutegion agrave lrsquoeacutetude Seules les stations indeacutependantes en vert sont utiliseacutees pour la validation

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 23

33 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash couvert de neige

Lrsquoanalyse des bases de donneacutees du couvert nival nrsquoa pas suivi exactement la mecircme

meacutethodologie que celle utiliseacutee pour les donneacutees de tempeacuteratures et de preacutecipitations

Le premier tri baseacute sur la reacutesolution spatiale et temporelle des jeux de donneacutees est resteacute

le mecircme Ce processus a permis drsquoeacuteliminer la seacuterie NCEP disponible sur une grille de

200 km De plus les seacuteries B2003 HQ et CMC (snow depth analysis) ont eacuteteacute eacutelimineacutees ducirc

au manque de donneacutees sur la peacuteriode de reacutefeacuterence agrave lrsquoeacutetude

Lrsquoeacutetape consistant agrave comparer les jeux de donneacutees sur grille aux donneacutees aux stations nrsquoa

pas eacuteteacute effectueacutee pour le couvert de neige car il a eacuteteacute deacutemontreacute que ce dernier est

beaucoup trop heacuteteacuterogegravene sur le territoire (Mudryk et al 2015) Autrement dit une

valeur agrave une station ne peut repreacutesenter adeacutequatement une valeur moyenneacutee sur un

point de grille car lrsquoaccumulation de neige peut varier de faccedilon tregraves importante sur

quelques megravetres La validation des donneacutees sur grille devrait ainsi reposer sur plusieurs

mesures agrave lrsquointeacuterieur drsquoun point de grille chose impossible dans le cas preacutesent

De plus dix stations de reacuteseau du MDDELCC offraient des donneacutees de neige sur le

territoire agrave lrsquoeacutetude Par contre de ces dix stations seulement deux stations avaient des

seacuteries disponibles qui 1) correspondaient aux mecircmes anneacutees que celles disponibles dans

les jeux de donneacutees Liston-Hiemstra et Brown-Derksen et 2) remplissaient les critegraveres de

donneacutees valides eacutetablies soit de conserver uniquement les anneacutees ayant moins de 20

de donneacutees manquantes pour une peacuteriode drsquoenregistrement annuelle et de deacutefinir une

seacuterie valide comme ayant au moins dix anneacutees valides Il eacutetait par conseacutequent tregraves difficile

de valider les jeux de donneacutees avec les donneacutees aux stations

Mudryk et al (2015) propose cependant une autre approche adopteacutee ici qui consiste agrave

comparer les reacuteanalyses entre elles afin drsquoeacutevaluer leurs similitudes et les eacutecarts entre leurs

valeurs respectives Ceci permet drsquoeacuteliminer les reacuteanalyses qui preacutesentent des eacutecarts trop

importants face aux autres On obtient au final un ensemble de jeux de donneacutees pouvant

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 24

ecirctre utiliseacute pour caracteacuteriser la neige sur le territoire Il faut toutefois noter que faute

drsquoobservations terrains suffisantes lrsquoaccord entre les jeux de donneacutees ne veut pas

forceacutement dire qursquoils repreacutesentent plus adeacutequatement la reacutealiteacute

La comparaison entre les jeux de donneacutees conserveacutes de la liste drsquoorigine (GlobSnow

MERRA ERA-Interim CFSR Brown-Derksen et Liston-Hiemstra) a eacuteteacute effectueacutee en

analysant les seacuteries temporelles annuelles des quatre indicateurs climatiques relieacutes agrave la

neige choisis pour ce projet soit lrsquoeacutequivalent en eau de la neige le deacutebut la fin et la dureacutee

de lrsquoenneigement Les seacuteries temporelles de ces variables sont compareacutees pour les

diffeacuterentes reacutegions bioclimatiques identifieacutees agrave travers ce projet (voir sections 35 et 44)

Lrsquoagreacutegation spatiale des donneacutees a eacuteteacute faite parce que la qualiteacute des bases de donneacutees

de neige est tregraves heacuteteacuterogegravene dans le nord Il faut rappeler que les reacuteanalyses assimilent

les donneacutees aux stations et que celles-ci sont tregraves rares sur lrsquoextrecircme nord du territoire

(voir section 11) En analysant les jeux de donneacutees par bioclimats il nous eacutetait possible

de mieux eacutevaluer lrsquoampleur de ce problegraveme

34 Formats de preacutesentation des indicateurs climatiques

341 Cartographie

Un des livrables principaux de ce projet eacutetait la production de cartes pour les indicateurs

climatiques drsquointeacuterecirct Lrsquointerpolation des indicateurs a eacuteteacute faite sur une grille commune

de 50 km un compromis adeacutequat entre les reacutesolutions des jeux de donneacutees retenus

Suite agrave une consultation aupregraves des membres du comiteacute de suivi du projet il a eacuteteacute deacutecideacute

que les cartes preacutesenteraient les moyennes des jeux de donneacutees seacutelectionneacutes Afin

drsquoillustrer les marges drsquoerreur autour de la moyenne nous preacutesentons aussi des cartes

des eacutecarts-types entre les jeux de donneacutees Il faut noter que lrsquoajout des cartes drsquoeacutecarts-

types a fait lrsquoobjet de nombreuses discussions avec le comiteacute de suivi Il est clair que cette

information peut paraicirctre complexe par contre il nous apparaissait primordial de

preacutesenter les divergences entre les jeux de donneacutees afin de bien appreacutecier lrsquoincertitude

associeacutee aux cartes produites

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 25

Les cartes ont eacuteteacute preacutepareacutees selon les recommandations de la direction geacuteneacuterale de

lrsquoinformation geacuteographique du Ministegravere de lrsquoEacutenergie et des Ressources naturelles

(MERN) Toutes les donneacutees ayant servi agrave produire les cartes du projet ont eacuteteacute transfeacutereacutees

au MFFP ainsi qursquoau MERN sous forme de fichiers SIG

342 Tableau synthegravese et seacuteries temporelles

En compleacutement aux cartes produites dans le projet un tableau synthegravese ainsi que des

figures preacutesentant les valeurs annuelles des variables et indicateurs climatiques ont eacuteteacute

preacutepareacutes Le tableau synthegravese collige les reacutesultats de tous les indicateurs pour lrsquoensemble

de la reacutegion agrave lrsquoeacutetude et donne une vue drsquoensemble du climat de lrsquohorizon 1981-2020 au

nord du 55deg Pour chaque indice climatique le tableau preacutesente une moyenne des jeux

de donneacutees seacutelectionneacutes ainsi que lrsquoeacutecart-type entre les jeux de donneacutees Quant aux

figures elles illustrent les valeurs annuelles des indicateurs climatiques moyenneacutees sur la

reacutegion agrave lrsquoeacutetude et ce pour chaque jeu de donneacutees moyenneacutees Ces figures permettent

drsquoappreacutecier la variabiliteacute interannuelle ainsi que lrsquoeacutevolution des indicateurs dans le temps

35 Distribution des bioclimats

La distribution des bioclimats est revue par le preacutesent projet afin de tenir compte des

donneacutees climatiques plus reacutecentes et permettant potentiellement de mieux caracteacuteriser

les patrons spatiaux du climat nordique queacutebeacutecois Bien qursquoune autre classification

climatique mondiale aurait pu ecirctre utiliseacutee pour revoir la distribution des bioclimats du

Queacutebec soit celle de Koumlppen-Geiger (par exemple Kottek et al 2006) il a eacuteteacute jugeacute plus

pertinent de revoir les bioclimats du Queacutebec en utilisant la classification de Litynski

utiliseacutee par Gerardin et McKenney (2001) (figure 2) Cette derniegravere offre lrsquoavantage de

tenir compte de variables de type plus biologique ou eacutecologique comme la longueur de la

saison de croissance un eacuteleacutement jugeacute important dans la planification territoriale De plus

la conservation de la meacutethode anteacuterieure permettra de comparer plus facilement la

nouvelle distribution avec la preacuteceacutedente

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 26

La meacutethodologie adopteacutee par Litynski (1988) est fondeacutee sur trois variables et indicateurs

climatiques soit la tempeacuterature moyenne annuelle les preacutecipitations totales annuelles

et la longueur de la saison de croissance Les cateacutegories utiliseacutes sont les mecircmes que celles

preacutesenteacutees agrave la figure 2 et repris au tableau 6

Les bases de donneacutees utiliseacutees sont celles deacutecrites agrave la section 31 La cartographie

individuelle des trois variables drsquointeacuterecirct est reacutealiseacutee sur une grille de 50 km de cocircteacute (tel

qursquoexpliqueacute agrave la section 341) Une classe de tempeacuterature de preacutecipitation et de saison

de croissance est ensuite attribueacutee agrave chaque point de grille selon les valeurs preacutesenteacutees

au tableau 6

Tableau 6 Caracteacuteristiques sommaires de la classification de Litynski (tireacutees de Gerardin et McKenney 2001)

Tempeacuterature (C) Preacutecipitation (mm) Saison de croissance (jours)

P polaire -94 agrave -60 SA semi-aride 250 agrave 469 TC tregraves courte

90 agrave 119

SpF subpolaire froide

-59 agrave -15 M modeacutereacutee 470 agrave 799 C courte 120 agrave 149

Sp subpolaire -14 agrave 19 SH subhumide

800 agrave 1359 M moyenne 150 agrave 179

SpD subpolaire douce

20 agrave 45 H humide gt1360 L longue 180 agrave 209

M modeacutereacutee 46 agrave 66

CHAPITRE 4 REacuteSULTATS

41 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash tempeacuteratures et preacutecipitations

Les figures 4 et 5 preacutesentent les reacutesultats de validation entre les donneacutees aux stations du

MDDELCC et les jeux de donneacutees alternatives Chaque ligne de couleur repreacutesente la

comparaison entre une seacuterie valide drsquoune station indeacutependante et la seacuterie du point de

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 27

grille le plus pregraves tireacute du jeu de donneacutees alternatives les lignes noires repreacutesentent la

combinaison parfaite (correacutelation de 1 RMSE de 0 et eacutecart-type normaliseacute de 1)

Pour les tempeacuteratures mensuelles moyennes (figure 4) les comparaisons entre les huit

jeux de donneacutees soit interpoleacutees ou de reacuteanalyses sont sensiblement similaires En effet

plusieurs lignes de couleurs se retrouvent tregraves pregraves (sinon par-dessus) la ligne noire de

correacutelation parfaite Il nrsquoy a que quelques stations ougrave les erreurs (RMSE) sont plus eacuteleveacutees

les correacutelations sont plus faibles et lrsquoeacutecart-type normaliseacute est plus petit (une indication

que le jeu de donneacutees sous-estime la variance) ou plus grand (une indication que le jeu

de donneacutees surestime la variance) Toutefois il faut noter que le nombre de stations

indeacutependantes ayant des seacuteries valides pour cette variable est tregraves faible il varie entre

n=6 et n=8

Pour les preacutecipitations mensuelles moyennes (figure 5) les similitudes entre les donneacutees

aux stations du MDDELCC et les jeux de donneacutees alternatives sont moins eacuteleveacutees tel que

le montrent les plus faibles correacutelations les plus grandes erreurs RMSE et le plus grand

nombre drsquoeacutecarts normaliseacutes qui diffegravere de 1 Ceci nrsquoest pas tregraves surprenant eacutetant donneacute

que les preacutecipitations preacutesentent geacuteneacuteralement une plus grande variabiliteacute spatiale que

les tempeacuteratures En drsquoautres mots la similitude entre les preacutecipitations agrave une station et

les preacutecipitations moyenneacutees sur une tuile relativement grande ne peut pas ecirctre tregraves

eacuteleveacutee Les quatre jeux de donneacutees interpoleacutees preacutesentent de plus grandes variations

dans les valeurs RMSE que les quatre reacuteanalyses Ces variations plus importantes

suggegraverent que pour certaines stations les valeurs interpoleacutees sont bonnes (similaires aux

valeurs observeacutees) tandis que pour drsquoautres elles sont mauvaises (diffeacuterentes des valeurs

observeacutees) Drsquoun autre cocircteacute les RMSE des jeux des reacuteanalyses preacutesentent de plus faibles

variations une indication que la similitude entre les donneacutees aux stations et les points de

grille est toujours sensiblement la mecircme

Plusieurs points sont agrave consideacuterer afin de seacutelectionner les jeux de donneacutees

Premiegraverement la figure 4 indique qursquoen geacuteneacuteral les jeux de donneacutees interpoleacutees et les

reacuteanalyses repreacutesentent tregraves bien les tempeacuteratures observeacutees Il nrsquoest pas possible agrave

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 28

partir de cette analyse de favoriser ou drsquoeacuteliminer un jeu de donneacutees de lrsquoensemble Par

contre la validation sur les preacutecipitations reacutevegravele que les reacuteanalyses offrent un certain

avantage eacutetant donneacute leur plus grande similitude avec les donneacutees de stations

indeacutependantes (figure 5) De plus il faut consideacuterer que la grande majoriteacute des

indicateurs drsquointeacuterecirct (sauf les tempeacuteratures et preacutecipitations mensuelles tableau 5)

requiegraverent des donneacutees climatiques quotidiennes pour leur calcul Or trois des jeux de

donneacutees interpoleacutees soit CANGRD CRU TS31 et Willmott-Matsuura nrsquooffrent que des

donneacutees mensuelles Consideacuterant de surcroicirct la faible performance de ces jeux de

donneacutees lorsqursquoon les compare aux stations indeacutependantes il a eacuteteacute deacutecideacute drsquoeacuteliminer ces

jeux de donneacutees mecircme pour la caracteacuterisation des tempeacuteratures et des preacutecipitations

mensuelles Lrsquoinclusion ou non du jeu de donneacutees RNCan eacutetait plus incertain et lrsquoopinion

du comiteacute de suivi a eacuteteacute sondeacutee lors drsquoune reacuteunion en date du 11 juin 2015 Il a alors eacuteteacute

deacutecideacute drsquoeacuteliminer cette seacuterie eacutetant donneacute entre autres sa faible performance avec les

preacutecipitations et de ne conserver que les quatre reacuteanalyses pour bacirctir le climat de

reacutefeacuterence pour ce projet

42 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash couvert de neige

La comparaison entre les reacuteanalyses disponibles pour le couvert de neige a eacuteteacute effectueacutee

pour les reacutegions bioclimatiques identifieacutees agrave la figure 21 Nous preacutesentons ici les reacutesultats

des quatre plus grandes reacutegions sur le territoire agrave lrsquoeacutetude bien que toutes les analyses

soient disponibles dans le tome 2 du rapport

Les figures 6 agrave 9 preacutesentent une comparaison entre les seacuteries temporelles de sept

reacuteanalyses en termes du maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige (EEN) ainsi que du

deacutebut de la fin et de la dureacutee de lrsquoenneigement On remarque premiegraverement un plus

grand consensus entre les bases de donneacutees pour lrsquoeacutequivalent en eau de la neige et pour

le deacutebut de la peacuteriode drsquoenneigement que pour la fin et la dureacutee de lrsquoenneigement et ce

pour toutes les reacutegions On note aussi que le choix final drsquoun jeu de donneacutees sur la neige

baseacute sur lrsquoanalyse de ces courbes nrsquoest pas simple Sans donneacutees drsquoobservations il est en

effet tregraves difficile de faire une validation Par conseacutequent il faut comprendre que le choix

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 29

de conserver ou drsquoeacuteliminer lrsquoune ou lrsquoautre des bases de donneacutees srsquoest fait parfois de

faccedilon quelque peu subjective avec lrsquoappui de Ross Brown un expert sur ce sujet

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 30

Figure 4 Validation des donneacutees alternatives de tempeacuteratures mensuelles moyennes avec les donneacutees aux stations du MDDELCC Le lsquonrsquo indique le nombre de seacuteries observeacutees valides pour chaque jeu de donneacutees alternatives

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 31

Figure 5 Validation des donneacutees alternatives de preacutecipitations mensuelles moyennes avec les donneacutees aux stations du MDDELCC Le lsquonrsquo indique le nombre de seacuteries observeacutees valides pour chaque jeu de donneacutees alternatives

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 32

La premiegravere base de donneacutees agrave ecirctre eacutelimineacutee est la base ERA-Interim qui nrsquooffre aucune

variabiliteacute dans le maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige particuliegraverement pour les

reacutegions plus au nord En drsquoautres mots cette reacuteanalyse produit essentiellement la mecircme

valeur en EEN pour chacune des anneacutees entre 1981 et 2010 La base de donneacutees CFSR est

aussi eacutecarteacutee de la liste eacutetant donneacute lrsquouniformiteacute et la faiblesse des valeurs drsquoEEN qursquoelle

produit Une troisiegraveme seacuterie agrave ecirctre eacutelimineacutee est JRA55 car les valeurs de EEN produites

pour les 15 premiegraveres anneacutees agrave lrsquoeacutetude sont beaucoup trop eacuteleveacutees particuliegraverement

pour les 2 reacutegions les plus au nord La base de donneacutees GlobSnow est aussi retrancheacutee

parce qursquoelle ne reproduit pas adeacutequatement le deacutebut de lrsquoenneigement reacutesultant en des

valeurs aberrantes de la dureacutee du couvert de neige Ce problegraveme avait deacutejagrave eacuteteacute identifieacute

par Takala et al (2011) au Canada

Ces choix ont donc conduit agrave un ensemble de trois bases de donneacutees du couvert de neige

soit MERRA Liston-Hiemstra et Brown-Derksen Cependant tel que preacuteciseacute agrave la

section 21 la base de donneacutees Liston-Hiemstra utilise les donneacutees MERRA afin de piloter

un modegravele de neige il eacutetait donc reacutepeacutetitif drsquoinclure les deux jeux de donneacutees drsquoautant

plus que lrsquoeacutetude de Liston et Hiemstra (2011) suggegravere que les valeurs de leur modegravele de

neige sont beaucoup plus reacutealistes que celles de MERRA

Par conseacutequent seules les bases de donneacutees Liston-Hiemstra et Brown-Derksen sont

retenues pour produire les cartes de couvert de neige sur le territoire Dans ce cas au lieu

de preacutesenter la moyenne des deux seacuteries et les eacutecarts-types nous preacutesenterons plutocirct les

deux jeux de donneacutees seacutepareacutement

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 33

Figure 6 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion au nord approximativement du 59deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 34

Figure 7 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 58deg et 59deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 35

Figure 8 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 56deg et 58deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 36

Figure 9 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 55deg et 56deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 37

43 Description du climat du passeacute reacutecent au Nunavik

La section qui suit preacutesente un reacutesumeacute de lrsquoanalyse des indicateurs climatiques qui ont

eacuteteacute calculeacutes agrave lrsquoaide des donneacutees alternatives seacutelectionneacutees Le tableau 5 permet de

constater qursquoun grand nombre drsquoindicateurs climatiques sont agrave lrsquoeacutetude et de surcroicirct

plusieurs drsquoentre eux doivent ecirctre preacutesenteacutes sur une base mensuelle La cartographie de

tous ces indicateurs a conduit agrave la production drsquoun total de 121 cartes auxquelles

srsquoajoutent des figures preacutesentant les seacuteries temporelles Eacutetant donneacute qursquoil ne serait pas

utile de deacutecrire ici toutes ces figures la section qui suit preacutesente une synthegravese des

reacutesultats Les tableaux 7a et 7 b preacutesenteacutes offrent drsquoabord un sommaire de tous les

indicateurs climatiques puis les figures 10 agrave 20 preacutesentent la distribution spatiale des trois

indicateurs utiliseacutes pour lrsquoanalyse des bioclimats soit les tempeacuteratures annuelles les

preacutecipitations annuelles et longueur de la saison de croissance ainsi que les degreacutes-jours

de croissance et quelques indices relieacutes au couvert de neige Lrsquoensemble des cartes et

figures produites pour ce projet sont disponibles dans le Tome 2 qui accompagne le

preacutesent rapport

Rappelons que toutes les donneacutees ayant servi agrave produire les cartes preacutesenteacutees dans cette

section et dans le Tome 2 ont eacuteteacute transfeacutereacutees au MFFP ainsi qursquoau MERN sous forme de

fichiers SIG

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 38

Tableau 7a Synthegravese des indicateurs climatiques agrave lrsquoeacutetude calculeacutes agrave partir des variables de tempeacuteratures et de preacutecipitations Les valeurs repreacutesentent la moyenne des quatre reacuteanalyses moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave de 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 lrsquoeacutecart-type de lrsquoensemble est donneacute entre parenthegraveses

Peacuteriode Tempeacuteratures moyennes (degC)

Nombre de cycles de gel-

deacutegel

Degreacutes-jours de gel

Degreacutes-jours de deacutegel

Degreacutes-jours de croissance

Annuel -54 (plusmn02) 580 (plusmn36) 30649 (plusmn992) 11957 (plusmn405) 5666 (plusmn284)

Janvier -245 (plusmn07) 01 (plusmn01) 7501 (plusmn180) 00 (plusmn00) 00 (plusmn00)

Feacutevrier -235 (plusmn04) 04 (plusmn01) 6483 (plusmn170) 01 (plusmn01) 00 (plusmn00)

Mars -172 (plusmn05) 16 (plusmn04) 5125 (plusmn218) 04 (plusmn04) 00 (plusmn00)

Avril -80 (plusmn05) 77 (plusmn17) 2337 (plusmn190) 59 (plusmn40) 04 (plusmn03)

Mai 01 (plusmn02) 147 (plusmn12) 619 (plusmn41) 754 (plusmn70) 246 (plusmn26)

Juin 72 (plusmn04) 81 (plusmn05) 21 (plusmn07) 2295 (plusmn96) 1070 (plusmn52)

Juillet 113 (plusmn03) 04 (plusmn01) 00 (plusmn00) 3582 (plusmn82) 2058 (plusmn80)

Aoucirct 102 (plusmn03) 05 (plusmn01) 00 (plusmn00) 3242 (plusmn114) 1720 (plusmn109)

Septembre 52 (plusmn01) 72 (plusmn06) 23 (plusmn04) 1662 (plusmn88) 530 (plusmn59)

Octobre -09 (plusmn04) 133 (plusmn04) 586 (plusmn93) 344 (plusmn56) 38 (plusmn12)

Novembre -83 (plusmn09) 34 (plusmn07) 2503 (plusmn262) 14 (plusmn07) 00 (plusmn00)

Deacutecembre -177 (plusmn09) 06 (plusmn02) 5452 (plusmn262) 01 (plusmn01) 00 (plusmn00)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 39

Peacuteriode Preacutecipitations totales (mm)

Preacutecipitations liquides (mm)

Preacutecipitations solides (mm)

Fraction de neige

Annuel 7506 (plusmn1316) 4330 (plusmn568) 3176 (plusmn790) 420 (plusmn36)

Janvier 330 (plusmn67) 00 (plusmn00) 330 (plusmn67) 999 (plusmn01)

Feacutevrier 281 (plusmn58) 02 (plusmn01) 279 (plusmn58) 995 (plusmn03)

Mars 387 (plusmn92) 08 (plusmn05) 380 (plusmn93) 978 (plusmn15)

Avril 455 (plusmn137) 62 (plusmn28) 394 (plusmn135) 865 (plusmn71)

Mai 583 (plusmn130) 307 (plusmn52) 276 (plusmn88) 460 (plusmn59)

Juin 729 (plusmn80) 692 (plusmn60) 37 (plusmn21) 48 (plusmn23)

Juillet 853 (plusmn83) 852 (plusmn83) 01 (plusmn01) 01 (plusmn01)

Aoucirct 933 (plusmn117) 932 (plusmn117) 00 (plusmn00) 00 (plusmn00)

Septembre 1022 (plusmn153) 974 (plusmn146) 49 (plusmn14) 47 (plusmn12)

Octobre 819 (plusmn154) 445 (plusmn93) 375 (plusmn82) 464 (plusmn57)

Novembre 668 (plusmn156) 51 (plusmn21) 617 (plusmn149) 922 (plusmn35)

Deacutecembre 446 (plusmn100) 06 (plusmn03) 40 (plusmn100) 990 (plusmn07)

Saison de croissance

Saison sans gel

Peacuteriode ougrave la tempeacuterature

oscille autour de 0 degC agrave lrsquoautomne

Peacuteriode ougrave la tempeacuterature

oscille autour de 0 degC agrave au

printemps

Deacutebut 08-Juin (plusmn19) 07-Juin (plusmn11) 01-Oct (plusmn14) 29-Avr (plusmn17)

Fin 10-Oct (plusmn19) 01-Oct (plusmn14) 26-Oct (plusmn15) 07-Juin (plusmn11)

Longueur (jours)

1242 (plusmn16) 1160 (plusmn12) 263 (plusmn07) 400 (plusmn21)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 40

Tableau 7 b Synthegravese des indicateurs climatiques relieacutes au couvert nival Les valeurs repreacutesentent la moyenne des jeux de donneacutees moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave du 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 Lrsquoeacutecart-type nrsquoest pas calculeacute eacutetant donneacute qursquoil nrsquoy a que deux jeux de donneacutees

Liston-Hiemstra Brown-Dersken

Max ENN 2621 1642

Deacutebut 24-sept 28-sept

Fin 31-mai 09-juin

Longueur (jours)

2507 2554

431 Tempeacuterature annuelle moyenne

La tempeacuterature annuelle moyenne (figure 10) preacutesente un gradient nord-sud dans toutes

les reacuteanalyses avec des tempeacuteratures de lrsquoordre de -8 agrave -10 degC au nord du Nunavik et de

-2 agrave -4 degC au sud du territoire Les eacutecarts-types inter-reacuteanalyses sont geacuteneacuteralement tregraves

faibles sur lrsquoensemble du territoire une indication que les quatre reacuteanalyses preacutesentent

un consensus entre elles Lrsquoeacutecart-type tend toutefois agrave augmenter agrave proximiteacute des cocirctes

Le gradient de tempeacuterature et les faibles valeurs drsquoeacutecart-type inter-reacuteanalyses sont

geacuteneacuteraliseacutes aux valeurs de tempeacuteratures pour les douze mois de lrsquoanneacutee (Tome 2)

Lrsquoeacutevolution des tempeacuteratures moyennes (figure 11) montre une tendance geacuteneacuterale agrave la

hausse pour les tempeacuteratures annuelles et mensuelles sur le Nunavik entre 1981 et 2010

Tandis que certains mois preacutesentent une diminution des tempeacuteratures entre 1981 et

1990 par exemple pour le mois de feacutevrier tous les mois preacutesentent une augmentation

marqueacutee agrave partir de 1990

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 41

Figure 10 Le panneau du haut preacutesente la moyenne des tempeacuteratures moyennes annuelles (degC) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 42

Figure 11 Lrsquoeacutevolution des tempeacuteratures moyennes annuelles et mensuelles (degC) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 43

432 Preacutecipitations totales annuelles

Les preacutecipitations totales annuelles (figure 12) preacutesentent un gradient similaire aux

tempeacuteratures avec des valeurs plus eacuteleveacutees au sud de lrsquoordre de pregraves de 1000 mm et

de 450-500 mm au nord Les eacutecarts-types sont geacuteneacuteralement plus importants sur

lrsquoensemble du territoire mais particuliegraverement aux abords des Baies James et drsquoHudson

Ces variations entre les quatre reacuteanalyses ne sont pas tregraves surprenantes eacutetant donneacute la

plus grande variabiliteacute spatiale des preacutecipitations et la difficulteacute agrave simuler cette variable

lorsque compareacutee aux tempeacuteratures Ce gradient sud-nord des preacutecipitations totales est

geacuteneacuteraliseacute aux douze mois de lrsquoanneacutee (Tome 2) On note que les preacutecipitations totales

sont plus abondantes durant les mois drsquoeacuteteacute et drsquoautomne que durant les mois drsquohiver et

de printemps (Tome 2)

En ce qui a trait agrave lrsquoeacutevolution des preacutecipitations totales la figure 13 suggegravere une

augmentation des preacutecipitations annuelles sur lrsquoensemble du territoire pour la

peacuteriode 1981-2010 Il faut noter par contre que tel que discuteacute plus haut les valeurs

obtenues par les quatre reacuteanalyses divergent beaucoup plus que pour les tempeacuteratures

avec un eacutecart drsquoenviron 300 mm annuellement entre les deux reacuteanalyses les plus

diffeacuterentes Les tendances des valeurs mensuelles de preacutecipitations sont quant agrave elles plus

partageacutees avec certains mois affichant des augmentations tel que les mois de juillet agrave

deacutecembre tandis que les autres mois preacutesentent des changements plus variables entre

1981-2010

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 44

Figure 12 Le panneau du haut preacutesente la moyenne des preacutecipitations totales annuelles (mm) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 45

Figure 13 Lrsquoeacutevolution des preacutecipitations totales annuelles et mensuelles (mm) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 46

433 Longueur de la saison de croissance

La figure 14 illustre que la longueur de la saison de croissance atteint des valeurs plus

importantes au sud-est pregraves de la Baie James soit drsquoenviron 160 agrave 170 jours tandis que

la saison est beaucoup plus courte au nord avec des valeurs de lrsquoordre de 80 agrave 90 jours

Les eacutecarts-types sont faibles sur la majoriteacute du territoire sauf sur le pourtour de la baie

drsquoUngava ougrave les reacuteanalyses ne srsquoentendent pas aussi bien sur la longueur de la saison de

croissance

En ce qui concerne le deacutebut de la saison de croissance il survient environ 70 jours plus

tocirct dans le sud que dans le nord (figure 15) tandis que la fin peut arriver jusqursquoagrave environ

50 jours plus tard dans le sud qursquoau nord (figure 16)

La figure 17 illustre clairement lrsquoallongement de la saison de croissance sur le territoire

entre 1981 et 2010 (panneau du haut) ainsi que le devancement du deacutebut de la saison

(panneau du centre) et sa fin plus tardive (panneau du bas)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 47

Figure 14 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la longueur de la saison de croissance (jours) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2020 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 48

Figure 15 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date du deacutebut de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 49

Figure 16 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date de la fin de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 50

Figure 17 Lrsquoeacutevolution de la longueur du deacutebut et de la fin de la saison de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 51

434 Degreacutes-jours de croissance

La figure 18 illustre que le nombre de degreacutes-jours de croissance est plus important au

sud-est pregraves de la Baie James soit drsquoenviron 1600 agrave 2000 degreacutes-jours tandis que ce

nombre est beaucoup plus faible au nord avec des valeurs de lrsquoordre de 400 agrave 600 Les

eacutecarts-types sont faibles sur la majoriteacute du territoire sauf pour certains points de grille sur

le pourtour de la baie drsquoUngava ougrave les reacuteanalyses ne srsquoentendent pas aussi bien

Le nombre de degreacutes-jours de croissance augmente entre 1981 et 2010 sur une base

annuelle largement relieacute agrave des augmentations au printemps et en eacuteteacute (figure 19) On

remarque pour les mois drsquohiver une seule reacuteanalyse (ERA-Interim) donne des valeurs ce

qui peut influencer les eacutecarts-types preacutesenteacutes agrave la figure 18

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 52

Figure 18 Le panneau du haut preacutesente la moyenne du nombre annuel de degreacutes-jours de croissance calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 53

Figure 19 Lrsquoeacutevolution du nombre de degreacutes-jours annuel de de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 54

435 Couvert de neige

La figure 20 preacutesente le maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige (EEN mm) pour les

deux bases de donneacutees retenues On note premiegraverement des eacutecarts importants entre les

deux jeux de donneacutees un point bien illustreacute agrave la figure 22 La seacuterie Liston-Hiemstra

preacutesente des valeurs plus eacuteleveacutees et plus heacuteteacuterogegravenes sur le territoire avec des valeurs

entre 122-150 et 501-800 mm tandis que Brown-Derksen preacutesente des valeurs allant de

122-150 agrave 251-300 mm Par contre les deux deacutemontrent des taux drsquoEEN plus importants

dans la reacutegion montagneuse aux abords de Terre-Neuve-et-Labrador Ces diffeacuterences

limitent la confiance qui peut ecirctre accordeacutee agrave lrsquoune ou lrsquoautre de ces bases de donneacutees

Cependant lrsquoanalyse des preacutecipitations solides annuelles preacutesenteacutees dans le Tome 2

(figure A102) selon les quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) ajoute une

information compleacutementaire qui peut srsquoaveacuterer utile En effet cette figure suggegravere que les

preacutecipitations solides annuelles sur le territoire sont de lrsquoordre drsquoenviron 200 agrave 300 mm

sauf sur la reacutegion montagneuse agrave lrsquoest ougrave les valeurs peuvent atteindre 450 mm Ces

valeurs se rapprochent davantage de la base de donneacutees de Liston et Hiemstra que de

celles de Brown et Derksen

Les indicateurs lieacutes au deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement sont quant agrave elles plus

similaires entre les deux jeux de donneacutees (figures 21 et 22) une bonne indication qursquoil est

plus facile de preacutedire la preacutesence ou non de neige que la quantiteacute de neige en cas de

preacutesence

La figure 22 suggegravere que lrsquoeacutequivalent en eau de la neige a peu changeacute entre 1981 et 2010

tandis que la dureacutee du couvert nival a diminueacute Ce pheacutenomegravene est principalement lieacute agrave

une fin drsquoenneigement plus preacutecoce et moins agrave un deacutebut plus tardif

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 55

Figure 20 Le maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige (mm) calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 56

Figure 21 La dureacutee du couvert de neige (seuil de 1 mm) calculeacutee agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 57

Figure 22 Lrsquoeacutevolution du maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige du deacutebut de la fin et de la dureacutee de lrsquoenneigement calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra et de Brown-Derksen moyenneacutes pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 58

44 Bioclimats

Lrsquoanalyse des bioclimats baseacutee sur lrsquoensemble de donneacutees de reacuteanalyses seacutelectionneacutees

pour la peacuteriode 1981-2010 (figure 23) offre un portrait passablement diffeacuterent de celui

preacutesenteacute en 2001 par Gerardin et McKenney qui eacutetait quant agrave lui baseacute sur des donneacutees

drsquoobservations aux stations pour la peacuteriode 1966 agrave 1996 (chapitre 2)

Premiegraverement le niveau de raffinement de la nouvelle classification est plus eacuteleveacute ce qui

nrsquoest pas surprenant eacutetant donneacute que la premiegravere classification eacutetait baseacutee sur des

donneacutees de stations situeacutees principalement au sud du 50deg (Gerardin et McKenney 2001)

Par conseacutequent les donneacutees sur grille des reacuteanalyses offrent une information climatique

plus deacutetailleacutee sur le nord du Queacutebec

La figure 23 preacutesente sept cateacutegories pour la reacutegion au nord du 55deg (on note que les 2

autres cateacutegories preacutesenteacutees sur cette figure deacutecrivent une reacutegion au sud de la reacutegion agrave

lrsquoeacutetude) comparativement agrave quatre cateacutegories dans la classification originale Les grandes

reacutegions bioclimatiques sont sensiblement les mecircmes mais les nouvelles cateacutegories aident

agrave deacutecrire avec plus de preacutecision certains eacuteleacutements climatiques et topographiques

importants

Pour les tempeacuteratures annuelles moyennes le gradient nord-sud est sensiblement le

mecircme que sur la carte drsquoorigine avec une reacutegion subpolaire froide (-59 agrave -15 degC) plus au

sud et une reacutegion polaire (-94 agrave -60 degC) plus au nord Par contre la zone polaire est moins

eacutetendue comparativement agrave celle de Gerardin et McKenney tandis que la zone subpolaire

a pris de lrsquoexpansion au nord On note aussi une zone de tempeacuterature plus froide agrave la

limite ouest du territoire qui borde Terre-Neuve-et-Labrador Cette zone longe plusieurs

monts importants tels le Mont Iberville le Mont Jacques-Rousseau ainsi que les Collines

Hadegraves

Le gradient nord-sud est aussi preacutesent en termes de longueur de la saison de croissance

qui passe de courte au sud (120 agrave 149 jours) agrave tregraves courte au nord (90 agrave 119 jours) Un

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 59

gradient de court agrave tregraves court est aussi preacutesent agrave la frontiegravere de Terre-Neuve-et-Labrador

ougrave il y a un important gradient drsquoeacuteleacutevation

Le gradient de preacutecipitation preacutesente quant agrave lui une zone subhumide au sud caracteacuteriseacutee

par des preacutecipitations totales plus abondantes (800 agrave 1359 mm) tandis que la reacutegion plus

au nord est repreacutesenteacutee par des preacutecipitations modeacutereacutees (470 agrave 799 mm) Ces

preacutecipitations sont plus importantes que sur la carte drsquoorigine qui preacutesentait une zone

modeacutereacutee au sud et semi-aride au nord

Ce portrait des bioclimats deacutenote que les conditions sont particuliegraverement difficiles dans

le Nord queacutebeacutecois En effet environ 50 du territoire au nord du 55deg est compris dans

une zone consideacutereacutee polaire en termes de tempeacuterature ougrave la saison de croissance est

tregraves courte et ougrave les preacutecipitations sont modeacutereacutees

Ce nouveau redeacutecoupage des zones bioclimatiques pourrait influencer la reacutepartition des

zones de veacutegeacutetation du Queacutebec que le MPFP est aussi en processus de revoir

(httpswwwmffpgouvqccaforetsinventaireinventaire-zones-cartejsp)

Preacutesentement le territoire au nord du 55e parallegravele regroupe trois grandes zones soit le

domaine de la toundra forestiegravere (du 55e au 58e) le domaine de la toundra arctique

arbustive (du 58e au 61e) et le domaine de la toundra arctique herbaceacutee (au nord du 61e)

On note que ces trois zones sont caracteacuteriseacutees par une veacutegeacutetation de type arbustive et

que la limite nord de la plupart des arbres de la forecirct boreacuteale (sapin baumier pin gris) se

situe entre le 52e et 55e parallegravele mis agrave part pour lrsquoeacutepinette noire qui quant agrave elle est

preacutesente mais de faccedilon limiteacutee dans la toundra forestiegravere Lrsquoanalyse du climat de

reacutefeacuterence ainsi que la nouvelle cartographie des bioclimats laissent preacutesager que les zones

de veacutegeacutetation seraient appeleacutees agrave se deacuteplacer vers le nord

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 60

Figure 23 Classification des bioclimats eacutetablie sur la moyenne climatique de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFRS JRA55 MERRA) disponibles sur une grille de 50 km La classification suit les critegraveres eacutetablis par Litynski tels que preacutesenteacutes dans Gerardin et McKenney (2001)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 61

CHAPITRE 5 EacuteTAT DES CONNAISSANCES DrsquoAUTRES VARIABLES CLIMATIQUES

Le chapitre 5 preacutesente un eacutetat des connaissances tireacute de la litteacuterature pour trois

indicateurs importants pour le Nord queacutebeacutecois soit le vent les glaces marines et le

reacutegime hydrique Ces indicateurs de par le manque de donneacutees disponibles ou de leur

plus grande complexiteacute nrsquoont pas fait pas partie de la liste drsquoindicateurs prioriseacutes pour le

projet En effet leur eacutevaluation aurait requis une analyse plus approfondie et trop longue

pour ce projet Toutefois il a eacuteteacute possible de tirer profit de la revue de litteacuterature reacutealiseacutee

reacutecemment pour la publication de la Synthegravese des connaissances sur les changements

climatiques au Queacutebec (Ouranos 2015)

51 Les vents

Les vents pregraves de la surface sont mesureacutes aux stations meacuteteacuteorologiques par des

aneacutemomegravetres situeacutes agrave 10 megravetres de hauteur Malheureusement la faible densiteacute des

reacuteseaux au Queacutebec limite grandement la compreacutehension de cette variable complexe

Puisque le vent est grandement influenceacute par des processus tregraves locaux le vent mesureacute

nrsquoest repreacutesentatif que des environs immeacutediats de la station ce qui en complique

lrsquointerpolation pour des fins de cartographie et drsquoanalyse agrave moins drsquoavoir un reacuteseau de

stations drsquoune tregraves grande densiteacute Par ailleurs les observations de vent sont tregraves

sensibles aux changements survenus dans les types drsquoaneacutemomegravetres agrave la hauteur agrave

laquelle ils ont eacuteteacute installeacutes (qui nrsquoa pas toujours eacuteteacute de 10 m) au deacuteplacement des

stations ainsi qursquoaux changements de lrsquoenvironnement autour de la station comme la

croissance ou la disparition de la forecirct et lrsquourbanisation Crsquoest pourquoi lrsquoeacutetude du vent

doit impeacuterativement se faire sur des donneacutees homogeacuteneacuteiseacutees

Des statistiques agrave long terme de la vitesse du vent ont eacuteteacute obtenues au moyen de stations

meacuteteacuteorologiques canadiennes sur la peacuteriode 1953-2006 par Wan et al (2010) apregraves en

avoir compleacuteteacute lrsquohomogeacuteneacuteisation De ces stations treize se situent dans des aeacuteroports

du Queacutebec (Val-DrsquoOr Rouyn Sept-Icircles Bagotville St-Hubert Montreacuteal (Pierre-Elliot-

Trudeau) Schefferville Kuujjuaq Queacutebec (Jean-Lesage) Roberval Baie-Comeau

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 62

Kuujjuarapik et Mont-Joli) Lrsquoanalyse de Wan et al (2010) nous apprend que les moyennes

saisonniegraveres de la vitesse de vent pour la peacuteriode 1953-2006 se situent entre 10 et

20 kmh Les seules stations faisant exception sont Mont-Joli en hiver et Kuujjuarapik en

automne pour lesquelles les moyennes saisonniegraveres excegravedent 20 kmh On constate que

la vitesse moyenne des vents pour la grande majoriteacute des stations varie tregraves peu drsquoune

saison agrave lrsquoautre On peut en dire autant de la variation interannuelle de la moyenne

saisonniegravere du vent Pour la majoriteacute des stations la variabiliteacute interannuelle se situe en

deccedilagrave de 5 kmh peu importe la saison Toutefois quelques stations nordiques se

comportent diffeacuteremment Agrave Kuujjuarapik Kuujjuaq Schefferville et Mont-Joli les

moyennes hivernales et automnales fluctuent drsquoune anneacutee agrave lrsquoautre de 5 agrave 10 kmh

tandis que la variabiliteacute excegravede 10 kmh en eacuteteacute agrave Kuujjuarapik Les tendances observeacutees

ont aussi eacuteteacute calculeacutees par Wan et al (2010) qui remarquent une tendance agrave la diminution

de la vitesse moyenne des vents pour la majoriteacute des stations tout au long de lrsquoanneacutee

entre 1953 et 2006 Par contre quelques stations deacuterogent de ce constat geacuteneacuteral et

preacutesentent de faibles tendances agrave lrsquoaugmentation de la vitesse du vent Encore une fois

crsquoest le cas pour les stations nordiques de Schefferville (hiver printemps et automne) de

Kuujjuaq et de Kuujjuarapik en hiver et finalement de Val-DrsquoOr et de Baie-Comeau en

automne

Bien qursquoutiles pour dresser un portrait sommaire du vent dans le nord les analyses agrave long

terme et sur de grandes eacutechelles spatiales peuvent masquer certains comportements

importants du vent notamment en termes de pointes de vent extrecircmes Ces eacuteveacutenements

sont particuliegraverement importants pour les infrastructures du nord et se meacuteritent drsquoecirctre

mieux eacutetudieacutes Un enjeu difficile agrave aborder eacutetant donneacute lrsquoaspect tregraves local du vent En

effet puisque les pointes de vent ne surviennent pas neacutecessairement au point de stations

il est difficile de bien les caracteacuteriser Par contre des informations plus qualitatives ou

ponctuelles peuvent servir agrave mieux comprendre lrsquoimportance des pics de vents sur ce

territoire Par exemple un article dans le Nunatsiaq News relate des eacuteveacutenements

extrecircmes agrave Salluit ougrave des vents de plus de 140 kmh ont eacuteteacute enregistreacutes le 19 novembre

2015 Plusieurs toitures de reacutesidences ont eacuteteacute arracheacutees lors ce cet eacuteveacutenement Un

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 63

avertissement de pointes de vent importantes pouvant atteindre 106 kmh eacutetait eacutemis

pour cette reacutegion pendant quelques jours Cet eacuteveacutenement illustre bien que la force des

vents dans le nord peut avoir des conseacutequences tregraves importantes

52 Glaces marines

Les glaces marines sont une composante importante de la cryosphegravere qui joue un rocircle

significatif sur le climat terrestre agrave travers son influence sur lrsquoeacutenergie le cycle de lrsquoeau la

productiviteacute primaire les eacutechanges gazeux ainsi que le niveau des mers Les glaces de

lrsquoArctique peuvent perdurer pendant plusieurs anneacutees et srsquoaccumulent agrave la base avec le

gel de lrsquoeau de mer Les glaces saisonniegraveres nrsquoatteignent geacuteneacuteralement pas plus de 2

megravetres drsquoeacutepaisseur tandis que les glaces qui ont plus drsquoun an peuvent atteindre plusieurs

megravetres drsquoeacutepaisseur Les glaces marines sont sensibles agrave plusieurs facteurs tels que la

tempeacuterature de lrsquoair la tempeacuterature des oceacuteans le vent et les courants marins

Lrsquoinfluence des changements de tempeacuterature sur les glaces de mer fait en sorte que

celles-ci forment lrsquoune des signatures les plus visibles des changements climatiques

(Vaughan et al 2013)

Depuis le deacuteploiement drsquoun systegraveme drsquoimagerie satellitaire agrave micro-ondes passives en

1979 il est possible drsquoavoir une estimation de lrsquoeacutetendue des glaces marines avec une

reacutesolution temporelle infeacuterieure agrave une journeacutee Ces trente-quatre anneacutees de donneacutees

montrent tout drsquoabord que le couvert annuel de la glace arctique a diminueacute drsquoenviron

de 35 agrave 41 par deacutecennie de 1979 agrave aujourdrsquohui (Vaughan et al 2013) Cette diminution

est plus rapide en eacuteteacute et en automne mais le couvert a neacuteanmoins diminueacute agrave chaque

saison De plus malgreacute la tendance eacutevidente agrave la baisse agrave partir des anneacutees 1970 on

observe la preacutesence drsquoune forte variabiliteacute interannuelle dans lrsquoeacutetendue de glace Dans le

centre de lrsquoArctique (excluant la mer du Groenland) les couverts de la glace peacuterenne

(glace qui perdure un eacuteteacute) et de la glace pluriannuelle (glace qui dure plusieurs eacuteteacutes) ont

aussi diminueacute durant ces mecircmes anneacutees drsquoenviron 115 et de 135 par deacutecennie

respectivement (Vaughan et al 2013) Enfin lrsquoeacutepaisseur de la glace hivernale a diminueacute

en moyenne de 06 m par deacutecennie sur le bassin de lrsquoArctique pendant la peacuteriode 1980 agrave

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 64

2008 ce qui indique que le volume de glace est aussi agrave la baisse Ces donneacutees drsquoeacutepaisseur

des glaces proviennent de plusieurs techniques telles que lrsquoutilisation des sonars sous-

marins drsquoaltimeacutetrie satellitaire et de la deacutetection eacutelectromagneacutetique Pour les endroits

ougrave une diminution de lrsquoeacutepaisseur de la glace est enregistreacutee on note une augmentation

de la vitesse de la deacuterive des glaces (Vaughan et al 2013)

Des eacutetudes reacutecentes sur la baie drsquoHudson et la mer du Labrador montrent aussi le deacuteclin

de lrsquoeacutetendue des glaces marines sur ce territoire pendant les 50 derniegraveres anneacutees

(Derksen et al 2012 Tivy et al 2011) Plus speacutecifiquement on note que lrsquoeacutetendue des

glaces dans la baie drsquoHudson a diminueacute de 6 agrave 15 par deacutecennie tandis que la reacutegion du

Labrador a perdu pregraves de 17 de ses glaces drsquoeacuteteacute au courant de la peacuteriode 1968-2010

(figure 24 tireacutee de Derksen et al 2012) La perte totale du couvert de glace et par

conseacutequent lrsquoapparition de lrsquoeau libre en septembre sur plusieurs reacutegions autour du

Queacutebec sont similaires aux reacutesultats observeacutes dans lrsquooceacutean Arctique

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 65

Figure 24 Reacuteduction du couvert de glace ( par deacutecennie) pour la peacuteriode 1968-2010 dans lrsquoarctique canadien Seulement les tendances statistiquement significatives (α=005) sont montreacutees Adapteacutee de Derksen et al 2012

53 Reacutegime hydrique

La premiegravere constatation pour le reacutegime hydrique est le manque de ressources

disponibles afin de pouvoir dresser un portrait fiable sur le nord du Queacutebec

Premiegraverement le nombre de stations de jaugeage pour mesurer le deacutebit des riviegraveres au

Nunavik soit agrave travers le Centre drsquoexpertise hydrique du Queacutebec (CEHQ) ou

Environnement Canada demeure faible Deuxiegravemement peu de chercheurs semblent

srsquoecirctre inteacuteresseacutes au reacutegime hydrique du nord queacutebeacutecois faisant en sorte que la litteacuterature

nrsquoest pas tregraves abondante pour cette reacutegion Il est facile drsquoimaginer que ce deuxiegraveme point

deacutecoule du premier il est difficile de bacirctir des analyses solides quand le manque de

donneacutees est si criant

Toutefois il est possible de preacutesenter ici certaines tendances du reacutegime hydrique du nord

queacutebeacutecois en grande partie gracircce aux eacutetudes meneacutees par Stephen Deacutery (de lrsquoUniversiteacute

du nord de la Colombie-Britannique) En reacutesumeacute ses travaux montrent que bien que les

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 66

deacutebits annuels vers lrsquoArctique ne preacutesentent pas de tendances significatives entre 1964

et 2003 des tendances agrave la baisse sont observeacutees pour les riviegraveres se deacuteversant dans les

Baies James drsquoHudson drsquoUngava entre 1964 et 2000 (Deacutery et Wood 2005 Deacutery et al

2005) Par contre en incluant des donneacutees plus reacutecentes les reacutesultats suggegraverent une

augmentation des deacutebits entre les anneacutees 1980 et 2007 (Deacutery et al 2009) Un exemple de

variations observeacutees selon la peacuteriode agrave lrsquoeacutetude est preacutesenteacute agrave la figure 25 qui illustre les

tendances dans les variations annuelles des deacutebits de plusieurs riviegraveres du nord canadien

sur diffeacuterentes peacuteriodes temporelles On remarque par exemple que la peacuteriode 1982-

2002 preacutesente davantage de tendances agrave la hausse aux abords de la baie James que les

trois autres peacuteriodes agrave lrsquoeacutetude Cette figure illustre aussi un problegraveme important soit que

les seacuteries hydromeacutetriques ne sont pas toujours en continu et que comme crsquoest le cas pour

les stations meacuteteacuteorologiques plusieurs stations de jaugeage ont eacuteteacute fermeacutees au fil du

temps On remarque entre autres que sur le nord queacutebeacutecois plusieurs points

disparaissent quand les peacuteriodes drsquoanalyses incluent les anneacutees apregraves 1990 (figure 25)

Drsquoautres eacutetudes rapportent aussi des changements dans le reacutegime hydrique du nord

queacutebeacutecois dans le passeacute reacutecent Par exemple Thistle et Cassie (2013) ont analyseacute les

donneacutees hydromeacutetriques obtenues du Centre drsquoexpertise hydrique du Queacutebec (CEHQ)

afin de deacutetecter des tendances des deacutebits de riviegraveres pour la peacuteriode 1950-2009 dont

quatre stations de jaugeage agrave lrsquointeacuterieur du territoire agrave lrsquoeacutetude ici (Grande riviegravere de la

Baleine 5524 et -7699 Lac des Loups Marins 5645 et -7422 Aux Meacutelegravezes 5768 et -

6962 Agrave la Baleine 5789 et -6760) Leurs reacutesultats suggegraverent une faible baisse des deacutebits

annuels moyens entre 1950-2009 sans changement significatif entre 1980-2009 tandis

que la saisonnaliteacute des deacutebits extrecircmes nrsquoa pas changeacute de faccedilon significative pendant

lrsquoune ou lrsquoautre de ces deux peacuteriodes Des eacutetudes baseacutees sur des donneacutees hydromeacutetriques

drsquoEnvironnement Canada (Canadian Reference Hydrometric Basin Network) ougrave le

nombre de stations est extrecircmement faible au Nunavik abondent dans le mecircme sens

avec de tregraves faibles diminutions ou pas de changement sur cette reacutegion pour des peacuteriodes

similaires (Zhang et al 2001 Yue et al 2003)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 67

Figure 25 Cartes du coefficient de la variabiliteacute temporelle des deacutebits annuels de 45 riviegraveres du Nord canadien pour (a) 1970ndash1990 (b) 1976ndash1996 (c) 1982ndash2002 et (d) 1970ndash2002 Les triangles pointant vers le haut (bas) indiquent une tendance positive (neacutegative) la taille des triangles indique lrsquoampleur du changement lorsque deacutetectable Les riviegraveres ameacutenageacutees par lrsquohomme (reacuteservoirs barrages diversion) sont indiqueacutees par des triangles vides

Les meacutecanismes responsables de ces variations dans le temps sont mal compris

Toutefois il semble que les deacutebits des riviegraveres du nord canadien soient influenceacutes en

partie par des changements des patrons de circulation atmospheacuterique notamment par

lrsquooscillation Arctique (Deacutery et Wood 2004 Overland et Wang 2005 Deacutery et al 2009) Une

eacutevaluation robuste de la relation entre le reacutegime hydrique et ce pheacutenomegravene requiert de

longues seacuteries temporelles de deacutebits qui sont tregraves rares dans le nord Par conseacutequent

bien que certains changements dans le reacutegime hydrique du nord coiumlncident avec des

changements de circulation atmospheacuterique ce meacutecanisme se doit drsquoecirctre davantage

eacutetudieacute Les changements climatiques sont aussi souvent citeacutes comme un meacutecanisme lieacute agrave

des hausses de la variabiliteacute du cycle hydrologique (par ex Huntington 2006 Holland et

al 2007) bien que cette relation demande agrave ecirctre mieux exploreacutee

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 68

CHAPITRE 6 EacuteVALUATION DU POTENTIEL DES REacuteANALYSES POUR LrsquoESTIMATION DES INTENSITEacuteS DES PREacuteCIPITATIONS EXTREcircMES

Par A Mailhot G Talbot P Aubin S Bolduc INRS-Eau Terre et Environnement

Le volet lsquoAnalyse des seacuteries de preacutecipitations extrecircmes du projet Eacutelaboration du portrait

climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du

Nunavik avait pour objectif drsquoeacutevaluer le potentiel des reacuteanalyses pour lrsquoestimation des

intensiteacutes de pluies extrecircmes pour la reacutegion nord du Queacutebec Le preacutesent chapitre

preacutesente un reacutesumeacute de la deacutemarche utiliseacutee et des principaux reacutesultats obtenus Un

document intituleacute Eacutevaluation du potentiel des reacuteanalyses pour lrsquoestimation des intensiteacutes

des preacutecipitations extrecircmes dans le Nord queacutebeacutecois (Mailhot et al 2015) donne une

description deacutetailleacutee des eacuteleacutements techniques et des reacutesultats obtenus dans le cadre de

ce volet Le document deacutetailleacute est preacutesenteacute dans le Tome 1 du preacutesent rapport

Le travail a eacuteteacute reacutealiseacute en trois eacutetapes Une premiegravere eacutetape a consisteacute agrave comparer les

estimations des intensiteacutes de preacutecipitations extrecircmes de trois reacuteanalyses agrave savoir ERA-

Interim (European ReAnalysis) CFSR (Climate Forecast System Reanalysis) et MERRA

(Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications- voir Tableau 8) aux

valeurs correspondantes aux stations du Ministegravere du Deacuteveloppement durable de

lrsquoEnvironnement et de la Lutte contre les Changements Climatiques (MDDLECC) et

drsquoEnvironnement Canada (EC) Les seacuteries journaliegraveres de preacutecipitations aux diffeacuterents

points de grille couvrant le territoire au nord du 49e parallegravele ont eacuteteacute utiliseacutees comme

valeurs de reacutefeacuterence Seules les stations comportant 10 ans ou plus de donneacutees valides

(une anneacutee est jugeacutee valide si elle contient moins de 20 de donneacutees manquantes) sont

retenues pour un total de 90 stations (la carte des stations de la figure 26 donne la

position de celles-ci) Les seacuteries aux stations ont eacuteteacute preacutefeacutereacutees aux donneacutees interpoleacutees

sur grille (p ex les donneacutees interpoleacutees sur grille de 10 km de Ressources Naturelles

Canada McKenney et al 2011) puisque les donneacutees sur grille sont construites par

interpolation des donneacutees aux stations et que dans les reacutegions ougrave les densiteacutes de stations

sont faibles lrsquoexactitude de ces valeurs interpoleacutees est questionnable De plus

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 69

consideacuterant que la preacutesente eacutetude srsquointeacuteresse agrave la caracteacuterisation des extrecircmes de

preacutecipitations il est connu que les donneacutees sur grille sous-estiment ces valeurs (Gervais

et al 2014)

Tableau 8 Liste et caracteacuteristiques des reacuteanalyses retenues

Nom Reacutesolution spatiale1 Reacutesolution temporelle

Peacuteriode couverte

Reacutefeacuterence

Climate Forecast System Reanalysis

(CFSR)

35 km x 25 km (031deg x 031deg)

1 heure 1979-2009 Saha et al

(2010)

ERA-Interim (Europen

ReAnalysis)

83 km x 64 km (075deg x 075deg)

12 heures 1979-2012 Dee et al

(2011)

Modern-Era Retrospective

Analysis for Research and Applications

(MERRA)

55 km x 55 km (05deg x 067deg)

1 heure 1979-2012 Rienecker et al

(2011)

1 La reacutesolution en km indiqueacutee est estimeacutee pour les latitudes du territoire sous eacutetude

Les seacuteries des maxima annuels de dureacutee 1 3 et 5 jours ont eacuteteacute construites en chacun des

points de grille pour chacune des reacuteanalyses et pour chaque station Les intensiteacutes de

preacutecipitations de peacuteriodes de retour 2 5 10 et 20 ans ont ensuite eacuteteacute estimeacutees en ajustant

une distribution GEV ou Gumbel agrave chacune de ces seacuteries Les quantiles calculeacutes aux

stations ont ensuite eacuteteacute compareacutes aux quantiles des reacuteanalyses au point de grille

correspondant La figure 26 preacutesente un exemple des reacutesultats obtenus dans le cas de la

dureacutee 1 jour et la peacuteriode de retour 2 ans Les valeurs non corrigeacutees de cette figure

preacutesentent des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans qui

varient entre 25-30 mm pour la portion sud du Nunavik agrave 20 mm pour la section la plus

au nord selon les reacuteanalyses ERA et MERRA tandis que CFSR preacutesente des valeurs plus

importantes de lrsquoordre de 30-35 mm au sud et de 25-30 mm geacuteneacuteralement dans le nord

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 70

La figure 26 suggegravere que bien que les reacuteanalyses preacutesentent des biais parfois importants

(geacuteneacuteralement une sous-estimation des valeurs aux stations notamment pour les reacutegions

de la Cocircte-Nord et de la Basse-Cocircte-Nord) la distribution spatiale de ces valeurs colle tregraves

bien au patron suggeacutereacute par les valeurs aux stations Toutefois on note une sous-

estimation systeacutematique (pour toutes les reacuteanalyses toutes les dureacutees et les peacuteriodes de

retour les plus eacuteleveacutees) des valeurs les plus eacuteleveacutees enregistreacutees aux stations Ces stations

se trouvent essentiellement dans la partie sud du territoire ce qui laisse entendre que la

performance des reacuteanalyses pour la portion plus au nord du territoire sous eacutetude est tregraves

bonne

Figure 26 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses et aux stations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 71

Ces reacutesultats obtenus agrave partir des seacuteries lsquobrutesrsquo des reacuteanalyses montrent lrsquoimportance de

proceacuteder agrave un post-traitement de ces seacuteries Ce post-traitement vise agrave corriger les biais

(diffeacuterences dans les valeurs moyennes) et agrave reacuteduire les eacutecarts entre intensiteacutes extrecircmes

aux stations et estimeacutees agrave partir des reacuteanalyses

Deux approches de post-traitement ont eacuteteacute consideacutereacutees Une premiegravere approche vise agrave

appliquer un post-traitement agrave chaque reacuteanalyse prise individuellement Le post-

traitement en question fait intervenir deux paramegravetres un premier qui permet de

corriger le biais (fait en sorte que la valeur moyenne sur lrsquoensemble des stations est eacutegale

agrave la valeur correspondante pour la reacuteanalyse) et un second qui permet de faire en sorte

que la variance des valeurs aux points de grille de la reacuteanalyse est eacutegale agrave la variance des

valeurs aux stations (les deacuteveloppements theacuteoriques de cette approche sont deacutetailleacutes

dans Mailhot et al 2015)

Lrsquoapplication de ce post-traitement permet une ameacutelioration sensible des reacutesultats La

figure 27 reprend le cas preacutesenteacute agrave la figure 26 (dureacutee 1 jour et peacuteriode de retour 2 ans)

On constate que les reacuteanalyses reproduisent plus adeacutequatement les intensiteacutes plus

eacuteleveacutees observeacutees sur la Cocircte-Nord Le tableau 9 dresse la liste des reacuteanalyses offrant les

meilleures performances apregraves post-traitement individuel des reacuteanalyses pour chaque

dureacutee et chaque peacuteriode de retour Il convient de noter que les diffeacuterences entre valeurs

de MSE sont souvent tregraves petites suggeacuterant que la seacutelection de lrsquoune ou lrsquoautre des

reacuteanalyses a peu de conseacutequence De plus il faut noter que sans surprise le problegraveme

fondamental de sous-estimation des valeurs aux stations preacutesentant les intensiteacutes les plus

eacuteleveacutees persiste mecircme apregraves post-traitement

Une fois les biais corrigeacutes (figure 27) les patrons des maxima annuels de preacutecipitations 1

jour de peacuteriode de retour 2 ans diffegraverent passablement pour les reacuteanalyses CFSR et

MERRA comparativement aux valeurs non corrigeacutees de la figure 24 Pour CFSR le

gradient sud-nord est plus important avec des valeurs drsquoenviron 35 mm au sud et de 20

mm au nord tandis que pour MERRA les valeurs corrigeacutees sont un peu plus importantes

sur tout le territoire allant de 30-35 mm au sud et de 25-30 au nord

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 72

Figure 27 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 73

Tableau 9 Reacuteanalyse (ou paire de reacuteanalyses) offrant le meilleur accord avec les intensiteacutes aux stations apregraves post-traitement individuel (ou post-traitement par paire)

Peacuteriode de retour Dureacutee

1 jour 3 jours 5 jours

2 ans MERRA (ERACFSR) MERRA (ERACFSR) CFSR (ERACFSR)

5 ans CFSR (ERACFSR) CFSR (ERACFSR) CFSR (ERACFSR)

10 ans CFSR (CFSRMERRA) CFSR (ERACFSR) ERA (ERACFSR)

20 ans CFSR (CFSRMERRA) ERA (ERACFSR) ERA (ERAMERRA)

La deuxiegraveme approche de post-traitement consiste agrave combiner les intensiteacutes des

preacutecipitations extrecircmes estimeacutees agrave partir de chaque reacuteanalyse Il srsquoagit en quelque sorte

de combiner de faccedilon optimale les reacutesultats des reacuteanalyses On peut montrer que lrsquoaccord

entre les intensiteacutes de preacutecipitations estimeacutees en combinant les reacuteanalyses et celles aux

stations est toujours meilleur que lrsquoaccord entre les intensiteacutes de preacutecipitations estimeacutees

agrave partir de chaque reacuteanalyse prise individuellement et les intensiteacutes aux stations Dans le

cadre de la preacutesente eacutetude les reacuteanalyses ont eacuteteacute combineacutees par paire (ERACFSR

ERAMERRA CFSRMERRA) La contrainte que la variance des quantiles aux points de

grille soit eacutegale agrave la variance de ces valeurs aux stations a eacutegalement eacuteteacute imposeacutee Le

Tableau 9 regroupe les paires de reacuteanalyses (entre parenthegraveses) qui preacutesentent les

meilleures performances On constate que la paire ERACFSR est souvent seacutelectionneacutee

Encore ici il convient drsquoobserver que les eacutecarts entre valeurs de MSE pour les diffeacuterentes

paires de reacuteanalyses sont souvent petits et que le problegraveme de sous-estimation eacutevoqueacute

plus haut demeure Les figures 28 et 29 regroupent les cartes des intensiteacutes des maxima

annuels de dureacutee 1 jour de peacuteriodes de retour 2 ans et 20 ans respectivement (les cartes

pour les autres dureacutees et peacuteriodes de retour se trouvent dans Mailhot et al 2015) Ces

cartes repreacutesentent donc la meilleure estimation pour la combinaison de paires de

reacuteanalyses qursquoil est possible drsquoobtenir agrave partir des reacuteanalyses disponibles des intensiteacutes

de preacutecipitations extrecircmes pour le territoire sous eacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 74

Les patrons de maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour

diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses preacutesenteacutes agrave la figure 26 preacutesentent

geacuteneacuteralement des valeurs qui varient de 30-35 mm au sud et de 20-25 mm au nord La

combinaison ERA-CFSR preacutesente des valeurs plus faibles sur une plus grande reacutegion du

nord que les combinaisons ERA-MERRA et CFSR-MERRA Les maxima annuels 1 jour de

peacuteriode de retour 20 ans (figure 29) varient de 50-60 mm dans le sud agrave 30-40 mm pour

certaines reacutegions plus au nord

Figure 28 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 75

Figure 29 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 20 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations

Afin drsquoavoir une estimation des incertitudes associeacutees agrave ces valeurs en un site quelconque

(pour lequel aucune seacuterie observeacutee nrsquoest disponible) les eacutecarts-types entre intensiteacutes

estimeacutees agrave partir des reacuteanalyses (ou paires de reacuteanalyses) et les valeurs correspondantes

aux stations ont eacuteteacute calculeacutees pour lrsquoensemble des stations du territoire Lrsquohypothegravese est

que ces eacutecarts-types sont repreacutesentatifs des eacutecarts sur lrsquoensemble du territoire et donc

des incertitudes associeacutees aux estimations des reacuteanalyses Les reacutesultats montrent que 1)

les eacutecarts-types varient peu en fonction de la dureacutee 2) les paires de reacuteanalyses reacuteduisent

systeacutematiquement les eacutecarts relatifs par rapport au cas des reacuteanalyses post-traiteacutees

individuellement (bien que ces reacuteductions soient modestes dans plusieurs cas) 3) les

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 76

eacutecarts-types augmentent avec la peacuteriode de retour (ce qui nrsquoest pas surprenant compte

tenu des incertitudes drsquoestimation plus eacuteleveacutees pour les eacuteveacutenements plus rares donc de

peacuteriodes de retour plus eacuteleveacutees) Les incertitudes drsquoestimation (eacutecarts-types) des

quantiles sont de lrsquoordre de plusmn 15 pour les peacuteriodes de retour 2 5 et 10 ans et de lrsquoordre

de plusmn 20 pour la peacuteriode de retour 20 ans

Les reacutesultats de la preacutesente eacutetude montrent tout lrsquointeacuterecirct drsquoutiliser les reacuteanalyses

individuellement ou combineacutees pour lrsquoestimation des intensiteacutes de pluies extrecircmes dans

le nord du Queacutebec et de faccedilon plus geacuteneacuterale dans les reacutegions du nord reacutegions pour

lesquelles la caracteacuterisation des extrecircmes de preacutecipitations et des reacutegimes climatiques

pose problegraveme compte tenu du faible nombre de stations et de lrsquoimmensiteacute du territoire

Ces travaux ouvrent des perspectives tregraves inteacuteressantes Drsquoabord en termes de post-

traitement le deacuteveloppement drsquoapproche combinant trois reacuteanalyses ou plus est agrave

eacutetudier En effet les reacutesultats de la preacutesente eacutetude montrent qursquoil peut srsquoaveacuterer difficile

de choisir une reacuteanalyse parmi toutes celles disponibles car elles se ressemblent toutes

beaucoup En combinant les reacuteanalyses il possible drsquoeacuteviter ce choix et de plutocirct mettre agrave

profit lrsquoinformation provenant de toutes les reacuteanalyses Ce type drsquoapproche montre

toutefois ses limites et notamment agrave cause de son caractegravere lsquodeacuteterministersquo ougrave une valeur

de la reacuteanalyse est associeacutee de faccedilon univoque agrave la valeur agrave une station Il est clair qursquoune

approche de type stochastique ougrave lrsquoon associe une distribution de valeurs possibles agrave la

station conditionnellement agrave la donneacutee de la valeur de la reacuteanalyse doit ecirctre privileacutegieacutee

(Maraun 2013) Une approche de ce type a drsquoailleurs deacutejagrave eacuteteacute proposeacutee par Wong et al

(2014)

CHAPITRE 7 DISCUSSION ET CONCLUSION

Le projet Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des

vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik sous la responsabiliteacute du Ministegravere des

Forecircts de la Faune et des Parcs visait agrave ameacuteliorer le niveau de connaissance du climat de

cette reacutegion ougrave le manque de donneacutees climatiques est un enjeu important En effet bien

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 77

que plusieurs reacutecentes eacutetudes deacutemontrent que les changements climatiques risquent

drsquoecirctre particuliegraverement importants dans le Nord queacutebeacutecois le faible nombre de stations

climatologiques du reacuteseau limite la capaciteacute agrave analyser le climat passeacute et preacutesent ainsi que

les tendances ce qui influence la capaciteacute agrave bien eacutevaluer lrsquoampleur des changements

climatiques futurs

La premiegravere eacutetape du projet consistait agrave eacutevaluer le potentiel de donneacutees interpoleacutees sur

grille et de reacuteanalyses afin de deacutecrire le climat du Nunavik Deux jeux de donneacutees eacutetaient

agrave lrsquoeacutetude soit un pour les tempeacuteratures et les preacutecipitations (et leurs indicateurs

climatiques deacuteriveacutes) et un autre lieacutes agrave la caracteacuterisation du couvert de neige Pour les

variables de tempeacuteratures et de preacutecipitations une premiegravere seacutelection srsquoest faite sur la

base de la reacutesolution spatiale des diffeacuterentes grilles des jeux de donneacutees les grilles de

plus de 100 km de cocircteacute ayant eacuteteacute retireacutees de la liste Ce premier tri a permis de reacuteduire agrave

quatre le nombre de jeux de donneacutees interpoleacutees (CANGRD CRU T31 Willmott-

Matsuura NRCan) et de reacuteanalyses potentiels (MERRA ERA-Interim JRA55 CFSR) Les

valeurs de ces jeux de donneacutees ont ensuite eacuteteacute valideacutees en les comparant aux donneacutees

drsquoobservations indeacutependantes du reacuteseau CLIMATOLOGIE du MDDELCC

Cette eacutetape de validation reacutevegravele que les reacuteanalyses offrent un potentiel tregraves inteacuteressant

pour caracteacuteriser le climat passeacute du Nord queacutebeacutecois Ce potentiel est lieacute au fait que

premiegraverement les reacuteanalyses offrent des donneacutees journaliegraveres qui permettent de calculer

tous les indicateurs agrave lrsquoeacutetude contrairement aux donneacutees interpoleacutees qui offrent

seulement des donneacutees mensuelles (sauf la base de donneacutees RNCan) De plus la

validation avec les donneacutees aux stations a deacutemontreacute de plus grandes similitudes avec les

reacuteanalyses qursquoavec les donneacutees interpoleacutees notamment pour les preacutecipitations Les

quatre reacuteanalyses ont donc eacuteteacute utiliseacutees pour construire les cartes du climat de reacutefeacuterence

Le potentiel de trois des reacuteanalyses choisies soit MERRA ERA-Interim et CFSR avait

drsquoailleurs eacuteteacute deacutemontreacute reacutecemment (Linsday et al 2014) La reacuteanalyse JRA55 est tregraves

reacutecente et donc peu eacutetudieacutee Notre analyse deacutemontre qursquoelle srsquoeacuteloigne quelque peu des

trois autres reacuteanalyses crsquoest-agrave-dire qursquoelle preacutesente de moins grandes similitudes avec

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 78

les donneacutees des stations indeacutependantes Il est toutefois difficile de lrsquoeacuteliminer de la liste

eacutetant donneacute le faible nombre de stations indeacutependantes disponibles pour la validation

Lrsquoutilisation des reacuteanalyses pour construire le climat de reacutefeacuterence est un enjeu important

car le climat de reacutefeacuterence est geacuteneacuteralement deacutecrit agrave partir de donneacutees aux stations ou

interpoleacutees Or pour le Nunavik lrsquoanalyse des bases de donneacutees climatiques disponibles

reacutevegravele que lrsquoutilisation des reacuteanalyses offre un avantage certain sur les autres types de

donneacutees Ceci est relieacute agrave deux points importants Premiegraverement le nombre de stations

meacuteteacuteorologiques est faible dans le nord et ces stations offrent une couverture temporelle

limiteacutee ce qui rend difficile une bonne analyse du climat passeacute Deuxiegravemement les jeux

de donneacutees interpoleacutees sont baseacutes sur ces mecircmes donneacutees aux stations Or leur faible

repreacutesentativiteacute du territoire nordique influence neacutegativement la capaciteacute des jeux de

donneacutees interpoleacutees agrave bien caracteacuteriser le climat du territoire drsquointeacuterecirct Bien que les

reacuteanalyses assimilent les donneacutees drsquoobservations elles sont deacuteveloppeacutees agrave lrsquoaide drsquoun

modegravele de preacutevision meacuteteacuteorologique afin de reproduire le climat passeacute Ce type de

donneacutees semble ecirctre une avenue inteacuteressante pour pallier agrave la rareteacute des donneacutees

drsquoobservations dans la reacutegion nordique

Pour les bases disponibles pour caracteacuteriser le couvert nival la seacutelection srsquoest aveacutereacutee plus

ardue puisque les donneacutees de neige aux stations nrsquoont pu ecirctre utiliseacutees eacutetant donneacute la

grande heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute spatiale de cette variable agrave lrsquointeacuterieur mecircme des points de grille

Autrement dit la valeur agrave la station ne repreacutesente pas bien la valeur moyenne drsquoun point

de grille Un premier tri a permis drsquoeacuteliminer les donneacutees sur une grille trop grossiegravere pour

le territoire (NCEP) ainsi que celles qui nrsquooffraient pas une couverture temporelle

suffisamment longue pour couvrir la peacuteriode de reacutefeacuterence (HQ Tabsoba B2003 CMC)

Enfin les reacuteanalyses restantes ont eacuteteacute compareacutees entre elles afin drsquoeacuteliminer celles qui

preacutesentent des eacutecarts trop importants par rapport aux autres On obtient au final un

ensemble de jeux de donneacutees pouvant ecirctre utiliseacute pour caracteacuteriser le couvert de neige

sur le territoire Il faut noter par contre que faute drsquoobservations suffisantes lrsquoaccord

entre les jeux de donneacutees de cet ensemble ne veut pas forceacutement dire qursquoil repreacutesente la

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 79

reacutealiteacute avec plus drsquoexactitude Le choix final des bases de donneacutees a eacuteteacute dicteacute en partie

par un jugement drsquoexperts et a meneacute agrave la seacutelection de deux bases de donneacutees Liston-

Hiemstra et Brown-Hiemstra Il srsquoavegravere cependant que les reacutesultats des deux bases de

donneacutees sont passablement diffeacuterents sur le territoire ce qui limite la confiance dans

cette cartographie Par contre les valeurs de preacutecipitations solides srsquoaccordent davantage

avec les donneacutees de Liston-Hiemstra

Une fois la seacutelection des bases de donneacutees effectueacutee la synthegravese reacutegionale des variables

et indicateurs climatiques ainsi que leur cartographie ont eacuteteacute reacutealiseacutees pour la

peacuteriode 1981-2010 En tout le projet aura geacuteneacutereacute plus de 100 cartes en format SIG ainsi

que des figures preacutesentant lrsquoeacutevolution des indicateurs entre 1981 et 2010 Agrave titre

drsquoexemple notre analyse montre que pour cette peacuteriode les tempeacuteratures augmentent

les preacutecipitations totales sont agrave la hausse la saison de croissance srsquoallonge que

lrsquoeacutequivalent en eau de la neige a peu changeacute et que la dureacutee du couvert nival a diminueacutee

Ce pheacutenomegravene semble principalement lieacute agrave une fin drsquoenneigement plus preacutecoce et moins

agrave un deacutebut plus tardif

Une mise agrave jour de la cartographie des bioclimats au nord du 55iegraveme parallegravele a aussi eacuteteacute

reacutealiseacutee avec les reacuteanalyses seacutelectionneacutees preacuteceacutedemment La mise agrave jour des bioclimats

pour la peacuteriode 1981-2010 est baseacutee sur la classification de Litynski (tireacutee de Gerardin et

McKenney 2001) La nouvelle classification offre un portrait sensiblement plus deacutetailleacute

que celui preacutesenteacute en 2001 et qui eacutetait baseacute sur des donneacutees drsquoobservations aux stations

pour la peacuteriode 1966 agrave 1996 Ce niveau de deacutetail nrsquoest pas surprenant eacutetant donneacute que

les reacuteanalyses sont interpoleacutees sur une grille reacuteguliegravere de 50 km offrant ainsi une

information climatique plus riche spatialement que les stations utiliseacutees agrave lrsquoorigine sur le

territoire du Nunavik On deacutenote agrave preacutesent sept bioclimats pour la reacutegion au nord du 55deg

comparativement agrave quatre dans la classification preacuteceacutedente Bien que les grandes reacutegions

bioclimatiques soient sensiblement les mecircmes la mise agrave jour permet de deacutecrire avec plus

de preacutecision certains eacuteleacutements climatiques et topographiques importants tels que la

reacutegion montagneuse agrave la frontiegravere de Terre-Neuve-et-Labrador

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 80

Les reacutesultats de cette eacutetude ouvrent une avenue inteacuteressante pour lrsquoutilisation des

reacuteanalyses afin de caracteacuteriser le climat du Nord queacutebeacutecois En effet les cartes des

indicateurs agrave lrsquoeacutetude fournissent une information qui nrsquoeacutetait pas disponible agrave ce jour pour

le Nunavik Lrsquoanalyse des bioclimats semble aussi avoir ajouteacute un niveau de deacutetails

inteacuteressant par rapport agrave la carte qui eacutetait utiliseacutee agrave ce jour Finalement la pertinence des

reacuteanalyses pour lrsquoestimation des intensiteacutes de pluies extrecircmes dans le nord du Queacutebec a

eacuteteacute deacutemontreacutee et le patron spatial de ces pluies a pu ecirctre cartographieacute

Il faut neacuteanmoins mettre les utilisateurs de cette information en garde par rapport aux

incertitudes associeacutees aux valeurs preacutesenteacutees sur les diffeacuterentes cartes En effet les eacutecarts

entre les diffeacuterentes reacuteanalyses particuliegraverement pour les preacutecipitations liquides et sous

forme de neige montrent agrave quel point les incertitudes demeurent grandes pour

lrsquoinformation climatique du Nord queacutebeacutecois Il nous est toujours impossible de favoriser

lrsquoune ou lrsquoautre des bases de donneacutees analyseacutees ici en grande partie ducirc au manque des

donneacutees drsquoobservations qui pourraient servir agrave valider les jeux de donneacutees Il faut donc

utiliser lrsquoinformation preacutesenteacutee ici de faccedilon relativement prudente

CHAPITRE 8 RECOMMANDATIONS

Le manque criant de donneacutees au nord du Queacutebec demeure un enjeu important Une

bonne compreacutehension du climat passeacute nrsquoest possible qursquoavec lrsquoappui de donneacutees

drsquoobservations adeacutequates Bien que les reacutesultats du projet deacutemontrent que les reacuteanalyses

peuvent servir agrave pallier un certain manque de donneacutees dans le nord il nrsquoen est pas moins

que ces donneacutees de reacuteanalyses doivent tout de mecircme ecirctre valideacutees avec de lsquovraiesrsquo

donneacutees Or le manque de donneacutees de stations dans le nord est probleacutematique Non

seulement le nombre de stations est faible mais ces stations ne couvrent souvent que de

tregraves courte peacuteriode de temps Il nous apparait donc important de recommander lrsquoajout

de stations dans le nord ainsi que le maintien de ces infrastructures agrave long terme Ces

donneacutees sont importantes non seulement pour comprendre le climat passeacute mais servent

aussi agrave valider les modegraveles climatiques utiliseacutes pour eacutevaluer les changements futurs

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 81

Le mecircme constat srsquoapplique pour le reacutegime hydrique du Nord queacutebeacutecois tregraves peu eacutetudieacute

jusqursquoici Le faible nombre de stations drsquoobservations de jaugeages est un enjeu majeur

qui se doit drsquoecirctre consideacutereacute dans le futur afin de pouvoir analyser le reacutegime des riviegraveres

nordiques de faccedilon plus robuste

Une des variables tregraves importantes pour les infrastructures nordiques est sans contredit

le vent particuliegraverement les vents de pointe Or cette variable nrsquoa eacuteteacute prise en compte

ici que de faccedilon sommaire agrave lrsquoaide drsquoinformations deacutejagrave disponibles dans la litteacuterature

Cette limite est due principalement au fait que les donneacutees drsquoobservations des vents sont

quasiment inexistantes En effet bien que les donneacutees de stations discuteacutees au

paragraphe preacuteceacutedent offrent geacuteneacuteralement toutes des donneacutees de tempeacuteratures et de

preacutecipitations elles nrsquooffrent pas de donneacutees sur les vents En fait tregraves peu de stations

meacuteteacuteorologiques installeacutees au Canada ont les installations neacutecessaires pour mesurer le

vent Ceci fait en sorte que les bases de donneacutees interpoleacutees de vent ne sont pas

disponibles De plus sans donneacutees aux stations il est impossible de bien valider les

donneacutees des reacuteanalyses Ce type de donneacutees offre un potentiel inteacuteressant pour les

tempeacuteratures et les preacutecipitations et il serait inteacuteressant drsquoanalyser leur potentiel pour

caracteacuteriser le vent Bien que ce deacuteveloppement des connaissances sur les vents

demanderait un effort important il semble qursquoil soit indispensable

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 82

BIBLIOGRAPHIE

Allard M Lemay M (dir) 2013 Le Nunavik et le Nunatsiavut De la science aux politiques publiques Une eacutetude inteacutegreacutee drsquoimpact reacutegional des changements climatiques et de la modernisation Queacutebec Canada ArcticNet Inc 318 p

Adler RF Huffman GF Chang A Ferraro R Xie P-P Janowiak J Rudolf B Schneider U Curtis S Bolvin D Gruber A Susskind J Arkin Nelkin E 2003 The Version-2 Global Precipitation Climatology Project (GPCP) Monthly Precipitation Analysis (1979ndashPresent) J Hydrometeor 4(6) 1147-1167

Brohan P Kennedy JJ Harris I Tett SFB Jones PD 2006 Uncertainty estimates in regional and global observed temperature changes A new data set from 1850 J Geophysical Research Atmospheres 111(D12) 1-21

Brown RD 2010 Analysis of snow cover variability and change in Queacutebec 1948-2005 Hydrological Processes 24(14)1929-1954

Brown RD Brasnett B 2010 Updated Anually Canadian Meteorological Centre (CMC) Daily Snow Depth Analysis Data copy Environment Canada Boulder Colorado USA National Snow and Ice Data Center

Brown RD Brasnett B Robinson D 2003 Gridded North American monthly snow depth and snow water equivalent for GCM evaluation Atmosphere-Ocean 41 1ndash14

Brown RD Derksen C 2013 Is Eurasian October snow cover extent increasing Environ Res Lett 8(2) 024006

Brown R Lemay M 2013 Variabiliteacute et changements climatiques dans la peacuteninsule du Nunavik et du Nunatsiavut (IRIS de la reacutegion subarctique de lrsquoEst du Canada) chapitre 2 dans Allard M Lemay M (dir) Le Nunavik et le Nunatsiavut De la science aux politiques publiques Une eacutetude inteacutegreacutee drsquoimpact reacutegional des changements climatiques et de la modernisation Queacutebec Canada ArcticNet Inc 318 p

Compo GP Whitaker JS Sardeshmukh PD Matsui N Allan RJ Yin X Gleason BE Vose RS Rutledge G Bessemoulin P Broumlnnimann S Brunet M Crouthamel RI Grant AN Groisman PY Jones PD Kruk MC Kruger AC Marshall GJ Maugeri M Mok HY Nordli Oslash Ross TF Trigo RM Wang XL Woodruff D Worley SJ 2011 The Twentieth Century Reanalysis Project Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 137(654) 1-28

Dee DP Uppala SM Simmons AJ Berrisford P Poli P Kobayashi S Andrae U Balmaseda MA Balsamo G Bauer P Bechtold P Beljaars ACM van de Berg L Bidlot J Bormann N Delsol C Dragani R Fuentes M Geer AJ Haimberger L Healy SB Hersbach H Holm EV Isaksen L Karingllberg P Koumlhler M Matricardi M McNally AP Monge-Sanz BM Morcrette JJ Park BK Peubey C de Rosnay P Tavolato C Theacutepaut N Vitart F (2011) The ERA-Interim reanalysis

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 83

configuration and performance of the data assimilation system Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 137(656) 553-597

Derksen C Smith SL Sharp M Brown L Howell S Copland L Mueller DR Gauthier Y Fletcher CG Tivy A Bernier M Bourgeois J Brown R Burn CR Duguay C Kushner P Langlois A Lewkowicz AG Royer A Walker A 2012 Variability and change in the Canadian cryosphere Climatic Change 115(1) 59-88

Deacutery SJ Wood EF 2004 Teleconnection between the Arctic Oscillation and Hudson Bay river discharge Geophys Res Letters 31(18) 2-5

Deacutery SJ Wood EF 2005 Decreasing river discharge in northern Canada Geophys Res Letters 32(10)1-4

Deacutery SJ Stieglitz M McKenna EC Wood EF 2005 Characteristics and trends of river discharge into Hudson James and Ungava bays 1964ndash 2000 J Clim 18 2540ndash2557

Deacutery SJ Hernaacutendez-Henriacutequez MA Burford JA Wood EF 2009 Observational evidence of an intensifying hydrological cycle in northern Canada Geophys Res Letters 36(13) L13402

Gervais M Gyakum JR Atallah EH Tremblay LB 2014 How Well Are the Distribution and Extreme Values of Daily Precipitation over North America Represented in the Community Climate System Model A Comparison to Reanalysis Satellite and Gridded Station Data J Climate 27 5219-5239

Gerardin V McKenney K 2001 Une classification climatique du Queacutebec agrave partir de modegraveles de distribution spatiale de donneacutees climatiques mensuelles vers une deacutefinition des bioclimats du Queacutebec Direction du patrimoine eacutecologique et du deacuteveloppement durable ministegravere du Deacuteveloppement durable de lrsquoEnvironnement et de Lutte contre les changements climatiques Repeacutereacute agrave httpwwwmddelccgouvqccachangementsclassification

Guay C Minville M Braun M 2015 A global portrait of hydrological changes at the 2050 horizon for the province of Queacutebec Can Water Res J 40 285-302

Hansen JR Ruedy R Sato M Lo K 2010 Global surface temperature change Rev Geophys48(4) RG4004

Harris I Jones PD Osborn TJ Lister DH 2014 Updated high-resolution grids of monthly climatic observations - the CRU TS310 dataset Int J Clim 34 623-642

Holland MM Finnis J Barrett AP Serreze MC 2007Projected changes in Arctic Ocean freshwater budgets J Geophys Res 112(4) 1-13

Huntington TG 2006 Evidence for intensification of the global water cycle Review and synthesis

Journal of Hydrology 319(1-4) 83‑95

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 84

Hutchinson MF McKenney DQ Lawrence K Hopkinson RF Milewska E Papadopol P 2009 Development and Testing of Canada-Wide Interpolated Spatial Models of Daily MinimumndashMaximum Temperature and Precipitation for 1961ndash2003 J Appl Meteorol Climatol 48 725ndash741

Jones PD Lister DH Osborn TJ Harpham C Salmon M Morice CP 2012 Hemispheric and large-scale land-surface air temperature variations An extensive revision and an update to 2010 J Geophys Res 117(5)

Kanamitsu M Ebisuzaki W Woollen J Yang SndashK Hnilo JJ Fiorino M Potter GL 2002 NCEPDOE AMIP-II Reanalysis (Reanalysis-2) Bull Amer Meteor Soc 83(11) 1631-1643

Kottek M Grieser J Beck C Rudolf B Rubel F 2006 World map of the Koumlppen-Geiger climate classification updated Meteorologische Zeitschrift 15(3) 259-263

Lindsay R Wensnahan M Schweiger A Zhang J 2014 Evaluation of seven different atmospheric reanalysis products in the Arctic J Climate 27(7) 2588-2602

Liston GE Hiemstra CA 2011 The changing cryosphere Pan-Arctic snow trends (1979-2009) J Climate 24(21) 5691-5712

Litynski J 1988 Climat du Queacutebec drsquoapregraves la classification numeacuterique Carte de format 100 x 130 cm Eacuteditions Gamma

Mailhot A Talbot G Aubin P Bolduc S 2015 Eacutevaluation du potentiel des reacuteanalyses pour lrsquoestimation des intensiteacutes des preacutecipitations extrecircmes pour le nord queacutebeacutecois Institut National de la Recherche Scientifique Centre Eau Terre et Environnement (Rapport de recherche R1629) 95 p

Maraun D 2013 Bias Correction Quantile Mapping and Downscaling Revisiting the Inflation Issue J Climate 26(6) 2137-2143

McKenney DW Hutchinson MF Papadopol P Lawrence K Pedlar J Campbell K Milewska E Hopkinson RF Price D Owen T (2011) Customized spatial climate models for North America Bulletin of the American Meteorological Society 92(12) 1611-1622

MDDELCC 2014 Surveillance du Climat Ministegravere du Deacuteveloppement durable de lrsquoenvironnement et de la Lutte contre les changements climatiques (MDDELCC) Repeacutereacute agrave httpwwwmddelccgouvqccaclimatsurveillanceindexasp

Mesinger F DiMego G Kalnay E Mitchell K Shafran PC Ebisuzaki W Jović D Woollen J Rogers E Berbery EH Ek MB Fan Y Grumbine R Higgins W Li H Lin Y Manikin G Parrish D Shi W 2006 North American regional reanalysis Bulletin of the American Meteorological Society 87(3) 343-360

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 85

Mudryk LR Derksen C Kushner CJ Brown R 2015 Characterization of Northern Hemisphere Snow Water Equivalent Datasets 1981ndash2010 Journal of Climate 150904104833007 Repeacutereacute agrave httpjournalsametsocorgdoiabs101175JCLI-D-15-02291

Onogi K Tsutsui J Koide H Sakamoto M Kobayashi S Hatsushika H Matsumoto T Yamazaki N Kamahori H Takahashi K Kadokura S Wada K Kato K Oyama R Ose T Mannoji N Taira R 2007 The JRA-25 Reanalysis J Meteor Soc Japan 85 369-432

Ouranos (2015) Vers lrsquoadaptation Synthegravese des connaissances sur les changements climatiques au Queacutebec Partie 1 Eacutevolution climatique au Queacutebec Eacutedition 2015 Montreacuteal Queacutebec Ouranos 79 p

Overland JE Wang M 2005 The third Arctic climate pattern 1930s and early 2000s Geophys Res Letters 32(23) 1-4

Rapaic M Brown R Markovic M Chaumont D 2015 An Evaluation of Temperature and Precipitation Surface-Based and Reanalysis Datasets for the Canadian Arctic 1950ndash2010 Atmosphere-Ocean 53(3) 283-303

Rienecker MM Suarez MJ Gelaro R Todling R Bacmeister J Liu E Gosilovich MG Schubert SD Tacaks L Kim GK Bloom S Chen J Collins D Conaty A da Silva A Gu W Joiner J Koster RD Lucchesi R Molod A Owens T Pawson S Pegion P Redder CR Reichle R Robertson FR Ruddick AG Sienkiewicz M Woollen J 2011 MERRA NASAs Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications J Climate 24(14) 3624-3648

Saha S Shrinivas M PanH-L Wu X Wang J Nadiga S Tripp P Kistler R Woollen H Behringer D Liu H Stokes D Grumbine R Gayno G Wang J Hou Y-T Chuang H-Y Juang H-MH Sela J Iredell M Treadon R Kleist D Van Delst P Keyser D Derber J Ek M Meng J Wei H Yang Rongqian Lord Y van den Doll H Kumar A Wang W Long C Chelliah M Xue Y Huang B Schemm J-K Ebisuzaki W Lin R Xie P Chen M Zhou S Higgins W Zou C-Z Liu Q Chen Y Han Y Cucurull L Reynolds RW Rutledge G Goldberg M 2010 The NCEP climate forecast

system reanalysis Bull Am Meteor Soc 91(8) 1015‑1057

Schneider U Becker A Finger P Meyer-Christoffer A Ziese MRudolf B 2013 GPCCs new land surface precipitation climatology based on quality-controlled in situ data and its role in quantifying the global water cycle Theoretical and Applied Climatology 115(1-2) 15-40

Takala M Luojus K lliainen J Derksen C Lemmetyinen J Petri Kaumlrnauml J Koskinen J Bojkov B 2011 Estimating northern hemisphere snow water equivalent for climate research through assimilation of space-borne radiometer data and ground-based measurements Remote Sensing of Environment 115(12) 3517-3529

Thistle MEacute Caissie D 2013 Trends in air temperature total precipitation and streamflow characteristics in eastern Canada Canadian Technical Report of Fisheries and Aquatic Sciences 3018 Moncton New Brusnwick 109 p

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 86

Tivy A Howell SEL Alt B McCourt S Chagnon R Crocker G Carrieres T Yackel JJ 2011 Trends and variability in summer sea ice cover in the Canadian Arctic based on the Canadian Ice Service Digital Archive 1960ndash2008 and 1968ndash2008 J Geophys Research 116 C03007

Tranter M Jones HG 2001 The chemistry of snow Processes and nutrient cycling Dans Snow Ecology An interdisciplinary examination of snow-covered ecosystems Jones HG Pomeroy JW Walker DA Homan RW (dir) Cambridge Cambridge University Press 127-167

Uppala SM KÅllberg PW Simmons AJ Andrae U Da Costa Bechtold V Fiorino M Gibson JK Haseler J Hernandez A Kelly GA Li X Onogi K Saarinen S Sokka N Allan RP Andersson E Arpe K Balmaseda MA Beljaars ACM van de Berg L Bidlot J Bormann N Caires S Chevallier F Dethof A Fragosavac M Fisher M Fuentes M Hagemann S Hoacutelm E Hoskins BJ Isaksen L Hanssen PAEM Jenne R McNally AP Mahfouf J-F Morcrette J-J Rayner NA Saudnders RW Simon P Sterl A Trenberth KE Untch A Vasiljevic D Vitervo P Woollen J 2005 The ERA-40 re-analysis QJR Meteorol Soc 131 2961-3012

Vaughan DG Comiso JC Allison J Carrasco G Kaser R Kwok P Mote P Murray T Paul F Ren J Rignot E Solomina O Steffen K Zhang T 2013 Observations Cryosphere Dans Climate Change 2013 The physical Science Basis Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate change Stocker TF Qin D Plattner GK Tignor M Allen SK Boschung J Nauels A Xia Y Bex V Midgley PM (dir) United Kingdom et New York NY USA Cambridge University Press

Wan H Wang XL Swail VR 2010 Homogenization and Trend Analysis of Canadian Near-Surface Wind Speeds J Climate 23(5) 1209-1225

Willmott CJ Matsuura K 1995 Smart Interpolation of Annually Averaged Air Temperature in the United States J Appl Meteorol 34 2577-2586

Wong G Maraun D Vrac M Widmann M Eden JM Kent T 2014 Stochastic Model Output Statistics for Bias Correcting and Downscaling Precipitation Including Extremes J Climate 27(18) 6940-6959

Yue S Pilon P Phinney B 2003 Canadian streamflow trend detection impacts of serial and cross-correlation Hydrological Sciences J 48(1) 51-63

Zhang X Vincent LA Hogg WD Niitsoo A 2000 Temperature and precipitation trends in Canada during the 20th century Atmosphere-Ocean 38(3) 395-429

Zhang X Harvey KD Hogg WD Yuzyk TR 2001 Trends in Canadian streamflow Water Ress Res 37(4) 987-998

Page 4: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques

SOMMAIRE EXEacuteCUTIF

Le territoire nordique du Queacutebec possegravede un grand potentiel de deacuteveloppement

susceptible drsquoecirctre exploiteacute au cours des prochaines deacutecennies Pour bien encadrer ces

activiteacutes eacuteconomiques et les infrastructures qui les soutiennent il est important de

comprendre et caracteacuteriser le climat reacutegional actuel ainsi que son eacutevolution Ceci est aussi

primordial pour la protection de lrsquoenvironnement biophysique la peacuterenniteacute des

infrastructures existantes et lrsquoidentification des vulneacuterabiliteacutes socio-eacuteconomiques de la

reacutegion

Lrsquoidentification et lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes lieacutees au climat de mecircme que la recherche

de solutions drsquoadaptation pour faire face agrave son changement requiegraverent des donneacutees sur

le climat reacutecent en premier lieu puis sur le climat futur Or pour caracteacuteriser le climat

reacutecent la disponibiliteacute de seacuteries de donneacutees drsquoobservations suffisamment longues et bien

reacuteparties sur le Queacutebec nordique srsquoavegravere un enjeu majeur En effet alors qursquoon peut

compter depuis longtemps sur un reacuteseau de stations meacuteteacuteorologiques relativement

important dans le sud du Queacutebec celui du nord est peu dense et principalement localiseacute

le long de la cocircte Afin de pallier la rareteacute des observations dans la reacutegion nordique il est

possible de compter sur quelques jeux de donneacutees alternatifs soit les donneacutees interpoleacutees

par krigeage des stations existantes ou encore les donneacutees de reacuteanalyses Pour ce projet

le mandat drsquoOuranos eacutetait centreacute sur lrsquoeacutevaluation des diffeacuterentes sources de donneacutees

alternatives afin de mieux caracteacuteriser le climat reacutecent (1981-2010) sur le territoire

nordique queacutebeacutecois au nord du 55e parallegravele Un second objectif visait agrave eacutevaluer le

potentiel des reacuteanalyses pour lrsquoestimation des quantiles de pluies extrecircmes

Potentiel des reacuteanalyses

Compareacutees aux autres types de donneacutees les reacuteanalyses offrent un avantage

certain pour calculer les indicateurs climatiques drsquointeacuterecirct et produire une

cartographie du climat du Nunavik

Lrsquointeacuterecirct drsquoappliquer un post-traitement sur les reacuteanalyses et de les utiliser pour

lrsquoestimation des intensiteacutes de pluies extrecircmes dans le nord du Queacutebec est aussi

deacutemontreacute

Lrsquoavantage drsquoappliquer un post-traitement sur les reacuteanalyses est relieacute au faible

nombre de stations meacuteteacuteorologiques et de lrsquoimmensiteacute du territoire nordique

Indicateurs climatiques

Plus drsquoune centaine de cartes drsquoindicateurs cleacutes ont eacuteteacute produites et le calcul de

lrsquoeacutevolution des indicateurs sur une peacuteriode de reacutefeacuterence de 1981 agrave 2010 a eacuteteacute fait En

reacutesumeacute lrsquoanalyse montre que pour cette peacuteriode

les tempeacuteratures moyennes annuelles augmentent

la dureacutee de la saison sans gel srsquoallonge

le nombre annuel drsquoeacuteveacutenements de gel-deacutegel change peu mais tend agrave augmenter

agrave lrsquoautomne et diminuer au printemps

la moyenne annuelle des degreacutes-jours de gel diminue

la moyenne annuelle des degreacutes-jours de deacutegel augmente

la saison de croissance srsquoallonge

la moyenne annuelle des degreacutes-jours de croissance augmente

la longueur des peacuteriodes ougrave la tempeacuterature quotidienne moyenne oscille autour

de 0degC est agrave la hausse agrave lrsquoautomne mais agrave la baisse au printemps

les preacutecipitations totales annuelles sont agrave la hausse

les preacutecipitations liquides annuelles sont geacuteneacuteralement agrave la hausse avec une

augmentation plus marqueacutee agrave lrsquoautomne

les preacutecipitations solides annuelles changent peu bien qursquoune leacutegegravere baisse est

visible principalement lieacutee agrave des diminutions plus importantes au printemps et agrave

lrsquoautomne

la fraction de neige diminue annuellement

lrsquoeacutequivalent en eau de la neige est stable et la dureacutee du couvert nival a diminueacutee

En contrepartie notre analyse met en lumiegravere le manque important de donneacutees

drsquoobservations autant pour les variables de tempeacuteratures de preacutecipitations de neige au

sol que pour drsquoautres variables utiles telles que le vent et le deacutebit des riviegraveres Ces

observations sont neacutecessaires pour eacutevaluer de faccedilon plus robuste le potentiel des divers

jeux de donneacutees alternatives

Extrecircmes de preacutecipitations

Trois reacuteanalyses ERA CFSR et MERRA sont utiliseacutees pour produire des cartes de

preacutecipitations extrecircmes sur le territoire

les reacuteanalyses preacutesentent des biais parfois importants pour les valeurs de

preacutecipitations extrecircmes toutefois la distribution spatiale des valeurs des

reacuteanalyses colle tregraves bien au patron suggeacutereacute par les valeurs aux stations

lrsquoapplication drsquoun post-traitement visant agrave corriger les biais des reacuteanalyses a

permis une ameacutelioration sensible des reacutesultats

les hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations sur 1 jour avec une peacuteriode de

retour de 2 ans et de 20 ans preacutesentent un leacuteger gradient sud-nord sur le territoire

avec des valeurs moins abondantes sur lrsquoextrecircme nord selon les diffeacuterentes

combinaisons de reacuteanalyses

Bioclimats

Une mise agrave jour de la cartographie des bioclimats au nord du 55iegraveme parallegravele a eacuteteacute

effectueacutee avec des donneacutees de 1981 agrave 2010 et offre un portrait plus deacutetailleacute que celui

preacutesenteacute en 2001 qui eacutetait baseacute sur des donneacutees drsquoobservations aux stations pour la

peacuteriode 1966 agrave 1996

Les nouvelles cateacutegories aident agrave deacutecrire avec plus de preacutecision certains eacuteleacutements

climatiques et topographiques importants tels que la reacutegion montagneuse agrave la

frontiegravere du Labrador

La zone subpolaire a pris de lrsquoexpansion au nord tandis que la zone polaire est

moins eacutetendue

Les preacutecipitations sont plus importantes sur tout le territoire comparativement agrave

la carte drsquoorigine

Important agrave retenir

Bien que nous ayons produit de nombreuses cartes drsquoindicateurs et revu la distribution

des bioclimats pour le nord du Queacutebec il faut mettre les utilisateurs de cette information

en garde par rapport aux incertitudes associeacutees En effet les eacutecarts entre les reacuteanalyses

particuliegraverement pour les preacutecipitations liquides et sous forme de neige deacutemontrent agrave

quel point les incertitudes sur lrsquoinformation climatique du nord queacutebeacutecois demeurent

grandes Il nous est toujours impossible de favoriser lrsquoune ou lrsquoautre des reacuteanalyses

eacutetudieacutees en grande partie agrave cause du manque de donneacutees drsquoobservations qui pourraient

servir agrave valider les jeux de donneacutees Il faut donc utiliser lrsquoinformation preacutesenteacutee ici de

faccedilon prudente

Projet 20043

Projet 20043 viii

TABLE DES MATIEgraveRES

RENSEIGNEMENTS GEacuteNEacuteRAUX SUR LE PROJET II

REMERCIEMENTS III

SOMMAIRE EXEacuteCUTIF IV

TABLE DES MATIEgraveRES VIII

LISTE DES FIGURES X

LISTE DES TABLEAUX XIII

LISTE DES ABREacuteVIATIONS ET DES SIGLES XIV

CHAPITRE 1 INTRODUCTION 1

11 MISE EN CONTEXTE 1

12 OBJECTIFS 5

CHAPITRE 2 DONNEacuteES INDICATEURS CLIMATIQUES ET BIOCLIMATS 6

21 DONNEacuteES 6

22 INDICATEURS CLIMATIQUES 10

22 BIOCLIMATS 15

CHAPITRE 3 MEacuteTHODOLOGIE 19

31 PEacuteRIODE SEacuteLECTIONNEacuteE POUR LE CLIMAT DE REacuteFEacuteRENCE 19

32 SEacuteLECTION DES JEUX DE DONNEacuteES ndash TEMPEacuteRATURES ET PREacuteCIPITATIONS 19

321 Reacutesolution et vintage des jeux de donneacutees 19

322 Validation avec les donneacutees aux stations 20

33 SEacuteLECTION DES JEUX DE DONNEacuteES ndash COUVERT DE NEIGE 23

34 FORMATS DE PREacuteSENTATION DES INDICATEURS CLIMATIQUES 24

341 Cartographie 24

342 Tableau synthegravese et seacuteries temporelles 25

35 DISTRIBUTION DES BIOCLIMATS 25

CHAPITRE 4 REacuteSULTATS 26

Projet 20043

Projet 20043 ix

41 SEacuteLECTION DES JEUX DE DONNEacuteES ndash TEMPEacuteRATURES ET PREacuteCIPITATIONS 26

42 SEacuteLECTION DES JEUX DE DONNEacuteES ndash COUVERT DE NEIGE 28

43 DESCRIPTION DU CLIMAT DU PASSEacute REacuteCENT AU NUNAVIK 37

431 Tempeacuterature annuelle moyenne 40

432 Preacutecipitations totales annuelles 43

433 Longueur de la saison de croissance 46

434 Degreacutes-jours de croissance 51

435 Couvert de neige 54

44 BIOCLIMATS 58

CHAPITRE 5 EacuteTAT DES CONNAISSANCES DrsquoAUTRES VARIABLES CLIMATIQUES 61

51 LES VENTS 61

52 GLACES MARINES 63

53 REacuteGIME HYDRIQUE 65

CHAPITRE 6 EacuteVALUATION DU POTENTIEL DES REacuteANALYSES POUR LrsquoESTIMATION DES

INTENSITEacuteS DES PREacuteCIPITATIONS EXTREcircMES 68

CHAPITRE 7 DISCUSSION ET CONCLUSION 76

CHAPITRE 8 RECOMMANDATIONS 80

BIBLIOGRAPHIE 82

Projet 20043

Projet 20043 x

LISTE DES FIGURES

Figure 1 Stations meacuteteacuteorologiques du reacuteseau drsquoEnvironnement Canada pour lesquelles des donneacutees sont disponibles pour plus de 20 ans incluant lrsquoanneacutee 2010 3

Figure 2 Classification climatique du Queacutebec tireacutee de Gerardin et McKenney (2001) Notez que bien que la carte preacutesente 15 classes ces classes ont eacuteteacute regroupeacutees en 12 reacutegions climatiques selon la classification mondiale de Litynski 18

Figure 3 Distribution des 46 stations du reacuteseau MDDELCC disponibles dans la reacutegion agrave lrsquoeacutetude Seules les stations indeacutependantes en vert sont utiliseacutees pour la validation 22

Figure 4 Validation des donneacutees alternatives de tempeacuteratures mensuelles moyennes avec les donneacutees aux stations du MDDELCC Le lsquonrsquo indique le nombre de seacuteries observeacutees valides pour chaque jeu de donneacutees alternatives 30

Figure 5 Validation des donneacutees alternatives de preacutecipitations mensuelles moyennes avec les donneacutees aux stations du MDDELCC Le lsquonrsquo indique le nombre de seacuteries observeacutees valides pour chaque jeu de donneacutees alternatives 31

Figure 6 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion au nord approximativement du 59deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21 33

Figure 7 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 58deg et 59deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21 34

Figure 8 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 56deg et 58deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21 35

Figure 9 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 55deg et 56deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21 36

Figure 10 Le panneau du haut preacutesente la moyenne des tempeacuteratures moyennes annuelles (degC) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 41

Figure 11 Lrsquoeacutevolution des tempeacuteratures moyennes annuelles et mensuelles (degC) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 42

Figure 12 Le panneau du haut preacutesente la moyenne des preacutecipitations totales annuelles (mm) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 44

Projet 20043

Projet 20043 xi

Figure 13 Lrsquoeacutevolution des preacutecipitations totales annuelles et mensuelles (mm) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 45

Figure 14 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la longueur de la saison de croissance (jours) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2020 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 47

Figure 15 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date du deacutebut de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 48

Figure 16 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date de la fin de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 49

Figure 17 Lrsquoeacutevolution de la longueur du deacutebut et de la fin de la saison de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 50

Figure 18 Le panneau du haut preacutesente la moyenne du nombre annuel de degreacutes-jours de croissance calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 52

Figure 19 Lrsquoeacutevolution du nombre de degreacutes-jours annuel de de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 53

Figure 20 Le maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige (mm) calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg 55

Figure 21 La dureacutee du couvert de neige (seuil de 1 mm) calculeacutee agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg 56

Figure 22 Lrsquoeacutevolution du maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige du deacutebut de la fin et de la dureacutee de lrsquoenneigement calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra et de Brown-Derksen moyenneacutes pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 57

Figure 23 Classification des bioclimats eacutetablie sur la moyenne climatique de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFRS JRA55 MERRA) disponibles sur une grille de 50 km La classification suit les critegraveres eacutetablis par Litynski tels que preacutesenteacutes dans Gerardin et McKenney (2001) 60

Figure 24 Reacuteduction du couvert de glace ( par deacutecennie) pour la peacuteriode 1968-2010 dans lrsquoarctique canadien Seulement les tendances statistiquement significatives (α=005) sont montreacutees Adapteacutee de Derksen et al 2012 65

Projet 20043

Projet 20043 xii

Figure 25 Cartes du coefficient de la variabiliteacute temporelle des deacutebits annuels de 45 riviegraveres du Nord canadien pour (a) 1970ndash1990 (b) 1976ndash1996 (c) 1982ndash2002 et (d) 1970ndash2002 Les triangles pointant vers le haut (bas) indiquent une tendance positive (neacutegative) la taille des triangles indique lrsquoampleur du changement lorsque deacutetectable Les riviegraveres ameacutenageacutees par lrsquohomme (reacuteservoirs barrages diversion) sont indiqueacutees par des triangles vides 67

Figure 26 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses et aux stations 70

Figure 27 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations 72

Figure 28 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations 74

Figure 29 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 20 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations 75

Projet 20043

Projet 20043 xiii

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques observeacutees et interpoleacutees sur grille (tempeacuterature et preacutecipitation) 7

Tableau 2 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques de reacuteanalyses (tempeacuterature et preacutecipitation) 8

Tableau 3 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees interpoleacutees 9

Tableau 4 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees de reacuteanalyses 9

Tableau 5 Liste deacutefinition et formulation des indicateurs climatiques drsquointeacuterecirct 11

Tableau 6 Caracteacuteristiques sommaires de la classification de Litynski (tireacutees de Gerardin et McKenney 2001) 26

Tableau 7a Synthegravese des indicateurs climatiques agrave lrsquoeacutetude calculeacutes agrave partir des variables de tempeacuteratures et de preacutecipitations Les valeurs repreacutesentent la moyenne des quatre reacuteanalyses moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave de 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 lrsquoeacutecart-type de lrsquoensemble est donneacute entre parenthegraveses 38

Tableau 7 b Synthegravese des indicateurs climatiques relieacutes au couvert nival Les valeurs repreacutesentent la moyenne des jeux de donneacutees moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave du 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 Lrsquoeacutecart-type nrsquoest pas calculeacute eacutetant donneacute qursquoil nrsquoy a que deux jeux de donneacutees 40

Tableau 8 Liste et caracteacuteristiques des reacuteanalyses retenues 69

Tableau 9 Reacuteanalyse (ou paire de reacuteanalyses) offrant le meilleur accord avec les intensiteacutes aux stations apregraves post-traitement individuel (ou post-traitement par paire) 73

Projet 20043

Projet 20043 xiv

LISTE DES ABREacuteVIATIONS ET DES SIGLES

B2003 Brown 2003

CANGRD Canadian Gridded Temperature and Precipitation Anomalies

CFSR Climate Forecast System Reanalysis

CRU Climatic Research Unit

EC Environnement Canada

EEN Eacutequivalent en eau de la neige

ERA European ReAnalysis

GEV Generalized Extreme Value

GPCC Global Precipitation Climatology Centre

GPCP Global Precipitation Climatology Project

GISTEMP Goddard Institute for Space Studies Temperature Analysis

GlobSnow Global Snow Monitoring for Climate Research

HadCRU Hadley Center-Climatic Research Unit

JRA55 Japanese 55-year Reanalysis

MERRA Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications

MFFP Ministegravere des Forecircts de la Faune et des Parcs

MDDELCC Ministegravere du Deacuteveloppement durable de lrsquoEnvironnement et de la Lutte contre les Changements Climatiques

NARR North American Regional Reanalysis

NCEP National Centers for Environmental Prediction

NRCan Natural Resources Canda

20CR 20 th Century Reanalysis

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 1

CHAPITRE 1 INTRODUCTION

11 Mise en contexte

Le territoire nordique du Queacutebec possegravede un grand potentiel de deacuteveloppement

susceptible drsquoecirctre exploiteacute au cours des prochaines deacutecennies Pour bien encadrer ces

activiteacutes eacuteconomiques et les infrastructures qui les soutiennent il est important de

comprendre et caracteacuteriser le climat reacutegional actuel ainsi que son eacutevolution Ceci est aussi

primordial pour la protection de lrsquoenvironnement biophysique la peacuterenniteacute des

infrastructures existantes et lrsquoidentification des vulneacuterabiliteacutes socio-eacuteconomiques de la

reacutegion

Le changement du climat a deacutejagrave commenceacute agrave provoquer des impacts biophysiques

importants dans le nord du Queacutebec Une analyse approfondie de ces impacts est

preacutesenteacutee dans le livre publieacute par ArcticNet Le Nunavik et le Nunatsiavut de la science

aux politiques publiques (Allard et Lemay 2013) Par exemple un impact bien connu est

celui lieacute agrave la deacutegradation du pergeacutelisol et les conseacutequences pour les infrastructures (Allard

et Lemay 2013 chap6) La dynamique de la veacutegeacutetation est aussi en eacutevolution ceci devrait

se poursuivre dans le futur et entraicircner une augmentation de la couverture veacutegeacutetale et

de la hauteur drsquoespegraveces arbustives eacuterigeacutees (Allard et Lemay 2013 chap8) Les projections

climatiques futures suggegraverent la venue de nouveaux impacts par exemple lrsquoeacuterosion des

cocirctes associeacutee aux reacutegimes de tempecirctes qui provoquent une augmentation des risques

de surcotes les changements au reacutegime hydrologique avec une augmentation du deacutebit

annuel moyen (Guay et al 2015) ce qui pourrait entraicircner des impacts au niveau du

drainage dans les villages ainsi qursquoune augmentation des risques naturels

La modification de lrsquoenvironnement biophysique amplifie aussi les vulneacuterabiliteacutes socio-

eacuteconomiques les infrastructures existantes et agrave construire ont tregraves souvent un caractegravere

critique dans la reacutegion et leur deacutefaillance peut provoquer des conseacutequences graves pour

la population lrsquoaccegraves maritime accru gracircce au prolongement de la saison sans glace

pourrait exacerber des conflits drsquousage la gestion de lrsquoeau potable et des eaux useacutees

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 2

pourrait ecirctre complexifieacutee dans un contexte ougrave lrsquoenvironnement naturel change et

finalement le mode de vie et la culture des reacutesidents de la reacutegion tregraves deacutependants des

ressources et de lrsquoenvironnement naturel seront aussi affecteacutes

Lrsquoidentification et lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes lieacutees au climat de mecircme que la recherche

de solutions drsquoadaptation pour faire face agrave son changement requiegraverent des donneacutees sur

le climat reacutecent en premier lieu puis sur le climat futur Or pour caracteacuteriser le climat

reacutecent la disponibiliteacute de seacuteries de donneacutees drsquoobservations suffisamment longues et bien

reacuteparties sur le Queacutebec nordique srsquoavegravere un enjeu majeur En effet alors qursquoon peut

compter depuis longtemps sur un reacuteseau de stations meacuteteacuteorologiques relativement

dense dans le sud du Queacutebec celui du nord est peu dense et principalement localiseacute le

long de la cocircte (figure 1) Plusieurs projets de recherche sur le climat ont drsquoailleurs eacuteteacute

confronteacutes agrave ces lacunes Par exemple dans le livre drsquoArcticNet citeacute plus haut les analyses

climatiques des derniegraveres deacutecennies ont en grande partie eacuteteacute limiteacutees aux six stations

meacuteteacuteorologiques du reacuteseau drsquoEnvironnement Canada disponibles dans la reacutegion (Brown

et Lemay 2013)

Afin de pallier la rareteacute des observations dans la reacutegion nordique il est possible de

compter sur quelques jeux de donneacutees alternatifs soient les donneacutees interpoleacutees par

krigeage des stations existantes ainsi que les donneacutees de reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 3

Figure 1 Stations meacuteteacuteorologiques du reacuteseau drsquoEnvironnement Canada pour lesquelles des donneacutees sont disponibles pour plus de 20 ans incluant lrsquoanneacutee 2010

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 4

Le krigeage consiste agrave reacutegionaliser par interpolation spatiale une variable mesureacutee aux

stations meacuteteacuteorologiques par exemple la tempeacuterature en utilisant une autre variable

explicative par exemple lrsquoeacuteleacutevation La qualiteacute de ce type de donneacutees deacutepend du nombre

de stations meacuteteacuteorologiques et de le la qualiteacute de leurs donneacutees ainsi que de la meacutethode

drsquointerpolation Deux points sont importants ici Premiegraverement la reacutesolution spatiale de

ces types de donneacutees peut varier grandement reacutesultant en des grilles de quelques

kilomegravetres de cocircteacute agrave des centaines de kilomegravetres et il peut ecirctre difficile de trouver une

reacutesolution spatiale assez fine pour bien repreacutesenter le climat reacutegional Deuxiegravemement les

donneacutees sont disponibles sur diffeacuterentes eacutechelles de temps allant drsquoune base journaliegravere

agrave mensuelle La base mensuelle offre moins drsquoattrait puisqursquoelle limite la varieacuteteacute

drsquoindicateurs climatiques qui peuvent ecirctre estimeacutes plusieurs drsquoentre eux neacutecessitant des

donneacutees quotidiennes (par exemple cumul de degreacutes-jour longueur de saison de gel de

croissance etc)

La reacuteanalyse est une meacutethode qui consiste agrave combiner un modegravele de preacutevision

meacuteteacuteorologique et des observations existantes pour produire geacuteneacuteralement pour

lrsquoensemble du globe des archives drsquoun grand nombre de variables atmospheacuteriques et

oceacuteaniques sur des grilles agrave une reacutesolution temporelle de quelques heures pour plusieurs

deacutecennies du passeacute Ceci srsquoeffectue agrave lrsquoaide drsquoun modegravele de preacutevision meacuteteacuteorologique

ainsi qursquoun algorithme drsquoassimilation des donneacutees pour lesquels il importe de fixer des

reacutesolutions horizontale et verticale qui demeurent uniformes pour toute la peacuteriode

revisiteacutee De nouvelles sources drsquoobservations peuvent mecircme ecirctre inteacutegreacutees agrave la

proceacutedure ce qui permet drsquoameacuteliorer la repreacutesentation du climat Ce travail est

geacuteneacuteralement fait pour des peacuteriodes ougrave les reacuteseaux drsquoobservations sont varieacutes denses et

fiables Les reacuteanalyses offrent plusieurs avantages notamment elles peuvent couvrir

plusieurs deacutecennies elles sont souvent disponibles sur des reacutesolutions spatiales

relativement fines et avec des pas de temps journaliers (ou mecircme plus court)

Les donneacutees de reacuteanalyses diffegraverent entre elles sur plusieurs aspects Drsquoabord bien

qursquoelles integravegrent diffeacuterentes donneacutees drsquoobservations ces derniegraveres varient selon leur

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 5

provenance allant de radiosondages aeacuterologiques de stations meacuteteacuteorologiques de

surface de satellites de radars etc Leurs reacutesolutions tout comme leurs seacutelections

drsquoobservations varient eacutegalement Finalement les reacuteanalyses sont issues de modegraveles de

preacutevisions diffeacuterents qui nrsquoutilisent pas les mecircmes scheacutemas drsquoassimilation De maniegravere

geacuteneacuterale les variables pour lesquelles il nrsquoexiste pas drsquoobservations preacutesentent

potentiellement les plus grandes dispariteacutes car elles sont deacutetermineacutees uniquement par

le modegravele de preacutevision

Devant la disponibiliteacute des diffeacuterentes sources de donneacutees il est possible drsquoenvisager de

combiner les jeux de donneacutees afin de calculer une marge drsquoerreur autour du climat

nordique reacutecent et de le caracteacuteriser de maniegravere adeacutequate pour soutenir les analyses sur

les vulneacuterabiliteacutes les impacts et les strateacutegies drsquoadaptation aux changements climatiques

12 Objectifs

Le mandat drsquoOuranos pour ce projet eacutetait par conseacutequent centreacute sur la caracteacuterisation du

climat reacutecent sur le territoire nordique queacutebeacutecois au nord du 55e parallegravele en analysant

les jeux de donneacutees disponibles

Les objectifs speacutecifiques eacutetaient les suivants

1 Ameacuteliorer le niveau de connaissance du climat du Nunavik et de sa variabiliteacute

spatiale et temporelle

2 Produire des cartes et des tableaux synthegraveses du climat reacutecent pour diffeacuterents

indicateurs

3 Produire des cartes synthegraveses agrave fine eacutechelle exposant une seacutelection drsquoindicateurs

cleacutes

4 Identifier les zones ougrave les marges drsquoerreur sur la connaissance du climat reacutegional

sont les plus importantes

5 Eacutevaluer le potentiel des donneacutees alternatives (reacuteanalyses) pour lrsquoestimation des

quantiles de pluies extrecircmes

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 6

6 Fournir un eacutetat des connaissances sur drsquoautres variables drsquointeacuterecirct (reacutegime des

vents hydrologie et couvert de glace)

7 Proposer des recommandations pour des travaux subseacutequents

Il faut noter que tous les objectifs agrave lrsquoexception du cinquiegraveme eacutetaient sous la

responsabiliteacute du consortium Ouranos et sont abordeacutes en deacutetail dans le preacutesent rapport

Lrsquoobjectif drsquoeacutevaluer le potentiel des donneacutees alternatives (reacuteanalyses) pour lrsquoestimation

des quantiles de pluies extrecircmes eacutetait quant agrave lui confieacute agrave lrsquoeacutequipe de recherche drsquoAlain

Mailhot de lrsquoINRS-ETE Un compte-rendu des meacutethodes utiliseacutees et des principaux

reacutesultats est preacutesenteacute au chapitre 6 du preacutesent rapport alors que les informations plus

deacutetailleacutees font lrsquoobjet drsquoun document technique (Tome 1)

CHAPITRE 2 DONNEacuteES INDICATEURS CLIMATIQUES ET BIOCLIMATS

21 Donneacutees

Tel que mentionneacute plus haut un des principaux objectifs de ce projet eacutetait drsquoeacutevaluer la

possibiliteacute drsquoutiliser des jeux de donneacutees alternatifs soient les donneacutees de stations

meacuteteacuteorologiques interpoleacutees sur grilles ou les reacuteanalyses pour pallier au manque de

stations meacuteteacuteorologiques dans le nord queacutebeacutecois Plusieurs bases de donneacutees de

tempeacuteratures et de preacutecipitations offraient un potentiel elles sont preacutesenteacutees aux

tableaux 1 (donneacutees interpoleacutees sur grille) et 2 (reacuteanalyses) tandis que les tableaux 3 et

4 preacutesentent les jeux de donneacutees disponibles pour le couvert nival

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 7

Tableau 1 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques observeacutees et interpoleacutees sur grille (tempeacuterature et preacutecipitation)

Nom Peacuteriode Reacutesolution

spatiale Domaine Variables

Pas de temps

Reacutefeacuterences

CLIMATOLOGIE 1925-

preacutesent Observations Queacutebec

Tmax Tmin

Tmoy PCP Quotidien

MDDELCC 2014

CANGRD 1900-2010

50 km polaire steacutereacuteographi

que Canada

Tmoy

PCP Mensuel

Zhang et al 2000

CRU TS31 1901-

preacutesent 05deg lat-lon

global terrestre

Tmoy

PCP Mensuel

Harris et al 2013

Willmott-Matsuura

1900-2010

05deg lat-lon global

terrestre

Tmoy

PCP Mensuel

Willmott et Matsuura

1995

GPCC v6 1900-2010

05deg lat-lon global

terrestre PCP Mensuel

Schneider et al 2013

GPCP v2 1979-

preacutesent 25deg lat-lon global PCP Mensuel

Adler et al 2003

HadCRUT3v 1850-

preacutesent 5deg lat-lon global

Anomalie Tmoy

Mensuel Brohan et al

2006

CRUTEM4v 1850-

preacutesent 5deg lat-lon

global terrestre

Anomalie Tmoy

Mensuel Jones et al

2012

GISTEMP 1850-

preacutesent 1deg lat-lon global

Anomalie Tmoy

Mensuel Hansen et al

2010

NRCan 1950-2014

10 km Canada Tmoy

PCP Quotidien

Hutchinson et al 2009

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 8

Tableau 2 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques de reacuteanalyses (tempeacuterature et preacutecipitation)

Nom Peacuteriode Reacutesolution

spatiale Domaine Variables Reacutefeacuterences

NCEP2 1979-

preacutesent 25deg lat-lon Global TmoyPCP

Kanamitsu et al 2002

NARR 1979-

preacutesent 32 km

Ameacuterique du Nord

regional TmoyPCP

Mesinger et al 2006

MERRA 1979-

preacutesent 05deg lat

067deg lon Global TmoyPCP

Rienecker et al 2011

ERA-Interim 1979-

preacutesent 075deg lat-lon Global TmoyPCP

Dee et al 2011

ERA40 1958 -2002 125deg lat-lon Global TmoyPCP Uppala et al

2005

JRA25 1979-2007 125deg lat-lon Global TmoyPCP Onogi et al

2007

CFSR 1979-2009 ~38 km Global TmoyPCP Saha et al

2010

20CR 1871-2010 2deg lat-lon Global TmoyPCP Compo et al

2011

Note Tous ces jeux de donneacutees sont disponibles agrave un pas de temps quotidien

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 9

Tableau 3 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees interpoleacutees

Nom Peacuteriode Reacutesolution Domaine Pas de temps

Reacutefeacuterences

CLIMATOLOGIE 1965-2005 Observations Stations quotidien MDDELC 2014

B2003 1979-1997 30 km Ameacuterique du

nord quotidien

Brown et al 2003

GlobSnow 1979-2012 25 km Global quotidien Takala et al

2011

CMC snow depth analysis

1999-2012 30 km Heacutemisphegravere

nord quotidien

Brown et Brasnett 2010

Tableau 4 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees de reacuteanalyses

Nom Peacuteriode Reacutesolution Domaine Pas de temps Reacutefeacuterences

MERRA 1980-2012 75 km-

reacuteanalyse Global quotidien

Rienecker et al 2011

ERA-interim 1980-2012 75 km-

reacuteanalyse Global quotidien

Dee et al 2011

CFSR 1979-2009 ~38 km Global quotidien Saha et al 2010

NCEP reconstruction

1948-2004

50 km polaire

steacutereacuteographique

Queacutebec quotidien Brown 2010

Brown-Derksen 1979-2012 75 km

reacuteanalyse (ERA-interim)

Heacutemisphegravere nord (nord

du 30deg) quotidien

Brown et Derksen (2013)

Liston-Hiemstra 1979-2009 10 km x 10 km

Heacutemisphegravere nord (nord du 50degN)

quotidien Liston et Hiemstra

(2011)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 10

Il faut preacuteciser que les deux derniers jeux de donneacutees du tableau 4 (Brown-Derksen et

Liston-Hiemstra) diffegraverent des autres reacuteanalyses agrave lrsquoeacutetude car elles utilisent en fait une

reacuteanalyse afin de piloter un modegravele de neige La seacuterie Brown-Derksen utilise la reacuteanalyse

ERA-Interim comme pilote tandis que la seacuterie Liston-Hiemstra utilise MERRA

22 Indicateurs climatiques

La caracteacuterisation du climat au nord de 55deg est baseacutee sur les variables de tempeacuteratures

preacutecipitations et neige au sol auxquelles srsquoajoute un grand nombre drsquoindicateurs

climatiques calculeacutes agrave partir des trois variables de base Ces indicateurs permettent de

faire des liens entre le climat et des probleacutematiques appliqueacutees Notons qursquoune premiegravere

liste de variables et drsquoindicateurs a eacuteteacute eacutetablie dans la proposition de projet en

collaboration avec le MFFP et le comiteacute de suivi alors que de nouveaux indicateurs se

sont ajouteacutes en cours de projet Ces ajouts sont le fruit drsquoeacutechanges avec certains membres

du comiteacute de suivi et collaborateurs du projet Le tableau 5 preacutesente tous les indicateurs

agrave lrsquoeacutetude ainsi que leurs deacutefinitions et les formules utiliseacutees pour les calculer

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 11

Tableau 5 Liste deacutefinition et formulation des indicateurs climatiques drsquointeacuterecirct

Indicateur Deacutefinition Formule

Tempeacuterature moyenne annuelle

Moyenne annuelle des tempeacuteratures moyennes

quotidiennes

Tmoyann = N

TmoyN

i

j

Tmoyj Tempeacuterature moyenne de chaque journeacutee (j)

N Nombre de jours dans une anneacutee

Tempeacuterature moyenne mensuelle

Moyenne mensuelle des tempeacuteratures moyennes

quotidiennes

Tmoymois= Nmen

TmoyNmen

i

j

Tmoyj Tempeacuterature moyenne de chaque journeacutee (j)

Nmois Nombre de jours dans un mois

Deacutebut de la saison sans gel (printanier)

Le premier jour suivant lrsquohiver ougrave la tempeacuterature minimale quotidienne est infeacuterieure ou eacutegale agrave un seuil de

tempeacuterature geacutelive Tgel selon une moyenne mobile de 10 jours

DDGTgel = max jTminj le Tgel

Tgel =0 degC

Fin de la saison sans gel (automnal)

Le premier jour de lrsquoautomne ougrave la tempeacuterature minimale quotidienne est infeacuterieure ou eacutegale agrave un seuil de

tempeacuterature geacutelive Tgel selon une moyenne mobile de 10 jours

DPGTgel = min jTminj le Tgel

Tgel =0 degC

Longueur de la saison sans gel

Le nombre de jours entre le premier et le dernier gel de lrsquoanneacutee

(voir 2 deacutefinitions preacuteceacutedentes) selon un seuil Tgel

LSsgel = DPGTgel ndash DDGTgel

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 12

Nombre mensuel de gel-deacutegel

Les journeacutees avec un eacuteveacutenement de geldeacutegel sont celles ougrave la

tempeacuterature oscille autour de 0 ˚C en 24 heures Plus speacutecifiquement

un eacuteveacutenement quotidien de gel-deacutegel est observeacute lorsque Tmin de la journeacutee est infeacuterieure agrave 0 ˚C et Tmax de la mecircme journeacutee est supeacuterieure

agrave 0 ˚C

Gel-Deacutegelmois=

)C0()C01 (

iTneti

iTx

Nmois

Txi Tempeacuterature maximum quotidienne pour une peacuteriode de 24 heures

Tni Tempeacuterature minimum quotidienne pour une peacuteriode de 24 heures

i une journeacutee donneacutee

Nmois Nombre de jours dans un mois

Degreacutes jours de de gel et de deacutegel mensuel

Cumul du nombre de degreacutes au-dessus de 0 ˚C et cumul du nombre de degreacutes-jours au-dessous de 0 ˚C

DJDGmois=

Nmois

iTbaseiTmoy

10

DJGmois=

Nmois

iiTmoyTbase

10

Tmoyi Tempeacuterature moyenne du jour i

Tbase Tempeacuterature de base (0 degC)

i une journeacutee donneacutee

Nmois Nombre de jours dans un mois

Degreacutes-jours de croissance

Lrsquoeacutecart en degreacutes Celsius qui seacutepare la tempeacuterature moyenne

quotidienne drsquoune valeur de base de 5˚C Si la valeur est eacutegale ou

infeacuterieure agrave 5˚C la journeacutee agrave zeacutero degreacute-jour de croissance Les

valeurs quotidiennes de degreacute-jours sont cumuleacutees sur une base

annuelle

DJC = )365

15(

iTbaseiTmoyMas

DJC Le nombre total de degreacutes-jours de croissance par anneacutee

Tmoyi La tempeacuterature moyenne du jour i

Tbase La tempeacuterature de base de 5degC

i une journeacutee donneacutee

Deacutebut de la saison de croissance

La saison de croissance deacutebute lorsque la tempeacuterature

quotidienne moyenne est eacutegale ou supeacuterieure agrave 5 degC pendant 5 jours conseacutecutifs agrave partir du 1er mars

(Cette deacutefinition est utiliseacutee pour deacutefinir les bioclimats du Queacutebec)

DSC = min jTC5j gt 5 degC

1198791198625119895 = (119879119898119900119910(119895 minus 4) +119879119898119900119910(119895 minus 3) + 119879119898119900119910(119895 minus 2) +

119879119898119900119910(119895 minus 1) + 119879119898119900119910119895)5

j jour julien 60

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 13

TC5 tempeacuterature quotidienne au-dessus de 5degC

Fin de la saison de croissance

La saison de croissance se termine quand la tempeacuterature quotidienne

moyenne est infeacuterieure agrave -2 degC agrave partir du 1er aoucirct (Cette deacutefinition

est utiliseacutee pour deacutefinir les bioclimats du Queacutebec)

FSC = Fin de la saison de croissance

FSC = min kTk lt -2 degC

k jour julien 213

Longueur de la saison de croissance

Voir les deux deacutefinitions preacuteceacutedentes

LSC = DSC - FSC

LSC La longueur de la saison de croissance

DSC = Deacutebut de la saison de croissance

FSC = Fin de la saison de croissance

Peacuteriode ougrave la tempeacuterature oscille autour de 0 degC

Nombre de jours ougrave la tempeacuterature passe au-dessus et au-dessous de

zeacutero durant les peacuteriodes qui preacutecegravedent et qui suivent une

peacuteriode de gel en continu (soit agrave lrsquoautomne et au printemps) La peacuteriode de gel en continu est

deacutefinie comme la peacuteriode la longue de lrsquoanneacutee (juillet agrave juillet) ougrave une moyenne mobile de 30 jours des tempeacuteratures reste sous un seuil

de 0 degC

Automne

Automn0 = DGdcont - DPGTgel

Printemps

Print0 = DDGTgel - DGfcont

DPGTgel = Date du premier gel agrave lrsquoautomne

DDGTgel = Date du dernier gel au printemps

DGdcont = Date du deacutebut du gel en continu

DGfcont = Date de la fin du gel en continu

Tgel = 0 degC

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 14

Quantiteacute de preacutecipitations annuelles

Accumulation des preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui

tombent sous forme de pluie et de neige au courant drsquoune anneacutee

Ptotalesann = N

j

jPt

Ptj Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de pluie

et de neige

N le nombre total de jours dans une anneacutee

Quantiteacute de preacutecipitations mensuelles

Accumulations de preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui

tombent sous forme de pluie et de neige au courant drsquoun mois

Ptotalesmois = Nmen

j

jPt

Pti Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de pluie

et de neige

Nmois le nombre total de jours dans un mois

Quantiteacute de preacutecipitations liquides et solides mensuelles

Accumulations de preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui

tombent sous forme de pluie ou de neige au courant drsquoun mois

Pliquidemois = Nmen

j

jPl

Psolidemois = Nmen

j

jPs

Pli Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de pluie

Pli Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de neige

Nmois le nombre total de jours dans un mois

Type de preacutecipitation (fraction neige)

Preacutecipitations quotidiennes (mm) annuelles totales qui tombent sous

forme de neige par rapport aux preacutecipitations quotidiennes (mm)

annuelles totales

Fractioneauneige =

N

j

j

N

j

j

Ptotales

Pneige

Ptotalesj Preacutecipitations quotidiennes totales en mm

Pneigej Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme

de neige

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 15

N le nombre total de jours dans une anneacutee

Deacutebut du couvert de neige

Premier jour ougrave lrsquoeacutepaisseur de la neige accumuleacutee au sol est au-

dessus drsquoun seuil donneacute

DCneige = min jNsol gtNdeacutebut

Ndeacutebut 5 mm en EEN

Fin du couvert de neige

Premier jour ougrave lrsquoeacutepaisseur de la neige accumuleacutee au sol est en

dessous drsquoun seuil donneacute apregraves le 1er mars

FCneige = max jNsol ltNfin

Nfin 5 mm en EEN

Dureacutee du couvert de neige

Nombre de jours entre le deacutebut et la fin du couvert de neige

LDCneige = DCneige ndash FCneige

Maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige (EEN)

Lrsquoeacutequivalent en eau de lrsquoaccumulation maximale de neige

durant une anneacutee

EENmax = max(Pneige Densiteacuteneige)

Pneige = Preacutecipitations de neige

Densiteacuteneige = Densiteacute de la neige soit la masse de la neigevolume occupeacute

(souvent 10 aux stations)

22 Bioclimats

Une bonne information cartographique drsquoun territoire est un outil souvent indispensable

afin de proceacuteder agrave lrsquoameacutenagement de ce territoire et eacutevaluer ses capaciteacutes et sensibiliteacutes

eacutecologiques Au Queacutebec trois principales ressources sont disponibles agrave cette fin La

premiegravere est le cadre eacutecologique de reacutefeacuterence (CER) du ministegravere du Deacuteveloppement

durable de lrsquoEnvironnement et de la Lutte contre les changements climatiques

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 16

(MDDELCC) aussi communeacutement appeleacute le cadre eacutecologique du Queacutebec (CERQ1) Il srsquoagit

drsquoune classification cartographique fondeacutee principalement sur les formes de terrains sur

leur organisation spatiale et sur la configuration du reacuteseau hydrographique Ces variables

eacutecologiques sont dites permanentes crsquoest-agrave-dire qursquoelles ne changent pas ou tregraves peu

dans le temps La deuxiegraveme est le systegraveme hieacuterarchique de classification eacutecologique du

territoire du MFFP (httpswwwmffpgouvqccaforetsinventaireinventaire-zones-

cartejsp) Cette cartographie deacutetaille les diffeacuterentes zones de veacutegeacutetation du territoire

queacutebeacutecois

Une troisiegraveme ressource particuliegraverement utile pour la planification du territoire est la

cartographie des bioclimats du Queacutebec (Gerardin et McKenney 2001) Il existe plusieurs

classifications mondiales des bioclimats celle utiliseacutee au Queacutebec est baseacutee sur la meacutethode

de Litynski (1988) fondeacutee sur la tempeacuterature moyenne annuelle (C) les preacutecipitations

totales annuelles (mm) et la dureacutee de la saison de croissance (jours) Une seule

cartographie des bioclimats du Queacutebec a eacuteteacute effectueacutee jusqursquoici soit en 2001 par Gerardin

et McKenney2 Cet exercice reposait sur une interpolation spatiale de donneacutees

climatiques des stations meacuteteacuteorologiques du MDDELCC pour la peacuteriode 1966-1996

Gerardin et McKenney ont en premier lieu effectueacute une cateacutegorisation du climat

queacutebeacutecois baseacutee sur neuf variables climatiques reacutesultant en une classification en 15

reacutegions climatiques (figure 2) Agrave la suite de cette classification un regroupement a eacuteteacute

effectueacute agrave lrsquoaide de trois variables climatiques selon la classification mondiale de Litynski

reacutesultant en un deacutecompte final de 12 classes preacutesenteacutees en haut agrave gauche sur la figure 2

La reacutevision de la carte des bioclimats dans le cadre du preacutesent projet permettra non

seulement drsquoactualiser la classification avec une information climatique plus reacutecente

tenant compte de lrsquoeacutevolution du climat (1981-2010) mais aussi drsquoinclure de nouvelles

sources de donneacutees qui pourraient permettre de raffiner la distribution des bioclimats

1 Pour en savoir plus sur le CER voir le site httpwwwmddelccgouvqccabiodiversitecadre-ecologiquerapportscer_partie_1pdf 2 Pour en savoir plus sur la classification climatique du Queacutebec voir le site httpwwwmddelccgouvqccachangementsclassification

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 17

Quatre bioclimats sont identifieacutes pour la reacutegion agrave lrsquoeacutetude au nord du 55deg La zone la plus

au nord est caracteacuteriseacutee par des tempeacuteratures polaires (-94 agrave -60 degC) un reacutegime de

preacutecipitations semi-aride (250 agrave 469 mm) et une saison de croissance tregraves courte (90 agrave

119 jours) La zone la plus au sud du Nunavik est caracteacuteriseacutee par des tempeacuteratures

subpolaires froides (-59 agrave -15 degC) par des preacutecipitations modeacutereacutees (470 agrave 799 mm) et

par une saison de croissance tregraves courte (90 agrave 119 jours) La troisiegraveme zone qui se situe

dans la portion est de la zone drsquoeacutetude en bordure avec le Labrador est caracteacuteriseacutee par

des tempeacuteratures polaires (-94 agrave -60 degC) par un reacutegime de preacutecipitations modeacutereacutees (470

agrave 799 mm) et par une saison de croissance courte (120 agrave 149 jours)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 18

Figure 2 Classification climatique du Queacutebec tireacutee de Gerardin et McKenney (2001) Notez que bien que la carte preacutesente 15 classes ces classes ont eacuteteacute regroupeacutees en 12 reacutegions climatiques selon la classification mondiale de Litynski

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 19

CHAPITRE 3 MEacuteTHODOLOGIE

31 Peacuteriode seacutelectionneacutee pour le climat de reacutefeacuterence

La peacuteriode de temps retenue dans cette eacutetude pour deacutecrire le climat de reacutefeacuterence du

Nunavik va de 1981 agrave 2010 Ce choix deacutecoule en partie du fait que les donneacutees de

reacuteanalyses seacutelectionneacutees ne sont disponibles qursquoagrave compter de 1979 (tableau 2) De plus

cette peacuteriode repreacutesente lrsquohorizon temporel sur lequel les normales climatiques sont

maintenant calculeacutees selon les recommandations de lrsquoOrganisation Meacuteteacuteorologique

Mondiale (OMM) Elle est par exemple utiliseacutee par le MDDELCC pour cartographier les

normales climatiques du Queacutebec qui sont disponibles en ligne sur le site de surveillance

du climat (httpwwwmddelccgouvqccaclimatnormales )

32 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash tempeacuteratures et preacutecipitations

Le premier objectif de ce projet eacutetait drsquoeacutevaluer la pertinence et lrsquoutiliteacute des diffeacuterents jeux

de donneacutees disponibles sur la reacutegion du Nunavik Les jeux de donneacutees diffegraverent entre

autres par leurs reacutesolutions temporelles et spatiales et certaines drsquoentre elles pouvaient

srsquoaveacuterer moins inteacuteressantes pour une analyse du climat sur le nord du Queacutebec De plus

la repreacutesentativiteacute des donneacutees par rapport aux stations drsquoobservations nrsquoest pas

forceacutement eacutequivalente et elle se devait drsquoecirctre eacutevalueacutee agrave la piegravece La seacutelection finale des

jeux de donneacutees pour lrsquoanalyse et la cartographie des indicateurs srsquoest faite en deux

grandes eacutetapes

321 Reacutesolution et vintage des jeux de donneacutees

Premiegraverement les donneacutees sur des grilles ayant des tuiles de plus de 100 km de cocircteacute ont

eacuteteacute eacutelimineacutees puisqursquoune telle reacutesolution geacutenegravere seulement deux ou trois tuiles sur la

reacutegion agrave lrsquoeacutetude ce qui srsquoavegravere tregraves peu avantageux comparativement aux jeux de donneacutees

agrave plus fine reacutesolution Cette eacutetape a conduit agrave lrsquoeacutelimination des donneacutees interpoleacutees

suivantes GPCP v2 HadCRUT3v CRUTEM4v GISTEMP ainsi que des reacuteanalyses NCEP2 et

20CR Deuxiegravemement la seacuterie GPCCv6 qui nrsquooffre que des donneacutees de preacutecipitations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 20

mensuelles a aussi eacuteteacute retireacutee compte tenu du faible nombre drsquoindices climatiques

drsquointeacuterecirct pouvant ecirctre calculeacutes avec ces donneacutees

Suite agrave ce premier tri nous avons retrancheacute les donneacutees de reacuteanalyses provenant

drsquoanciennes versions Ce faisant la seacuterie NARR a eacuteteacute eacutelimineacutee car elle est maintenant

remplaceacutee par la seacuterie CFSR On note que le jeu de donneacutees NCEP2 deacutejagrave eacutelimineacute agrave cause

de sa reacutesolution spatiale est aussi doreacutenavant remplaceacute par CFSR Le jeu de donneacutees

ERA40 est aussi eacutelimineacute puisqursquoil repreacutesente une version anteacuterieure agrave la seacuterie ERA-Interim

et qursquoil offre une couverture de donneacutees plus discontinue ainsi qursquoune reacutesolution

grossiegravere lorsque compareacute agrave la version plus reacutecente (Rapaic et al 2015) Enfin le jeu de

donneacutees JRA25 a eacuteteacute remplaceacute par une version plus reacutecente soit JRA55

322 Validation avec les donneacutees aux stations

Lrsquoeacutetape finale de seacutelection des jeux de donneacutees consistait agrave valider chacun des jeux de

donneacutees avec les donneacutees aux stations meacuteteacuteorologiques du reacuteseau CLIMATOLOGIE du

MDDELCC

Pour cette comparaison des donneacutees quotidiennes de tempeacuteratures et de preacutecipitations

eacutetaient disponibles pour 46 stations (figure 3) Parmi cet ensemble les donneacutees de quatre

stations sont partageacutees avec Environnement Canada et sont utiliseacutees pour construire les

fichiers de donneacutees interpoleacutees (ex CANDGRD et NRCan) Par conseacutequent elles ne

peuvent pas ecirctre consideacutereacutees indeacutependantes de ces jeux de donneacutees et ecirctre utiliseacutees

comme critegravere de validation

Bien que les donneacutees quotidiennes de 42 stations meacuteteacuteorologiques demeuraient

disponibles plusieurs seacuteries nrsquoeacutetaient pas complegravetes et ne couvraient pas neacutecessairement

les mecircmes anneacutees Des critegraveres de seacutelection ont ducirc ecirctre imposeacutes afin de trouver des seacuteries

aux stations dites laquovalidesraquo Le premier critegravere consistait agrave conserver uniquement les

anneacutees ayant moins de 20 de donneacutees manquantes pour une peacuteriode drsquoenregistrement

annuelle Ensuite une seacuterie valide a eacuteteacute deacutefinie comme une seacuterie ayant au moins dix

anneacutees valides qursquoelles soient conseacutecutives ou non et qui recoupaient les anneacutees

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 21

disponibles pour les diffeacuterents jeux de donneacutees Le but eacutetait de maximiser le nombre de

seacuteries aux stations qui pouvait ecirctre utiliseacute pour la validation La reacutesultante est donc un

ensemble de stations ayant des seacuteries valides speacutecifiques agrave chacun des jeux de donneacutees

interpoleacutees et de reacuteanalyses En effet le nombre de seacuteries valides nrsquoest pas

neacutecessairement le mecircme pour chacune des stations et il diffegravere aussi deacutependamment du

jeu de donneacutees avec lequel les seacuteries valides sont compareacutees

Une fois les seacuteries valides obtenues elles ont eacuteteacute compareacutees au point de grille le plus pregraves

pour chacun des jeux de donneacutees alternatives Trois indicateurs couramment utiliseacutes pour

comparer des donneacutees de stations agrave des donneacutees alternatives ont eacuteteacute calculeacutes Le premier

est le coefficient de correacutelation (r) le deuxiegraveme est lrsquoerreur quadratique moyenne (Root

Mean Square Error RMSE) et le troisiegraveme est lrsquoeacutecart-type normaliseacute soit lrsquoeacutecart-type du

jeu de donneacutees diviseacute par lrsquoeacutecart-type des donneacutees stations (σjeuσstation) Les

comparaisons sont faites agrave partir des valeurs de tempeacuteratures et de preacutecipitations

mensuelles moyennes

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 22

Figure 3 Distribution des 46 stations du reacuteseau MDDELCC disponibles dans la reacutegion agrave lrsquoeacutetude Seules les stations indeacutependantes en vert sont utiliseacutees pour la validation

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 23

33 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash couvert de neige

Lrsquoanalyse des bases de donneacutees du couvert nival nrsquoa pas suivi exactement la mecircme

meacutethodologie que celle utiliseacutee pour les donneacutees de tempeacuteratures et de preacutecipitations

Le premier tri baseacute sur la reacutesolution spatiale et temporelle des jeux de donneacutees est resteacute

le mecircme Ce processus a permis drsquoeacuteliminer la seacuterie NCEP disponible sur une grille de

200 km De plus les seacuteries B2003 HQ et CMC (snow depth analysis) ont eacuteteacute eacutelimineacutees ducirc

au manque de donneacutees sur la peacuteriode de reacutefeacuterence agrave lrsquoeacutetude

Lrsquoeacutetape consistant agrave comparer les jeux de donneacutees sur grille aux donneacutees aux stations nrsquoa

pas eacuteteacute effectueacutee pour le couvert de neige car il a eacuteteacute deacutemontreacute que ce dernier est

beaucoup trop heacuteteacuterogegravene sur le territoire (Mudryk et al 2015) Autrement dit une

valeur agrave une station ne peut repreacutesenter adeacutequatement une valeur moyenneacutee sur un

point de grille car lrsquoaccumulation de neige peut varier de faccedilon tregraves importante sur

quelques megravetres La validation des donneacutees sur grille devrait ainsi reposer sur plusieurs

mesures agrave lrsquointeacuterieur drsquoun point de grille chose impossible dans le cas preacutesent

De plus dix stations de reacuteseau du MDDELCC offraient des donneacutees de neige sur le

territoire agrave lrsquoeacutetude Par contre de ces dix stations seulement deux stations avaient des

seacuteries disponibles qui 1) correspondaient aux mecircmes anneacutees que celles disponibles dans

les jeux de donneacutees Liston-Hiemstra et Brown-Derksen et 2) remplissaient les critegraveres de

donneacutees valides eacutetablies soit de conserver uniquement les anneacutees ayant moins de 20

de donneacutees manquantes pour une peacuteriode drsquoenregistrement annuelle et de deacutefinir une

seacuterie valide comme ayant au moins dix anneacutees valides Il eacutetait par conseacutequent tregraves difficile

de valider les jeux de donneacutees avec les donneacutees aux stations

Mudryk et al (2015) propose cependant une autre approche adopteacutee ici qui consiste agrave

comparer les reacuteanalyses entre elles afin drsquoeacutevaluer leurs similitudes et les eacutecarts entre leurs

valeurs respectives Ceci permet drsquoeacuteliminer les reacuteanalyses qui preacutesentent des eacutecarts trop

importants face aux autres On obtient au final un ensemble de jeux de donneacutees pouvant

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 24

ecirctre utiliseacute pour caracteacuteriser la neige sur le territoire Il faut toutefois noter que faute

drsquoobservations terrains suffisantes lrsquoaccord entre les jeux de donneacutees ne veut pas

forceacutement dire qursquoils repreacutesentent plus adeacutequatement la reacutealiteacute

La comparaison entre les jeux de donneacutees conserveacutes de la liste drsquoorigine (GlobSnow

MERRA ERA-Interim CFSR Brown-Derksen et Liston-Hiemstra) a eacuteteacute effectueacutee en

analysant les seacuteries temporelles annuelles des quatre indicateurs climatiques relieacutes agrave la

neige choisis pour ce projet soit lrsquoeacutequivalent en eau de la neige le deacutebut la fin et la dureacutee

de lrsquoenneigement Les seacuteries temporelles de ces variables sont compareacutees pour les

diffeacuterentes reacutegions bioclimatiques identifieacutees agrave travers ce projet (voir sections 35 et 44)

Lrsquoagreacutegation spatiale des donneacutees a eacuteteacute faite parce que la qualiteacute des bases de donneacutees

de neige est tregraves heacuteteacuterogegravene dans le nord Il faut rappeler que les reacuteanalyses assimilent

les donneacutees aux stations et que celles-ci sont tregraves rares sur lrsquoextrecircme nord du territoire

(voir section 11) En analysant les jeux de donneacutees par bioclimats il nous eacutetait possible

de mieux eacutevaluer lrsquoampleur de ce problegraveme

34 Formats de preacutesentation des indicateurs climatiques

341 Cartographie

Un des livrables principaux de ce projet eacutetait la production de cartes pour les indicateurs

climatiques drsquointeacuterecirct Lrsquointerpolation des indicateurs a eacuteteacute faite sur une grille commune

de 50 km un compromis adeacutequat entre les reacutesolutions des jeux de donneacutees retenus

Suite agrave une consultation aupregraves des membres du comiteacute de suivi du projet il a eacuteteacute deacutecideacute

que les cartes preacutesenteraient les moyennes des jeux de donneacutees seacutelectionneacutes Afin

drsquoillustrer les marges drsquoerreur autour de la moyenne nous preacutesentons aussi des cartes

des eacutecarts-types entre les jeux de donneacutees Il faut noter que lrsquoajout des cartes drsquoeacutecarts-

types a fait lrsquoobjet de nombreuses discussions avec le comiteacute de suivi Il est clair que cette

information peut paraicirctre complexe par contre il nous apparaissait primordial de

preacutesenter les divergences entre les jeux de donneacutees afin de bien appreacutecier lrsquoincertitude

associeacutee aux cartes produites

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 25

Les cartes ont eacuteteacute preacutepareacutees selon les recommandations de la direction geacuteneacuterale de

lrsquoinformation geacuteographique du Ministegravere de lrsquoEacutenergie et des Ressources naturelles

(MERN) Toutes les donneacutees ayant servi agrave produire les cartes du projet ont eacuteteacute transfeacutereacutees

au MFFP ainsi qursquoau MERN sous forme de fichiers SIG

342 Tableau synthegravese et seacuteries temporelles

En compleacutement aux cartes produites dans le projet un tableau synthegravese ainsi que des

figures preacutesentant les valeurs annuelles des variables et indicateurs climatiques ont eacuteteacute

preacutepareacutes Le tableau synthegravese collige les reacutesultats de tous les indicateurs pour lrsquoensemble

de la reacutegion agrave lrsquoeacutetude et donne une vue drsquoensemble du climat de lrsquohorizon 1981-2020 au

nord du 55deg Pour chaque indice climatique le tableau preacutesente une moyenne des jeux

de donneacutees seacutelectionneacutes ainsi que lrsquoeacutecart-type entre les jeux de donneacutees Quant aux

figures elles illustrent les valeurs annuelles des indicateurs climatiques moyenneacutees sur la

reacutegion agrave lrsquoeacutetude et ce pour chaque jeu de donneacutees moyenneacutees Ces figures permettent

drsquoappreacutecier la variabiliteacute interannuelle ainsi que lrsquoeacutevolution des indicateurs dans le temps

35 Distribution des bioclimats

La distribution des bioclimats est revue par le preacutesent projet afin de tenir compte des

donneacutees climatiques plus reacutecentes et permettant potentiellement de mieux caracteacuteriser

les patrons spatiaux du climat nordique queacutebeacutecois Bien qursquoune autre classification

climatique mondiale aurait pu ecirctre utiliseacutee pour revoir la distribution des bioclimats du

Queacutebec soit celle de Koumlppen-Geiger (par exemple Kottek et al 2006) il a eacuteteacute jugeacute plus

pertinent de revoir les bioclimats du Queacutebec en utilisant la classification de Litynski

utiliseacutee par Gerardin et McKenney (2001) (figure 2) Cette derniegravere offre lrsquoavantage de

tenir compte de variables de type plus biologique ou eacutecologique comme la longueur de la

saison de croissance un eacuteleacutement jugeacute important dans la planification territoriale De plus

la conservation de la meacutethode anteacuterieure permettra de comparer plus facilement la

nouvelle distribution avec la preacuteceacutedente

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 26

La meacutethodologie adopteacutee par Litynski (1988) est fondeacutee sur trois variables et indicateurs

climatiques soit la tempeacuterature moyenne annuelle les preacutecipitations totales annuelles

et la longueur de la saison de croissance Les cateacutegories utiliseacutes sont les mecircmes que celles

preacutesenteacutees agrave la figure 2 et repris au tableau 6

Les bases de donneacutees utiliseacutees sont celles deacutecrites agrave la section 31 La cartographie

individuelle des trois variables drsquointeacuterecirct est reacutealiseacutee sur une grille de 50 km de cocircteacute (tel

qursquoexpliqueacute agrave la section 341) Une classe de tempeacuterature de preacutecipitation et de saison

de croissance est ensuite attribueacutee agrave chaque point de grille selon les valeurs preacutesenteacutees

au tableau 6

Tableau 6 Caracteacuteristiques sommaires de la classification de Litynski (tireacutees de Gerardin et McKenney 2001)

Tempeacuterature (C) Preacutecipitation (mm) Saison de croissance (jours)

P polaire -94 agrave -60 SA semi-aride 250 agrave 469 TC tregraves courte

90 agrave 119

SpF subpolaire froide

-59 agrave -15 M modeacutereacutee 470 agrave 799 C courte 120 agrave 149

Sp subpolaire -14 agrave 19 SH subhumide

800 agrave 1359 M moyenne 150 agrave 179

SpD subpolaire douce

20 agrave 45 H humide gt1360 L longue 180 agrave 209

M modeacutereacutee 46 agrave 66

CHAPITRE 4 REacuteSULTATS

41 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash tempeacuteratures et preacutecipitations

Les figures 4 et 5 preacutesentent les reacutesultats de validation entre les donneacutees aux stations du

MDDELCC et les jeux de donneacutees alternatives Chaque ligne de couleur repreacutesente la

comparaison entre une seacuterie valide drsquoune station indeacutependante et la seacuterie du point de

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 27

grille le plus pregraves tireacute du jeu de donneacutees alternatives les lignes noires repreacutesentent la

combinaison parfaite (correacutelation de 1 RMSE de 0 et eacutecart-type normaliseacute de 1)

Pour les tempeacuteratures mensuelles moyennes (figure 4) les comparaisons entre les huit

jeux de donneacutees soit interpoleacutees ou de reacuteanalyses sont sensiblement similaires En effet

plusieurs lignes de couleurs se retrouvent tregraves pregraves (sinon par-dessus) la ligne noire de

correacutelation parfaite Il nrsquoy a que quelques stations ougrave les erreurs (RMSE) sont plus eacuteleveacutees

les correacutelations sont plus faibles et lrsquoeacutecart-type normaliseacute est plus petit (une indication

que le jeu de donneacutees sous-estime la variance) ou plus grand (une indication que le jeu

de donneacutees surestime la variance) Toutefois il faut noter que le nombre de stations

indeacutependantes ayant des seacuteries valides pour cette variable est tregraves faible il varie entre

n=6 et n=8

Pour les preacutecipitations mensuelles moyennes (figure 5) les similitudes entre les donneacutees

aux stations du MDDELCC et les jeux de donneacutees alternatives sont moins eacuteleveacutees tel que

le montrent les plus faibles correacutelations les plus grandes erreurs RMSE et le plus grand

nombre drsquoeacutecarts normaliseacutes qui diffegravere de 1 Ceci nrsquoest pas tregraves surprenant eacutetant donneacute

que les preacutecipitations preacutesentent geacuteneacuteralement une plus grande variabiliteacute spatiale que

les tempeacuteratures En drsquoautres mots la similitude entre les preacutecipitations agrave une station et

les preacutecipitations moyenneacutees sur une tuile relativement grande ne peut pas ecirctre tregraves

eacuteleveacutee Les quatre jeux de donneacutees interpoleacutees preacutesentent de plus grandes variations

dans les valeurs RMSE que les quatre reacuteanalyses Ces variations plus importantes

suggegraverent que pour certaines stations les valeurs interpoleacutees sont bonnes (similaires aux

valeurs observeacutees) tandis que pour drsquoautres elles sont mauvaises (diffeacuterentes des valeurs

observeacutees) Drsquoun autre cocircteacute les RMSE des jeux des reacuteanalyses preacutesentent de plus faibles

variations une indication que la similitude entre les donneacutees aux stations et les points de

grille est toujours sensiblement la mecircme

Plusieurs points sont agrave consideacuterer afin de seacutelectionner les jeux de donneacutees

Premiegraverement la figure 4 indique qursquoen geacuteneacuteral les jeux de donneacutees interpoleacutees et les

reacuteanalyses repreacutesentent tregraves bien les tempeacuteratures observeacutees Il nrsquoest pas possible agrave

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 28

partir de cette analyse de favoriser ou drsquoeacuteliminer un jeu de donneacutees de lrsquoensemble Par

contre la validation sur les preacutecipitations reacutevegravele que les reacuteanalyses offrent un certain

avantage eacutetant donneacute leur plus grande similitude avec les donneacutees de stations

indeacutependantes (figure 5) De plus il faut consideacuterer que la grande majoriteacute des

indicateurs drsquointeacuterecirct (sauf les tempeacuteratures et preacutecipitations mensuelles tableau 5)

requiegraverent des donneacutees climatiques quotidiennes pour leur calcul Or trois des jeux de

donneacutees interpoleacutees soit CANGRD CRU TS31 et Willmott-Matsuura nrsquooffrent que des

donneacutees mensuelles Consideacuterant de surcroicirct la faible performance de ces jeux de

donneacutees lorsqursquoon les compare aux stations indeacutependantes il a eacuteteacute deacutecideacute drsquoeacuteliminer ces

jeux de donneacutees mecircme pour la caracteacuterisation des tempeacuteratures et des preacutecipitations

mensuelles Lrsquoinclusion ou non du jeu de donneacutees RNCan eacutetait plus incertain et lrsquoopinion

du comiteacute de suivi a eacuteteacute sondeacutee lors drsquoune reacuteunion en date du 11 juin 2015 Il a alors eacuteteacute

deacutecideacute drsquoeacuteliminer cette seacuterie eacutetant donneacute entre autres sa faible performance avec les

preacutecipitations et de ne conserver que les quatre reacuteanalyses pour bacirctir le climat de

reacutefeacuterence pour ce projet

42 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash couvert de neige

La comparaison entre les reacuteanalyses disponibles pour le couvert de neige a eacuteteacute effectueacutee

pour les reacutegions bioclimatiques identifieacutees agrave la figure 21 Nous preacutesentons ici les reacutesultats

des quatre plus grandes reacutegions sur le territoire agrave lrsquoeacutetude bien que toutes les analyses

soient disponibles dans le tome 2 du rapport

Les figures 6 agrave 9 preacutesentent une comparaison entre les seacuteries temporelles de sept

reacuteanalyses en termes du maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige (EEN) ainsi que du

deacutebut de la fin et de la dureacutee de lrsquoenneigement On remarque premiegraverement un plus

grand consensus entre les bases de donneacutees pour lrsquoeacutequivalent en eau de la neige et pour

le deacutebut de la peacuteriode drsquoenneigement que pour la fin et la dureacutee de lrsquoenneigement et ce

pour toutes les reacutegions On note aussi que le choix final drsquoun jeu de donneacutees sur la neige

baseacute sur lrsquoanalyse de ces courbes nrsquoest pas simple Sans donneacutees drsquoobservations il est en

effet tregraves difficile de faire une validation Par conseacutequent il faut comprendre que le choix

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 29

de conserver ou drsquoeacuteliminer lrsquoune ou lrsquoautre des bases de donneacutees srsquoest fait parfois de

faccedilon quelque peu subjective avec lrsquoappui de Ross Brown un expert sur ce sujet

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 30

Figure 4 Validation des donneacutees alternatives de tempeacuteratures mensuelles moyennes avec les donneacutees aux stations du MDDELCC Le lsquonrsquo indique le nombre de seacuteries observeacutees valides pour chaque jeu de donneacutees alternatives

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 31

Figure 5 Validation des donneacutees alternatives de preacutecipitations mensuelles moyennes avec les donneacutees aux stations du MDDELCC Le lsquonrsquo indique le nombre de seacuteries observeacutees valides pour chaque jeu de donneacutees alternatives

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 32

La premiegravere base de donneacutees agrave ecirctre eacutelimineacutee est la base ERA-Interim qui nrsquooffre aucune

variabiliteacute dans le maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige particuliegraverement pour les

reacutegions plus au nord En drsquoautres mots cette reacuteanalyse produit essentiellement la mecircme

valeur en EEN pour chacune des anneacutees entre 1981 et 2010 La base de donneacutees CFSR est

aussi eacutecarteacutee de la liste eacutetant donneacute lrsquouniformiteacute et la faiblesse des valeurs drsquoEEN qursquoelle

produit Une troisiegraveme seacuterie agrave ecirctre eacutelimineacutee est JRA55 car les valeurs de EEN produites

pour les 15 premiegraveres anneacutees agrave lrsquoeacutetude sont beaucoup trop eacuteleveacutees particuliegraverement

pour les 2 reacutegions les plus au nord La base de donneacutees GlobSnow est aussi retrancheacutee

parce qursquoelle ne reproduit pas adeacutequatement le deacutebut de lrsquoenneigement reacutesultant en des

valeurs aberrantes de la dureacutee du couvert de neige Ce problegraveme avait deacutejagrave eacuteteacute identifieacute

par Takala et al (2011) au Canada

Ces choix ont donc conduit agrave un ensemble de trois bases de donneacutees du couvert de neige

soit MERRA Liston-Hiemstra et Brown-Derksen Cependant tel que preacuteciseacute agrave la

section 21 la base de donneacutees Liston-Hiemstra utilise les donneacutees MERRA afin de piloter

un modegravele de neige il eacutetait donc reacutepeacutetitif drsquoinclure les deux jeux de donneacutees drsquoautant

plus que lrsquoeacutetude de Liston et Hiemstra (2011) suggegravere que les valeurs de leur modegravele de

neige sont beaucoup plus reacutealistes que celles de MERRA

Par conseacutequent seules les bases de donneacutees Liston-Hiemstra et Brown-Derksen sont

retenues pour produire les cartes de couvert de neige sur le territoire Dans ce cas au lieu

de preacutesenter la moyenne des deux seacuteries et les eacutecarts-types nous preacutesenterons plutocirct les

deux jeux de donneacutees seacutepareacutement

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 33

Figure 6 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion au nord approximativement du 59deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 34

Figure 7 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 58deg et 59deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 35

Figure 8 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 56deg et 58deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 36

Figure 9 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 55deg et 56deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 37

43 Description du climat du passeacute reacutecent au Nunavik

La section qui suit preacutesente un reacutesumeacute de lrsquoanalyse des indicateurs climatiques qui ont

eacuteteacute calculeacutes agrave lrsquoaide des donneacutees alternatives seacutelectionneacutees Le tableau 5 permet de

constater qursquoun grand nombre drsquoindicateurs climatiques sont agrave lrsquoeacutetude et de surcroicirct

plusieurs drsquoentre eux doivent ecirctre preacutesenteacutes sur une base mensuelle La cartographie de

tous ces indicateurs a conduit agrave la production drsquoun total de 121 cartes auxquelles

srsquoajoutent des figures preacutesentant les seacuteries temporelles Eacutetant donneacute qursquoil ne serait pas

utile de deacutecrire ici toutes ces figures la section qui suit preacutesente une synthegravese des

reacutesultats Les tableaux 7a et 7 b preacutesenteacutes offrent drsquoabord un sommaire de tous les

indicateurs climatiques puis les figures 10 agrave 20 preacutesentent la distribution spatiale des trois

indicateurs utiliseacutes pour lrsquoanalyse des bioclimats soit les tempeacuteratures annuelles les

preacutecipitations annuelles et longueur de la saison de croissance ainsi que les degreacutes-jours

de croissance et quelques indices relieacutes au couvert de neige Lrsquoensemble des cartes et

figures produites pour ce projet sont disponibles dans le Tome 2 qui accompagne le

preacutesent rapport

Rappelons que toutes les donneacutees ayant servi agrave produire les cartes preacutesenteacutees dans cette

section et dans le Tome 2 ont eacuteteacute transfeacutereacutees au MFFP ainsi qursquoau MERN sous forme de

fichiers SIG

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 38

Tableau 7a Synthegravese des indicateurs climatiques agrave lrsquoeacutetude calculeacutes agrave partir des variables de tempeacuteratures et de preacutecipitations Les valeurs repreacutesentent la moyenne des quatre reacuteanalyses moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave de 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 lrsquoeacutecart-type de lrsquoensemble est donneacute entre parenthegraveses

Peacuteriode Tempeacuteratures moyennes (degC)

Nombre de cycles de gel-

deacutegel

Degreacutes-jours de gel

Degreacutes-jours de deacutegel

Degreacutes-jours de croissance

Annuel -54 (plusmn02) 580 (plusmn36) 30649 (plusmn992) 11957 (plusmn405) 5666 (plusmn284)

Janvier -245 (plusmn07) 01 (plusmn01) 7501 (plusmn180) 00 (plusmn00) 00 (plusmn00)

Feacutevrier -235 (plusmn04) 04 (plusmn01) 6483 (plusmn170) 01 (plusmn01) 00 (plusmn00)

Mars -172 (plusmn05) 16 (plusmn04) 5125 (plusmn218) 04 (plusmn04) 00 (plusmn00)

Avril -80 (plusmn05) 77 (plusmn17) 2337 (plusmn190) 59 (plusmn40) 04 (plusmn03)

Mai 01 (plusmn02) 147 (plusmn12) 619 (plusmn41) 754 (plusmn70) 246 (plusmn26)

Juin 72 (plusmn04) 81 (plusmn05) 21 (plusmn07) 2295 (plusmn96) 1070 (plusmn52)

Juillet 113 (plusmn03) 04 (plusmn01) 00 (plusmn00) 3582 (plusmn82) 2058 (plusmn80)

Aoucirct 102 (plusmn03) 05 (plusmn01) 00 (plusmn00) 3242 (plusmn114) 1720 (plusmn109)

Septembre 52 (plusmn01) 72 (plusmn06) 23 (plusmn04) 1662 (plusmn88) 530 (plusmn59)

Octobre -09 (plusmn04) 133 (plusmn04) 586 (plusmn93) 344 (plusmn56) 38 (plusmn12)

Novembre -83 (plusmn09) 34 (plusmn07) 2503 (plusmn262) 14 (plusmn07) 00 (plusmn00)

Deacutecembre -177 (plusmn09) 06 (plusmn02) 5452 (plusmn262) 01 (plusmn01) 00 (plusmn00)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 39

Peacuteriode Preacutecipitations totales (mm)

Preacutecipitations liquides (mm)

Preacutecipitations solides (mm)

Fraction de neige

Annuel 7506 (plusmn1316) 4330 (plusmn568) 3176 (plusmn790) 420 (plusmn36)

Janvier 330 (plusmn67) 00 (plusmn00) 330 (plusmn67) 999 (plusmn01)

Feacutevrier 281 (plusmn58) 02 (plusmn01) 279 (plusmn58) 995 (plusmn03)

Mars 387 (plusmn92) 08 (plusmn05) 380 (plusmn93) 978 (plusmn15)

Avril 455 (plusmn137) 62 (plusmn28) 394 (plusmn135) 865 (plusmn71)

Mai 583 (plusmn130) 307 (plusmn52) 276 (plusmn88) 460 (plusmn59)

Juin 729 (plusmn80) 692 (plusmn60) 37 (plusmn21) 48 (plusmn23)

Juillet 853 (plusmn83) 852 (plusmn83) 01 (plusmn01) 01 (plusmn01)

Aoucirct 933 (plusmn117) 932 (plusmn117) 00 (plusmn00) 00 (plusmn00)

Septembre 1022 (plusmn153) 974 (plusmn146) 49 (plusmn14) 47 (plusmn12)

Octobre 819 (plusmn154) 445 (plusmn93) 375 (plusmn82) 464 (plusmn57)

Novembre 668 (plusmn156) 51 (plusmn21) 617 (plusmn149) 922 (plusmn35)

Deacutecembre 446 (plusmn100) 06 (plusmn03) 40 (plusmn100) 990 (plusmn07)

Saison de croissance

Saison sans gel

Peacuteriode ougrave la tempeacuterature

oscille autour de 0 degC agrave lrsquoautomne

Peacuteriode ougrave la tempeacuterature

oscille autour de 0 degC agrave au

printemps

Deacutebut 08-Juin (plusmn19) 07-Juin (plusmn11) 01-Oct (plusmn14) 29-Avr (plusmn17)

Fin 10-Oct (plusmn19) 01-Oct (plusmn14) 26-Oct (plusmn15) 07-Juin (plusmn11)

Longueur (jours)

1242 (plusmn16) 1160 (plusmn12) 263 (plusmn07) 400 (plusmn21)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 40

Tableau 7 b Synthegravese des indicateurs climatiques relieacutes au couvert nival Les valeurs repreacutesentent la moyenne des jeux de donneacutees moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave du 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 Lrsquoeacutecart-type nrsquoest pas calculeacute eacutetant donneacute qursquoil nrsquoy a que deux jeux de donneacutees

Liston-Hiemstra Brown-Dersken

Max ENN 2621 1642

Deacutebut 24-sept 28-sept

Fin 31-mai 09-juin

Longueur (jours)

2507 2554

431 Tempeacuterature annuelle moyenne

La tempeacuterature annuelle moyenne (figure 10) preacutesente un gradient nord-sud dans toutes

les reacuteanalyses avec des tempeacuteratures de lrsquoordre de -8 agrave -10 degC au nord du Nunavik et de

-2 agrave -4 degC au sud du territoire Les eacutecarts-types inter-reacuteanalyses sont geacuteneacuteralement tregraves

faibles sur lrsquoensemble du territoire une indication que les quatre reacuteanalyses preacutesentent

un consensus entre elles Lrsquoeacutecart-type tend toutefois agrave augmenter agrave proximiteacute des cocirctes

Le gradient de tempeacuterature et les faibles valeurs drsquoeacutecart-type inter-reacuteanalyses sont

geacuteneacuteraliseacutes aux valeurs de tempeacuteratures pour les douze mois de lrsquoanneacutee (Tome 2)

Lrsquoeacutevolution des tempeacuteratures moyennes (figure 11) montre une tendance geacuteneacuterale agrave la

hausse pour les tempeacuteratures annuelles et mensuelles sur le Nunavik entre 1981 et 2010

Tandis que certains mois preacutesentent une diminution des tempeacuteratures entre 1981 et

1990 par exemple pour le mois de feacutevrier tous les mois preacutesentent une augmentation

marqueacutee agrave partir de 1990

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 41

Figure 10 Le panneau du haut preacutesente la moyenne des tempeacuteratures moyennes annuelles (degC) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 42

Figure 11 Lrsquoeacutevolution des tempeacuteratures moyennes annuelles et mensuelles (degC) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 43

432 Preacutecipitations totales annuelles

Les preacutecipitations totales annuelles (figure 12) preacutesentent un gradient similaire aux

tempeacuteratures avec des valeurs plus eacuteleveacutees au sud de lrsquoordre de pregraves de 1000 mm et

de 450-500 mm au nord Les eacutecarts-types sont geacuteneacuteralement plus importants sur

lrsquoensemble du territoire mais particuliegraverement aux abords des Baies James et drsquoHudson

Ces variations entre les quatre reacuteanalyses ne sont pas tregraves surprenantes eacutetant donneacute la

plus grande variabiliteacute spatiale des preacutecipitations et la difficulteacute agrave simuler cette variable

lorsque compareacutee aux tempeacuteratures Ce gradient sud-nord des preacutecipitations totales est

geacuteneacuteraliseacute aux douze mois de lrsquoanneacutee (Tome 2) On note que les preacutecipitations totales

sont plus abondantes durant les mois drsquoeacuteteacute et drsquoautomne que durant les mois drsquohiver et

de printemps (Tome 2)

En ce qui a trait agrave lrsquoeacutevolution des preacutecipitations totales la figure 13 suggegravere une

augmentation des preacutecipitations annuelles sur lrsquoensemble du territoire pour la

peacuteriode 1981-2010 Il faut noter par contre que tel que discuteacute plus haut les valeurs

obtenues par les quatre reacuteanalyses divergent beaucoup plus que pour les tempeacuteratures

avec un eacutecart drsquoenviron 300 mm annuellement entre les deux reacuteanalyses les plus

diffeacuterentes Les tendances des valeurs mensuelles de preacutecipitations sont quant agrave elles plus

partageacutees avec certains mois affichant des augmentations tel que les mois de juillet agrave

deacutecembre tandis que les autres mois preacutesentent des changements plus variables entre

1981-2010

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 44

Figure 12 Le panneau du haut preacutesente la moyenne des preacutecipitations totales annuelles (mm) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 45

Figure 13 Lrsquoeacutevolution des preacutecipitations totales annuelles et mensuelles (mm) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 46

433 Longueur de la saison de croissance

La figure 14 illustre que la longueur de la saison de croissance atteint des valeurs plus

importantes au sud-est pregraves de la Baie James soit drsquoenviron 160 agrave 170 jours tandis que

la saison est beaucoup plus courte au nord avec des valeurs de lrsquoordre de 80 agrave 90 jours

Les eacutecarts-types sont faibles sur la majoriteacute du territoire sauf sur le pourtour de la baie

drsquoUngava ougrave les reacuteanalyses ne srsquoentendent pas aussi bien sur la longueur de la saison de

croissance

En ce qui concerne le deacutebut de la saison de croissance il survient environ 70 jours plus

tocirct dans le sud que dans le nord (figure 15) tandis que la fin peut arriver jusqursquoagrave environ

50 jours plus tard dans le sud qursquoau nord (figure 16)

La figure 17 illustre clairement lrsquoallongement de la saison de croissance sur le territoire

entre 1981 et 2010 (panneau du haut) ainsi que le devancement du deacutebut de la saison

(panneau du centre) et sa fin plus tardive (panneau du bas)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 47

Figure 14 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la longueur de la saison de croissance (jours) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2020 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 48

Figure 15 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date du deacutebut de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 49

Figure 16 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date de la fin de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 50

Figure 17 Lrsquoeacutevolution de la longueur du deacutebut et de la fin de la saison de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 51

434 Degreacutes-jours de croissance

La figure 18 illustre que le nombre de degreacutes-jours de croissance est plus important au

sud-est pregraves de la Baie James soit drsquoenviron 1600 agrave 2000 degreacutes-jours tandis que ce

nombre est beaucoup plus faible au nord avec des valeurs de lrsquoordre de 400 agrave 600 Les

eacutecarts-types sont faibles sur la majoriteacute du territoire sauf pour certains points de grille sur

le pourtour de la baie drsquoUngava ougrave les reacuteanalyses ne srsquoentendent pas aussi bien

Le nombre de degreacutes-jours de croissance augmente entre 1981 et 2010 sur une base

annuelle largement relieacute agrave des augmentations au printemps et en eacuteteacute (figure 19) On

remarque pour les mois drsquohiver une seule reacuteanalyse (ERA-Interim) donne des valeurs ce

qui peut influencer les eacutecarts-types preacutesenteacutes agrave la figure 18

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 52

Figure 18 Le panneau du haut preacutesente la moyenne du nombre annuel de degreacutes-jours de croissance calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 53

Figure 19 Lrsquoeacutevolution du nombre de degreacutes-jours annuel de de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 54

435 Couvert de neige

La figure 20 preacutesente le maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige (EEN mm) pour les

deux bases de donneacutees retenues On note premiegraverement des eacutecarts importants entre les

deux jeux de donneacutees un point bien illustreacute agrave la figure 22 La seacuterie Liston-Hiemstra

preacutesente des valeurs plus eacuteleveacutees et plus heacuteteacuterogegravenes sur le territoire avec des valeurs

entre 122-150 et 501-800 mm tandis que Brown-Derksen preacutesente des valeurs allant de

122-150 agrave 251-300 mm Par contre les deux deacutemontrent des taux drsquoEEN plus importants

dans la reacutegion montagneuse aux abords de Terre-Neuve-et-Labrador Ces diffeacuterences

limitent la confiance qui peut ecirctre accordeacutee agrave lrsquoune ou lrsquoautre de ces bases de donneacutees

Cependant lrsquoanalyse des preacutecipitations solides annuelles preacutesenteacutees dans le Tome 2

(figure A102) selon les quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) ajoute une

information compleacutementaire qui peut srsquoaveacuterer utile En effet cette figure suggegravere que les

preacutecipitations solides annuelles sur le territoire sont de lrsquoordre drsquoenviron 200 agrave 300 mm

sauf sur la reacutegion montagneuse agrave lrsquoest ougrave les valeurs peuvent atteindre 450 mm Ces

valeurs se rapprochent davantage de la base de donneacutees de Liston et Hiemstra que de

celles de Brown et Derksen

Les indicateurs lieacutes au deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement sont quant agrave elles plus

similaires entre les deux jeux de donneacutees (figures 21 et 22) une bonne indication qursquoil est

plus facile de preacutedire la preacutesence ou non de neige que la quantiteacute de neige en cas de

preacutesence

La figure 22 suggegravere que lrsquoeacutequivalent en eau de la neige a peu changeacute entre 1981 et 2010

tandis que la dureacutee du couvert nival a diminueacute Ce pheacutenomegravene est principalement lieacute agrave

une fin drsquoenneigement plus preacutecoce et moins agrave un deacutebut plus tardif

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 55

Figure 20 Le maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige (mm) calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 56

Figure 21 La dureacutee du couvert de neige (seuil de 1 mm) calculeacutee agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 57

Figure 22 Lrsquoeacutevolution du maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige du deacutebut de la fin et de la dureacutee de lrsquoenneigement calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra et de Brown-Derksen moyenneacutes pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 58

44 Bioclimats

Lrsquoanalyse des bioclimats baseacutee sur lrsquoensemble de donneacutees de reacuteanalyses seacutelectionneacutees

pour la peacuteriode 1981-2010 (figure 23) offre un portrait passablement diffeacuterent de celui

preacutesenteacute en 2001 par Gerardin et McKenney qui eacutetait quant agrave lui baseacute sur des donneacutees

drsquoobservations aux stations pour la peacuteriode 1966 agrave 1996 (chapitre 2)

Premiegraverement le niveau de raffinement de la nouvelle classification est plus eacuteleveacute ce qui

nrsquoest pas surprenant eacutetant donneacute que la premiegravere classification eacutetait baseacutee sur des

donneacutees de stations situeacutees principalement au sud du 50deg (Gerardin et McKenney 2001)

Par conseacutequent les donneacutees sur grille des reacuteanalyses offrent une information climatique

plus deacutetailleacutee sur le nord du Queacutebec

La figure 23 preacutesente sept cateacutegories pour la reacutegion au nord du 55deg (on note que les 2

autres cateacutegories preacutesenteacutees sur cette figure deacutecrivent une reacutegion au sud de la reacutegion agrave

lrsquoeacutetude) comparativement agrave quatre cateacutegories dans la classification originale Les grandes

reacutegions bioclimatiques sont sensiblement les mecircmes mais les nouvelles cateacutegories aident

agrave deacutecrire avec plus de preacutecision certains eacuteleacutements climatiques et topographiques

importants

Pour les tempeacuteratures annuelles moyennes le gradient nord-sud est sensiblement le

mecircme que sur la carte drsquoorigine avec une reacutegion subpolaire froide (-59 agrave -15 degC) plus au

sud et une reacutegion polaire (-94 agrave -60 degC) plus au nord Par contre la zone polaire est moins

eacutetendue comparativement agrave celle de Gerardin et McKenney tandis que la zone subpolaire

a pris de lrsquoexpansion au nord On note aussi une zone de tempeacuterature plus froide agrave la

limite ouest du territoire qui borde Terre-Neuve-et-Labrador Cette zone longe plusieurs

monts importants tels le Mont Iberville le Mont Jacques-Rousseau ainsi que les Collines

Hadegraves

Le gradient nord-sud est aussi preacutesent en termes de longueur de la saison de croissance

qui passe de courte au sud (120 agrave 149 jours) agrave tregraves courte au nord (90 agrave 119 jours) Un

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 59

gradient de court agrave tregraves court est aussi preacutesent agrave la frontiegravere de Terre-Neuve-et-Labrador

ougrave il y a un important gradient drsquoeacuteleacutevation

Le gradient de preacutecipitation preacutesente quant agrave lui une zone subhumide au sud caracteacuteriseacutee

par des preacutecipitations totales plus abondantes (800 agrave 1359 mm) tandis que la reacutegion plus

au nord est repreacutesenteacutee par des preacutecipitations modeacutereacutees (470 agrave 799 mm) Ces

preacutecipitations sont plus importantes que sur la carte drsquoorigine qui preacutesentait une zone

modeacutereacutee au sud et semi-aride au nord

Ce portrait des bioclimats deacutenote que les conditions sont particuliegraverement difficiles dans

le Nord queacutebeacutecois En effet environ 50 du territoire au nord du 55deg est compris dans

une zone consideacutereacutee polaire en termes de tempeacuterature ougrave la saison de croissance est

tregraves courte et ougrave les preacutecipitations sont modeacutereacutees

Ce nouveau redeacutecoupage des zones bioclimatiques pourrait influencer la reacutepartition des

zones de veacutegeacutetation du Queacutebec que le MPFP est aussi en processus de revoir

(httpswwwmffpgouvqccaforetsinventaireinventaire-zones-cartejsp)

Preacutesentement le territoire au nord du 55e parallegravele regroupe trois grandes zones soit le

domaine de la toundra forestiegravere (du 55e au 58e) le domaine de la toundra arctique

arbustive (du 58e au 61e) et le domaine de la toundra arctique herbaceacutee (au nord du 61e)

On note que ces trois zones sont caracteacuteriseacutees par une veacutegeacutetation de type arbustive et

que la limite nord de la plupart des arbres de la forecirct boreacuteale (sapin baumier pin gris) se

situe entre le 52e et 55e parallegravele mis agrave part pour lrsquoeacutepinette noire qui quant agrave elle est

preacutesente mais de faccedilon limiteacutee dans la toundra forestiegravere Lrsquoanalyse du climat de

reacutefeacuterence ainsi que la nouvelle cartographie des bioclimats laissent preacutesager que les zones

de veacutegeacutetation seraient appeleacutees agrave se deacuteplacer vers le nord

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 60

Figure 23 Classification des bioclimats eacutetablie sur la moyenne climatique de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFRS JRA55 MERRA) disponibles sur une grille de 50 km La classification suit les critegraveres eacutetablis par Litynski tels que preacutesenteacutes dans Gerardin et McKenney (2001)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 61

CHAPITRE 5 EacuteTAT DES CONNAISSANCES DrsquoAUTRES VARIABLES CLIMATIQUES

Le chapitre 5 preacutesente un eacutetat des connaissances tireacute de la litteacuterature pour trois

indicateurs importants pour le Nord queacutebeacutecois soit le vent les glaces marines et le

reacutegime hydrique Ces indicateurs de par le manque de donneacutees disponibles ou de leur

plus grande complexiteacute nrsquoont pas fait pas partie de la liste drsquoindicateurs prioriseacutes pour le

projet En effet leur eacutevaluation aurait requis une analyse plus approfondie et trop longue

pour ce projet Toutefois il a eacuteteacute possible de tirer profit de la revue de litteacuterature reacutealiseacutee

reacutecemment pour la publication de la Synthegravese des connaissances sur les changements

climatiques au Queacutebec (Ouranos 2015)

51 Les vents

Les vents pregraves de la surface sont mesureacutes aux stations meacuteteacuteorologiques par des

aneacutemomegravetres situeacutes agrave 10 megravetres de hauteur Malheureusement la faible densiteacute des

reacuteseaux au Queacutebec limite grandement la compreacutehension de cette variable complexe

Puisque le vent est grandement influenceacute par des processus tregraves locaux le vent mesureacute

nrsquoest repreacutesentatif que des environs immeacutediats de la station ce qui en complique

lrsquointerpolation pour des fins de cartographie et drsquoanalyse agrave moins drsquoavoir un reacuteseau de

stations drsquoune tregraves grande densiteacute Par ailleurs les observations de vent sont tregraves

sensibles aux changements survenus dans les types drsquoaneacutemomegravetres agrave la hauteur agrave

laquelle ils ont eacuteteacute installeacutes (qui nrsquoa pas toujours eacuteteacute de 10 m) au deacuteplacement des

stations ainsi qursquoaux changements de lrsquoenvironnement autour de la station comme la

croissance ou la disparition de la forecirct et lrsquourbanisation Crsquoest pourquoi lrsquoeacutetude du vent

doit impeacuterativement se faire sur des donneacutees homogeacuteneacuteiseacutees

Des statistiques agrave long terme de la vitesse du vent ont eacuteteacute obtenues au moyen de stations

meacuteteacuteorologiques canadiennes sur la peacuteriode 1953-2006 par Wan et al (2010) apregraves en

avoir compleacuteteacute lrsquohomogeacuteneacuteisation De ces stations treize se situent dans des aeacuteroports

du Queacutebec (Val-DrsquoOr Rouyn Sept-Icircles Bagotville St-Hubert Montreacuteal (Pierre-Elliot-

Trudeau) Schefferville Kuujjuaq Queacutebec (Jean-Lesage) Roberval Baie-Comeau

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 62

Kuujjuarapik et Mont-Joli) Lrsquoanalyse de Wan et al (2010) nous apprend que les moyennes

saisonniegraveres de la vitesse de vent pour la peacuteriode 1953-2006 se situent entre 10 et

20 kmh Les seules stations faisant exception sont Mont-Joli en hiver et Kuujjuarapik en

automne pour lesquelles les moyennes saisonniegraveres excegravedent 20 kmh On constate que

la vitesse moyenne des vents pour la grande majoriteacute des stations varie tregraves peu drsquoune

saison agrave lrsquoautre On peut en dire autant de la variation interannuelle de la moyenne

saisonniegravere du vent Pour la majoriteacute des stations la variabiliteacute interannuelle se situe en

deccedilagrave de 5 kmh peu importe la saison Toutefois quelques stations nordiques se

comportent diffeacuteremment Agrave Kuujjuarapik Kuujjuaq Schefferville et Mont-Joli les

moyennes hivernales et automnales fluctuent drsquoune anneacutee agrave lrsquoautre de 5 agrave 10 kmh

tandis que la variabiliteacute excegravede 10 kmh en eacuteteacute agrave Kuujjuarapik Les tendances observeacutees

ont aussi eacuteteacute calculeacutees par Wan et al (2010) qui remarquent une tendance agrave la diminution

de la vitesse moyenne des vents pour la majoriteacute des stations tout au long de lrsquoanneacutee

entre 1953 et 2006 Par contre quelques stations deacuterogent de ce constat geacuteneacuteral et

preacutesentent de faibles tendances agrave lrsquoaugmentation de la vitesse du vent Encore une fois

crsquoest le cas pour les stations nordiques de Schefferville (hiver printemps et automne) de

Kuujjuaq et de Kuujjuarapik en hiver et finalement de Val-DrsquoOr et de Baie-Comeau en

automne

Bien qursquoutiles pour dresser un portrait sommaire du vent dans le nord les analyses agrave long

terme et sur de grandes eacutechelles spatiales peuvent masquer certains comportements

importants du vent notamment en termes de pointes de vent extrecircmes Ces eacuteveacutenements

sont particuliegraverement importants pour les infrastructures du nord et se meacuteritent drsquoecirctre

mieux eacutetudieacutes Un enjeu difficile agrave aborder eacutetant donneacute lrsquoaspect tregraves local du vent En

effet puisque les pointes de vent ne surviennent pas neacutecessairement au point de stations

il est difficile de bien les caracteacuteriser Par contre des informations plus qualitatives ou

ponctuelles peuvent servir agrave mieux comprendre lrsquoimportance des pics de vents sur ce

territoire Par exemple un article dans le Nunatsiaq News relate des eacuteveacutenements

extrecircmes agrave Salluit ougrave des vents de plus de 140 kmh ont eacuteteacute enregistreacutes le 19 novembre

2015 Plusieurs toitures de reacutesidences ont eacuteteacute arracheacutees lors ce cet eacuteveacutenement Un

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 63

avertissement de pointes de vent importantes pouvant atteindre 106 kmh eacutetait eacutemis

pour cette reacutegion pendant quelques jours Cet eacuteveacutenement illustre bien que la force des

vents dans le nord peut avoir des conseacutequences tregraves importantes

52 Glaces marines

Les glaces marines sont une composante importante de la cryosphegravere qui joue un rocircle

significatif sur le climat terrestre agrave travers son influence sur lrsquoeacutenergie le cycle de lrsquoeau la

productiviteacute primaire les eacutechanges gazeux ainsi que le niveau des mers Les glaces de

lrsquoArctique peuvent perdurer pendant plusieurs anneacutees et srsquoaccumulent agrave la base avec le

gel de lrsquoeau de mer Les glaces saisonniegraveres nrsquoatteignent geacuteneacuteralement pas plus de 2

megravetres drsquoeacutepaisseur tandis que les glaces qui ont plus drsquoun an peuvent atteindre plusieurs

megravetres drsquoeacutepaisseur Les glaces marines sont sensibles agrave plusieurs facteurs tels que la

tempeacuterature de lrsquoair la tempeacuterature des oceacuteans le vent et les courants marins

Lrsquoinfluence des changements de tempeacuterature sur les glaces de mer fait en sorte que

celles-ci forment lrsquoune des signatures les plus visibles des changements climatiques

(Vaughan et al 2013)

Depuis le deacuteploiement drsquoun systegraveme drsquoimagerie satellitaire agrave micro-ondes passives en

1979 il est possible drsquoavoir une estimation de lrsquoeacutetendue des glaces marines avec une

reacutesolution temporelle infeacuterieure agrave une journeacutee Ces trente-quatre anneacutees de donneacutees

montrent tout drsquoabord que le couvert annuel de la glace arctique a diminueacute drsquoenviron

de 35 agrave 41 par deacutecennie de 1979 agrave aujourdrsquohui (Vaughan et al 2013) Cette diminution

est plus rapide en eacuteteacute et en automne mais le couvert a neacuteanmoins diminueacute agrave chaque

saison De plus malgreacute la tendance eacutevidente agrave la baisse agrave partir des anneacutees 1970 on

observe la preacutesence drsquoune forte variabiliteacute interannuelle dans lrsquoeacutetendue de glace Dans le

centre de lrsquoArctique (excluant la mer du Groenland) les couverts de la glace peacuterenne

(glace qui perdure un eacuteteacute) et de la glace pluriannuelle (glace qui dure plusieurs eacuteteacutes) ont

aussi diminueacute durant ces mecircmes anneacutees drsquoenviron 115 et de 135 par deacutecennie

respectivement (Vaughan et al 2013) Enfin lrsquoeacutepaisseur de la glace hivernale a diminueacute

en moyenne de 06 m par deacutecennie sur le bassin de lrsquoArctique pendant la peacuteriode 1980 agrave

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 64

2008 ce qui indique que le volume de glace est aussi agrave la baisse Ces donneacutees drsquoeacutepaisseur

des glaces proviennent de plusieurs techniques telles que lrsquoutilisation des sonars sous-

marins drsquoaltimeacutetrie satellitaire et de la deacutetection eacutelectromagneacutetique Pour les endroits

ougrave une diminution de lrsquoeacutepaisseur de la glace est enregistreacutee on note une augmentation

de la vitesse de la deacuterive des glaces (Vaughan et al 2013)

Des eacutetudes reacutecentes sur la baie drsquoHudson et la mer du Labrador montrent aussi le deacuteclin

de lrsquoeacutetendue des glaces marines sur ce territoire pendant les 50 derniegraveres anneacutees

(Derksen et al 2012 Tivy et al 2011) Plus speacutecifiquement on note que lrsquoeacutetendue des

glaces dans la baie drsquoHudson a diminueacute de 6 agrave 15 par deacutecennie tandis que la reacutegion du

Labrador a perdu pregraves de 17 de ses glaces drsquoeacuteteacute au courant de la peacuteriode 1968-2010

(figure 24 tireacutee de Derksen et al 2012) La perte totale du couvert de glace et par

conseacutequent lrsquoapparition de lrsquoeau libre en septembre sur plusieurs reacutegions autour du

Queacutebec sont similaires aux reacutesultats observeacutes dans lrsquooceacutean Arctique

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 65

Figure 24 Reacuteduction du couvert de glace ( par deacutecennie) pour la peacuteriode 1968-2010 dans lrsquoarctique canadien Seulement les tendances statistiquement significatives (α=005) sont montreacutees Adapteacutee de Derksen et al 2012

53 Reacutegime hydrique

La premiegravere constatation pour le reacutegime hydrique est le manque de ressources

disponibles afin de pouvoir dresser un portrait fiable sur le nord du Queacutebec

Premiegraverement le nombre de stations de jaugeage pour mesurer le deacutebit des riviegraveres au

Nunavik soit agrave travers le Centre drsquoexpertise hydrique du Queacutebec (CEHQ) ou

Environnement Canada demeure faible Deuxiegravemement peu de chercheurs semblent

srsquoecirctre inteacuteresseacutes au reacutegime hydrique du nord queacutebeacutecois faisant en sorte que la litteacuterature

nrsquoest pas tregraves abondante pour cette reacutegion Il est facile drsquoimaginer que ce deuxiegraveme point

deacutecoule du premier il est difficile de bacirctir des analyses solides quand le manque de

donneacutees est si criant

Toutefois il est possible de preacutesenter ici certaines tendances du reacutegime hydrique du nord

queacutebeacutecois en grande partie gracircce aux eacutetudes meneacutees par Stephen Deacutery (de lrsquoUniversiteacute

du nord de la Colombie-Britannique) En reacutesumeacute ses travaux montrent que bien que les

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 66

deacutebits annuels vers lrsquoArctique ne preacutesentent pas de tendances significatives entre 1964

et 2003 des tendances agrave la baisse sont observeacutees pour les riviegraveres se deacuteversant dans les

Baies James drsquoHudson drsquoUngava entre 1964 et 2000 (Deacutery et Wood 2005 Deacutery et al

2005) Par contre en incluant des donneacutees plus reacutecentes les reacutesultats suggegraverent une

augmentation des deacutebits entre les anneacutees 1980 et 2007 (Deacutery et al 2009) Un exemple de

variations observeacutees selon la peacuteriode agrave lrsquoeacutetude est preacutesenteacute agrave la figure 25 qui illustre les

tendances dans les variations annuelles des deacutebits de plusieurs riviegraveres du nord canadien

sur diffeacuterentes peacuteriodes temporelles On remarque par exemple que la peacuteriode 1982-

2002 preacutesente davantage de tendances agrave la hausse aux abords de la baie James que les

trois autres peacuteriodes agrave lrsquoeacutetude Cette figure illustre aussi un problegraveme important soit que

les seacuteries hydromeacutetriques ne sont pas toujours en continu et que comme crsquoest le cas pour

les stations meacuteteacuteorologiques plusieurs stations de jaugeage ont eacuteteacute fermeacutees au fil du

temps On remarque entre autres que sur le nord queacutebeacutecois plusieurs points

disparaissent quand les peacuteriodes drsquoanalyses incluent les anneacutees apregraves 1990 (figure 25)

Drsquoautres eacutetudes rapportent aussi des changements dans le reacutegime hydrique du nord

queacutebeacutecois dans le passeacute reacutecent Par exemple Thistle et Cassie (2013) ont analyseacute les

donneacutees hydromeacutetriques obtenues du Centre drsquoexpertise hydrique du Queacutebec (CEHQ)

afin de deacutetecter des tendances des deacutebits de riviegraveres pour la peacuteriode 1950-2009 dont

quatre stations de jaugeage agrave lrsquointeacuterieur du territoire agrave lrsquoeacutetude ici (Grande riviegravere de la

Baleine 5524 et -7699 Lac des Loups Marins 5645 et -7422 Aux Meacutelegravezes 5768 et -

6962 Agrave la Baleine 5789 et -6760) Leurs reacutesultats suggegraverent une faible baisse des deacutebits

annuels moyens entre 1950-2009 sans changement significatif entre 1980-2009 tandis

que la saisonnaliteacute des deacutebits extrecircmes nrsquoa pas changeacute de faccedilon significative pendant

lrsquoune ou lrsquoautre de ces deux peacuteriodes Des eacutetudes baseacutees sur des donneacutees hydromeacutetriques

drsquoEnvironnement Canada (Canadian Reference Hydrometric Basin Network) ougrave le

nombre de stations est extrecircmement faible au Nunavik abondent dans le mecircme sens

avec de tregraves faibles diminutions ou pas de changement sur cette reacutegion pour des peacuteriodes

similaires (Zhang et al 2001 Yue et al 2003)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 67

Figure 25 Cartes du coefficient de la variabiliteacute temporelle des deacutebits annuels de 45 riviegraveres du Nord canadien pour (a) 1970ndash1990 (b) 1976ndash1996 (c) 1982ndash2002 et (d) 1970ndash2002 Les triangles pointant vers le haut (bas) indiquent une tendance positive (neacutegative) la taille des triangles indique lrsquoampleur du changement lorsque deacutetectable Les riviegraveres ameacutenageacutees par lrsquohomme (reacuteservoirs barrages diversion) sont indiqueacutees par des triangles vides

Les meacutecanismes responsables de ces variations dans le temps sont mal compris

Toutefois il semble que les deacutebits des riviegraveres du nord canadien soient influenceacutes en

partie par des changements des patrons de circulation atmospheacuterique notamment par

lrsquooscillation Arctique (Deacutery et Wood 2004 Overland et Wang 2005 Deacutery et al 2009) Une

eacutevaluation robuste de la relation entre le reacutegime hydrique et ce pheacutenomegravene requiert de

longues seacuteries temporelles de deacutebits qui sont tregraves rares dans le nord Par conseacutequent

bien que certains changements dans le reacutegime hydrique du nord coiumlncident avec des

changements de circulation atmospheacuterique ce meacutecanisme se doit drsquoecirctre davantage

eacutetudieacute Les changements climatiques sont aussi souvent citeacutes comme un meacutecanisme lieacute agrave

des hausses de la variabiliteacute du cycle hydrologique (par ex Huntington 2006 Holland et

al 2007) bien que cette relation demande agrave ecirctre mieux exploreacutee

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 68

CHAPITRE 6 EacuteVALUATION DU POTENTIEL DES REacuteANALYSES POUR LrsquoESTIMATION DES INTENSITEacuteS DES PREacuteCIPITATIONS EXTREcircMES

Par A Mailhot G Talbot P Aubin S Bolduc INRS-Eau Terre et Environnement

Le volet lsquoAnalyse des seacuteries de preacutecipitations extrecircmes du projet Eacutelaboration du portrait

climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du

Nunavik avait pour objectif drsquoeacutevaluer le potentiel des reacuteanalyses pour lrsquoestimation des

intensiteacutes de pluies extrecircmes pour la reacutegion nord du Queacutebec Le preacutesent chapitre

preacutesente un reacutesumeacute de la deacutemarche utiliseacutee et des principaux reacutesultats obtenus Un

document intituleacute Eacutevaluation du potentiel des reacuteanalyses pour lrsquoestimation des intensiteacutes

des preacutecipitations extrecircmes dans le Nord queacutebeacutecois (Mailhot et al 2015) donne une

description deacutetailleacutee des eacuteleacutements techniques et des reacutesultats obtenus dans le cadre de

ce volet Le document deacutetailleacute est preacutesenteacute dans le Tome 1 du preacutesent rapport

Le travail a eacuteteacute reacutealiseacute en trois eacutetapes Une premiegravere eacutetape a consisteacute agrave comparer les

estimations des intensiteacutes de preacutecipitations extrecircmes de trois reacuteanalyses agrave savoir ERA-

Interim (European ReAnalysis) CFSR (Climate Forecast System Reanalysis) et MERRA

(Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications- voir Tableau 8) aux

valeurs correspondantes aux stations du Ministegravere du Deacuteveloppement durable de

lrsquoEnvironnement et de la Lutte contre les Changements Climatiques (MDDLECC) et

drsquoEnvironnement Canada (EC) Les seacuteries journaliegraveres de preacutecipitations aux diffeacuterents

points de grille couvrant le territoire au nord du 49e parallegravele ont eacuteteacute utiliseacutees comme

valeurs de reacutefeacuterence Seules les stations comportant 10 ans ou plus de donneacutees valides

(une anneacutee est jugeacutee valide si elle contient moins de 20 de donneacutees manquantes) sont

retenues pour un total de 90 stations (la carte des stations de la figure 26 donne la

position de celles-ci) Les seacuteries aux stations ont eacuteteacute preacutefeacutereacutees aux donneacutees interpoleacutees

sur grille (p ex les donneacutees interpoleacutees sur grille de 10 km de Ressources Naturelles

Canada McKenney et al 2011) puisque les donneacutees sur grille sont construites par

interpolation des donneacutees aux stations et que dans les reacutegions ougrave les densiteacutes de stations

sont faibles lrsquoexactitude de ces valeurs interpoleacutees est questionnable De plus

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 69

consideacuterant que la preacutesente eacutetude srsquointeacuteresse agrave la caracteacuterisation des extrecircmes de

preacutecipitations il est connu que les donneacutees sur grille sous-estiment ces valeurs (Gervais

et al 2014)

Tableau 8 Liste et caracteacuteristiques des reacuteanalyses retenues

Nom Reacutesolution spatiale1 Reacutesolution temporelle

Peacuteriode couverte

Reacutefeacuterence

Climate Forecast System Reanalysis

(CFSR)

35 km x 25 km (031deg x 031deg)

1 heure 1979-2009 Saha et al

(2010)

ERA-Interim (Europen

ReAnalysis)

83 km x 64 km (075deg x 075deg)

12 heures 1979-2012 Dee et al

(2011)

Modern-Era Retrospective

Analysis for Research and Applications

(MERRA)

55 km x 55 km (05deg x 067deg)

1 heure 1979-2012 Rienecker et al

(2011)

1 La reacutesolution en km indiqueacutee est estimeacutee pour les latitudes du territoire sous eacutetude

Les seacuteries des maxima annuels de dureacutee 1 3 et 5 jours ont eacuteteacute construites en chacun des

points de grille pour chacune des reacuteanalyses et pour chaque station Les intensiteacutes de

preacutecipitations de peacuteriodes de retour 2 5 10 et 20 ans ont ensuite eacuteteacute estimeacutees en ajustant

une distribution GEV ou Gumbel agrave chacune de ces seacuteries Les quantiles calculeacutes aux

stations ont ensuite eacuteteacute compareacutes aux quantiles des reacuteanalyses au point de grille

correspondant La figure 26 preacutesente un exemple des reacutesultats obtenus dans le cas de la

dureacutee 1 jour et la peacuteriode de retour 2 ans Les valeurs non corrigeacutees de cette figure

preacutesentent des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans qui

varient entre 25-30 mm pour la portion sud du Nunavik agrave 20 mm pour la section la plus

au nord selon les reacuteanalyses ERA et MERRA tandis que CFSR preacutesente des valeurs plus

importantes de lrsquoordre de 30-35 mm au sud et de 25-30 mm geacuteneacuteralement dans le nord

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 70

La figure 26 suggegravere que bien que les reacuteanalyses preacutesentent des biais parfois importants

(geacuteneacuteralement une sous-estimation des valeurs aux stations notamment pour les reacutegions

de la Cocircte-Nord et de la Basse-Cocircte-Nord) la distribution spatiale de ces valeurs colle tregraves

bien au patron suggeacutereacute par les valeurs aux stations Toutefois on note une sous-

estimation systeacutematique (pour toutes les reacuteanalyses toutes les dureacutees et les peacuteriodes de

retour les plus eacuteleveacutees) des valeurs les plus eacuteleveacutees enregistreacutees aux stations Ces stations

se trouvent essentiellement dans la partie sud du territoire ce qui laisse entendre que la

performance des reacuteanalyses pour la portion plus au nord du territoire sous eacutetude est tregraves

bonne

Figure 26 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses et aux stations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 71

Ces reacutesultats obtenus agrave partir des seacuteries lsquobrutesrsquo des reacuteanalyses montrent lrsquoimportance de

proceacuteder agrave un post-traitement de ces seacuteries Ce post-traitement vise agrave corriger les biais

(diffeacuterences dans les valeurs moyennes) et agrave reacuteduire les eacutecarts entre intensiteacutes extrecircmes

aux stations et estimeacutees agrave partir des reacuteanalyses

Deux approches de post-traitement ont eacuteteacute consideacutereacutees Une premiegravere approche vise agrave

appliquer un post-traitement agrave chaque reacuteanalyse prise individuellement Le post-

traitement en question fait intervenir deux paramegravetres un premier qui permet de

corriger le biais (fait en sorte que la valeur moyenne sur lrsquoensemble des stations est eacutegale

agrave la valeur correspondante pour la reacuteanalyse) et un second qui permet de faire en sorte

que la variance des valeurs aux points de grille de la reacuteanalyse est eacutegale agrave la variance des

valeurs aux stations (les deacuteveloppements theacuteoriques de cette approche sont deacutetailleacutes

dans Mailhot et al 2015)

Lrsquoapplication de ce post-traitement permet une ameacutelioration sensible des reacutesultats La

figure 27 reprend le cas preacutesenteacute agrave la figure 26 (dureacutee 1 jour et peacuteriode de retour 2 ans)

On constate que les reacuteanalyses reproduisent plus adeacutequatement les intensiteacutes plus

eacuteleveacutees observeacutees sur la Cocircte-Nord Le tableau 9 dresse la liste des reacuteanalyses offrant les

meilleures performances apregraves post-traitement individuel des reacuteanalyses pour chaque

dureacutee et chaque peacuteriode de retour Il convient de noter que les diffeacuterences entre valeurs

de MSE sont souvent tregraves petites suggeacuterant que la seacutelection de lrsquoune ou lrsquoautre des

reacuteanalyses a peu de conseacutequence De plus il faut noter que sans surprise le problegraveme

fondamental de sous-estimation des valeurs aux stations preacutesentant les intensiteacutes les plus

eacuteleveacutees persiste mecircme apregraves post-traitement

Une fois les biais corrigeacutes (figure 27) les patrons des maxima annuels de preacutecipitations 1

jour de peacuteriode de retour 2 ans diffegraverent passablement pour les reacuteanalyses CFSR et

MERRA comparativement aux valeurs non corrigeacutees de la figure 24 Pour CFSR le

gradient sud-nord est plus important avec des valeurs drsquoenviron 35 mm au sud et de 20

mm au nord tandis que pour MERRA les valeurs corrigeacutees sont un peu plus importantes

sur tout le territoire allant de 30-35 mm au sud et de 25-30 au nord

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 72

Figure 27 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 73

Tableau 9 Reacuteanalyse (ou paire de reacuteanalyses) offrant le meilleur accord avec les intensiteacutes aux stations apregraves post-traitement individuel (ou post-traitement par paire)

Peacuteriode de retour Dureacutee

1 jour 3 jours 5 jours

2 ans MERRA (ERACFSR) MERRA (ERACFSR) CFSR (ERACFSR)

5 ans CFSR (ERACFSR) CFSR (ERACFSR) CFSR (ERACFSR)

10 ans CFSR (CFSRMERRA) CFSR (ERACFSR) ERA (ERACFSR)

20 ans CFSR (CFSRMERRA) ERA (ERACFSR) ERA (ERAMERRA)

La deuxiegraveme approche de post-traitement consiste agrave combiner les intensiteacutes des

preacutecipitations extrecircmes estimeacutees agrave partir de chaque reacuteanalyse Il srsquoagit en quelque sorte

de combiner de faccedilon optimale les reacutesultats des reacuteanalyses On peut montrer que lrsquoaccord

entre les intensiteacutes de preacutecipitations estimeacutees en combinant les reacuteanalyses et celles aux

stations est toujours meilleur que lrsquoaccord entre les intensiteacutes de preacutecipitations estimeacutees

agrave partir de chaque reacuteanalyse prise individuellement et les intensiteacutes aux stations Dans le

cadre de la preacutesente eacutetude les reacuteanalyses ont eacuteteacute combineacutees par paire (ERACFSR

ERAMERRA CFSRMERRA) La contrainte que la variance des quantiles aux points de

grille soit eacutegale agrave la variance de ces valeurs aux stations a eacutegalement eacuteteacute imposeacutee Le

Tableau 9 regroupe les paires de reacuteanalyses (entre parenthegraveses) qui preacutesentent les

meilleures performances On constate que la paire ERACFSR est souvent seacutelectionneacutee

Encore ici il convient drsquoobserver que les eacutecarts entre valeurs de MSE pour les diffeacuterentes

paires de reacuteanalyses sont souvent petits et que le problegraveme de sous-estimation eacutevoqueacute

plus haut demeure Les figures 28 et 29 regroupent les cartes des intensiteacutes des maxima

annuels de dureacutee 1 jour de peacuteriodes de retour 2 ans et 20 ans respectivement (les cartes

pour les autres dureacutees et peacuteriodes de retour se trouvent dans Mailhot et al 2015) Ces

cartes repreacutesentent donc la meilleure estimation pour la combinaison de paires de

reacuteanalyses qursquoil est possible drsquoobtenir agrave partir des reacuteanalyses disponibles des intensiteacutes

de preacutecipitations extrecircmes pour le territoire sous eacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 74

Les patrons de maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour

diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses preacutesenteacutes agrave la figure 26 preacutesentent

geacuteneacuteralement des valeurs qui varient de 30-35 mm au sud et de 20-25 mm au nord La

combinaison ERA-CFSR preacutesente des valeurs plus faibles sur une plus grande reacutegion du

nord que les combinaisons ERA-MERRA et CFSR-MERRA Les maxima annuels 1 jour de

peacuteriode de retour 20 ans (figure 29) varient de 50-60 mm dans le sud agrave 30-40 mm pour

certaines reacutegions plus au nord

Figure 28 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 75

Figure 29 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 20 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations

Afin drsquoavoir une estimation des incertitudes associeacutees agrave ces valeurs en un site quelconque

(pour lequel aucune seacuterie observeacutee nrsquoest disponible) les eacutecarts-types entre intensiteacutes

estimeacutees agrave partir des reacuteanalyses (ou paires de reacuteanalyses) et les valeurs correspondantes

aux stations ont eacuteteacute calculeacutees pour lrsquoensemble des stations du territoire Lrsquohypothegravese est

que ces eacutecarts-types sont repreacutesentatifs des eacutecarts sur lrsquoensemble du territoire et donc

des incertitudes associeacutees aux estimations des reacuteanalyses Les reacutesultats montrent que 1)

les eacutecarts-types varient peu en fonction de la dureacutee 2) les paires de reacuteanalyses reacuteduisent

systeacutematiquement les eacutecarts relatifs par rapport au cas des reacuteanalyses post-traiteacutees

individuellement (bien que ces reacuteductions soient modestes dans plusieurs cas) 3) les

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 76

eacutecarts-types augmentent avec la peacuteriode de retour (ce qui nrsquoest pas surprenant compte

tenu des incertitudes drsquoestimation plus eacuteleveacutees pour les eacuteveacutenements plus rares donc de

peacuteriodes de retour plus eacuteleveacutees) Les incertitudes drsquoestimation (eacutecarts-types) des

quantiles sont de lrsquoordre de plusmn 15 pour les peacuteriodes de retour 2 5 et 10 ans et de lrsquoordre

de plusmn 20 pour la peacuteriode de retour 20 ans

Les reacutesultats de la preacutesente eacutetude montrent tout lrsquointeacuterecirct drsquoutiliser les reacuteanalyses

individuellement ou combineacutees pour lrsquoestimation des intensiteacutes de pluies extrecircmes dans

le nord du Queacutebec et de faccedilon plus geacuteneacuterale dans les reacutegions du nord reacutegions pour

lesquelles la caracteacuterisation des extrecircmes de preacutecipitations et des reacutegimes climatiques

pose problegraveme compte tenu du faible nombre de stations et de lrsquoimmensiteacute du territoire

Ces travaux ouvrent des perspectives tregraves inteacuteressantes Drsquoabord en termes de post-

traitement le deacuteveloppement drsquoapproche combinant trois reacuteanalyses ou plus est agrave

eacutetudier En effet les reacutesultats de la preacutesente eacutetude montrent qursquoil peut srsquoaveacuterer difficile

de choisir une reacuteanalyse parmi toutes celles disponibles car elles se ressemblent toutes

beaucoup En combinant les reacuteanalyses il possible drsquoeacuteviter ce choix et de plutocirct mettre agrave

profit lrsquoinformation provenant de toutes les reacuteanalyses Ce type drsquoapproche montre

toutefois ses limites et notamment agrave cause de son caractegravere lsquodeacuteterministersquo ougrave une valeur

de la reacuteanalyse est associeacutee de faccedilon univoque agrave la valeur agrave une station Il est clair qursquoune

approche de type stochastique ougrave lrsquoon associe une distribution de valeurs possibles agrave la

station conditionnellement agrave la donneacutee de la valeur de la reacuteanalyse doit ecirctre privileacutegieacutee

(Maraun 2013) Une approche de ce type a drsquoailleurs deacutejagrave eacuteteacute proposeacutee par Wong et al

(2014)

CHAPITRE 7 DISCUSSION ET CONCLUSION

Le projet Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des

vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik sous la responsabiliteacute du Ministegravere des

Forecircts de la Faune et des Parcs visait agrave ameacuteliorer le niveau de connaissance du climat de

cette reacutegion ougrave le manque de donneacutees climatiques est un enjeu important En effet bien

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 77

que plusieurs reacutecentes eacutetudes deacutemontrent que les changements climatiques risquent

drsquoecirctre particuliegraverement importants dans le Nord queacutebeacutecois le faible nombre de stations

climatologiques du reacuteseau limite la capaciteacute agrave analyser le climat passeacute et preacutesent ainsi que

les tendances ce qui influence la capaciteacute agrave bien eacutevaluer lrsquoampleur des changements

climatiques futurs

La premiegravere eacutetape du projet consistait agrave eacutevaluer le potentiel de donneacutees interpoleacutees sur

grille et de reacuteanalyses afin de deacutecrire le climat du Nunavik Deux jeux de donneacutees eacutetaient

agrave lrsquoeacutetude soit un pour les tempeacuteratures et les preacutecipitations (et leurs indicateurs

climatiques deacuteriveacutes) et un autre lieacutes agrave la caracteacuterisation du couvert de neige Pour les

variables de tempeacuteratures et de preacutecipitations une premiegravere seacutelection srsquoest faite sur la

base de la reacutesolution spatiale des diffeacuterentes grilles des jeux de donneacutees les grilles de

plus de 100 km de cocircteacute ayant eacuteteacute retireacutees de la liste Ce premier tri a permis de reacuteduire agrave

quatre le nombre de jeux de donneacutees interpoleacutees (CANGRD CRU T31 Willmott-

Matsuura NRCan) et de reacuteanalyses potentiels (MERRA ERA-Interim JRA55 CFSR) Les

valeurs de ces jeux de donneacutees ont ensuite eacuteteacute valideacutees en les comparant aux donneacutees

drsquoobservations indeacutependantes du reacuteseau CLIMATOLOGIE du MDDELCC

Cette eacutetape de validation reacutevegravele que les reacuteanalyses offrent un potentiel tregraves inteacuteressant

pour caracteacuteriser le climat passeacute du Nord queacutebeacutecois Ce potentiel est lieacute au fait que

premiegraverement les reacuteanalyses offrent des donneacutees journaliegraveres qui permettent de calculer

tous les indicateurs agrave lrsquoeacutetude contrairement aux donneacutees interpoleacutees qui offrent

seulement des donneacutees mensuelles (sauf la base de donneacutees RNCan) De plus la

validation avec les donneacutees aux stations a deacutemontreacute de plus grandes similitudes avec les

reacuteanalyses qursquoavec les donneacutees interpoleacutees notamment pour les preacutecipitations Les

quatre reacuteanalyses ont donc eacuteteacute utiliseacutees pour construire les cartes du climat de reacutefeacuterence

Le potentiel de trois des reacuteanalyses choisies soit MERRA ERA-Interim et CFSR avait

drsquoailleurs eacuteteacute deacutemontreacute reacutecemment (Linsday et al 2014) La reacuteanalyse JRA55 est tregraves

reacutecente et donc peu eacutetudieacutee Notre analyse deacutemontre qursquoelle srsquoeacuteloigne quelque peu des

trois autres reacuteanalyses crsquoest-agrave-dire qursquoelle preacutesente de moins grandes similitudes avec

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 78

les donneacutees des stations indeacutependantes Il est toutefois difficile de lrsquoeacuteliminer de la liste

eacutetant donneacute le faible nombre de stations indeacutependantes disponibles pour la validation

Lrsquoutilisation des reacuteanalyses pour construire le climat de reacutefeacuterence est un enjeu important

car le climat de reacutefeacuterence est geacuteneacuteralement deacutecrit agrave partir de donneacutees aux stations ou

interpoleacutees Or pour le Nunavik lrsquoanalyse des bases de donneacutees climatiques disponibles

reacutevegravele que lrsquoutilisation des reacuteanalyses offre un avantage certain sur les autres types de

donneacutees Ceci est relieacute agrave deux points importants Premiegraverement le nombre de stations

meacuteteacuteorologiques est faible dans le nord et ces stations offrent une couverture temporelle

limiteacutee ce qui rend difficile une bonne analyse du climat passeacute Deuxiegravemement les jeux

de donneacutees interpoleacutees sont baseacutes sur ces mecircmes donneacutees aux stations Or leur faible

repreacutesentativiteacute du territoire nordique influence neacutegativement la capaciteacute des jeux de

donneacutees interpoleacutees agrave bien caracteacuteriser le climat du territoire drsquointeacuterecirct Bien que les

reacuteanalyses assimilent les donneacutees drsquoobservations elles sont deacuteveloppeacutees agrave lrsquoaide drsquoun

modegravele de preacutevision meacuteteacuteorologique afin de reproduire le climat passeacute Ce type de

donneacutees semble ecirctre une avenue inteacuteressante pour pallier agrave la rareteacute des donneacutees

drsquoobservations dans la reacutegion nordique

Pour les bases disponibles pour caracteacuteriser le couvert nival la seacutelection srsquoest aveacutereacutee plus

ardue puisque les donneacutees de neige aux stations nrsquoont pu ecirctre utiliseacutees eacutetant donneacute la

grande heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute spatiale de cette variable agrave lrsquointeacuterieur mecircme des points de grille

Autrement dit la valeur agrave la station ne repreacutesente pas bien la valeur moyenne drsquoun point

de grille Un premier tri a permis drsquoeacuteliminer les donneacutees sur une grille trop grossiegravere pour

le territoire (NCEP) ainsi que celles qui nrsquooffraient pas une couverture temporelle

suffisamment longue pour couvrir la peacuteriode de reacutefeacuterence (HQ Tabsoba B2003 CMC)

Enfin les reacuteanalyses restantes ont eacuteteacute compareacutees entre elles afin drsquoeacuteliminer celles qui

preacutesentent des eacutecarts trop importants par rapport aux autres On obtient au final un

ensemble de jeux de donneacutees pouvant ecirctre utiliseacute pour caracteacuteriser le couvert de neige

sur le territoire Il faut noter par contre que faute drsquoobservations suffisantes lrsquoaccord

entre les jeux de donneacutees de cet ensemble ne veut pas forceacutement dire qursquoil repreacutesente la

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 79

reacutealiteacute avec plus drsquoexactitude Le choix final des bases de donneacutees a eacuteteacute dicteacute en partie

par un jugement drsquoexperts et a meneacute agrave la seacutelection de deux bases de donneacutees Liston-

Hiemstra et Brown-Hiemstra Il srsquoavegravere cependant que les reacutesultats des deux bases de

donneacutees sont passablement diffeacuterents sur le territoire ce qui limite la confiance dans

cette cartographie Par contre les valeurs de preacutecipitations solides srsquoaccordent davantage

avec les donneacutees de Liston-Hiemstra

Une fois la seacutelection des bases de donneacutees effectueacutee la synthegravese reacutegionale des variables

et indicateurs climatiques ainsi que leur cartographie ont eacuteteacute reacutealiseacutees pour la

peacuteriode 1981-2010 En tout le projet aura geacuteneacutereacute plus de 100 cartes en format SIG ainsi

que des figures preacutesentant lrsquoeacutevolution des indicateurs entre 1981 et 2010 Agrave titre

drsquoexemple notre analyse montre que pour cette peacuteriode les tempeacuteratures augmentent

les preacutecipitations totales sont agrave la hausse la saison de croissance srsquoallonge que

lrsquoeacutequivalent en eau de la neige a peu changeacute et que la dureacutee du couvert nival a diminueacutee

Ce pheacutenomegravene semble principalement lieacute agrave une fin drsquoenneigement plus preacutecoce et moins

agrave un deacutebut plus tardif

Une mise agrave jour de la cartographie des bioclimats au nord du 55iegraveme parallegravele a aussi eacuteteacute

reacutealiseacutee avec les reacuteanalyses seacutelectionneacutees preacuteceacutedemment La mise agrave jour des bioclimats

pour la peacuteriode 1981-2010 est baseacutee sur la classification de Litynski (tireacutee de Gerardin et

McKenney 2001) La nouvelle classification offre un portrait sensiblement plus deacutetailleacute

que celui preacutesenteacute en 2001 et qui eacutetait baseacute sur des donneacutees drsquoobservations aux stations

pour la peacuteriode 1966 agrave 1996 Ce niveau de deacutetail nrsquoest pas surprenant eacutetant donneacute que

les reacuteanalyses sont interpoleacutees sur une grille reacuteguliegravere de 50 km offrant ainsi une

information climatique plus riche spatialement que les stations utiliseacutees agrave lrsquoorigine sur le

territoire du Nunavik On deacutenote agrave preacutesent sept bioclimats pour la reacutegion au nord du 55deg

comparativement agrave quatre dans la classification preacuteceacutedente Bien que les grandes reacutegions

bioclimatiques soient sensiblement les mecircmes la mise agrave jour permet de deacutecrire avec plus

de preacutecision certains eacuteleacutements climatiques et topographiques importants tels que la

reacutegion montagneuse agrave la frontiegravere de Terre-Neuve-et-Labrador

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 80

Les reacutesultats de cette eacutetude ouvrent une avenue inteacuteressante pour lrsquoutilisation des

reacuteanalyses afin de caracteacuteriser le climat du Nord queacutebeacutecois En effet les cartes des

indicateurs agrave lrsquoeacutetude fournissent une information qui nrsquoeacutetait pas disponible agrave ce jour pour

le Nunavik Lrsquoanalyse des bioclimats semble aussi avoir ajouteacute un niveau de deacutetails

inteacuteressant par rapport agrave la carte qui eacutetait utiliseacutee agrave ce jour Finalement la pertinence des

reacuteanalyses pour lrsquoestimation des intensiteacutes de pluies extrecircmes dans le nord du Queacutebec a

eacuteteacute deacutemontreacutee et le patron spatial de ces pluies a pu ecirctre cartographieacute

Il faut neacuteanmoins mettre les utilisateurs de cette information en garde par rapport aux

incertitudes associeacutees aux valeurs preacutesenteacutees sur les diffeacuterentes cartes En effet les eacutecarts

entre les diffeacuterentes reacuteanalyses particuliegraverement pour les preacutecipitations liquides et sous

forme de neige montrent agrave quel point les incertitudes demeurent grandes pour

lrsquoinformation climatique du Nord queacutebeacutecois Il nous est toujours impossible de favoriser

lrsquoune ou lrsquoautre des bases de donneacutees analyseacutees ici en grande partie ducirc au manque des

donneacutees drsquoobservations qui pourraient servir agrave valider les jeux de donneacutees Il faut donc

utiliser lrsquoinformation preacutesenteacutee ici de faccedilon relativement prudente

CHAPITRE 8 RECOMMANDATIONS

Le manque criant de donneacutees au nord du Queacutebec demeure un enjeu important Une

bonne compreacutehension du climat passeacute nrsquoest possible qursquoavec lrsquoappui de donneacutees

drsquoobservations adeacutequates Bien que les reacutesultats du projet deacutemontrent que les reacuteanalyses

peuvent servir agrave pallier un certain manque de donneacutees dans le nord il nrsquoen est pas moins

que ces donneacutees de reacuteanalyses doivent tout de mecircme ecirctre valideacutees avec de lsquovraiesrsquo

donneacutees Or le manque de donneacutees de stations dans le nord est probleacutematique Non

seulement le nombre de stations est faible mais ces stations ne couvrent souvent que de

tregraves courte peacuteriode de temps Il nous apparait donc important de recommander lrsquoajout

de stations dans le nord ainsi que le maintien de ces infrastructures agrave long terme Ces

donneacutees sont importantes non seulement pour comprendre le climat passeacute mais servent

aussi agrave valider les modegraveles climatiques utiliseacutes pour eacutevaluer les changements futurs

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 81

Le mecircme constat srsquoapplique pour le reacutegime hydrique du Nord queacutebeacutecois tregraves peu eacutetudieacute

jusqursquoici Le faible nombre de stations drsquoobservations de jaugeages est un enjeu majeur

qui se doit drsquoecirctre consideacutereacute dans le futur afin de pouvoir analyser le reacutegime des riviegraveres

nordiques de faccedilon plus robuste

Une des variables tregraves importantes pour les infrastructures nordiques est sans contredit

le vent particuliegraverement les vents de pointe Or cette variable nrsquoa eacuteteacute prise en compte

ici que de faccedilon sommaire agrave lrsquoaide drsquoinformations deacutejagrave disponibles dans la litteacuterature

Cette limite est due principalement au fait que les donneacutees drsquoobservations des vents sont

quasiment inexistantes En effet bien que les donneacutees de stations discuteacutees au

paragraphe preacuteceacutedent offrent geacuteneacuteralement toutes des donneacutees de tempeacuteratures et de

preacutecipitations elles nrsquooffrent pas de donneacutees sur les vents En fait tregraves peu de stations

meacuteteacuteorologiques installeacutees au Canada ont les installations neacutecessaires pour mesurer le

vent Ceci fait en sorte que les bases de donneacutees interpoleacutees de vent ne sont pas

disponibles De plus sans donneacutees aux stations il est impossible de bien valider les

donneacutees des reacuteanalyses Ce type de donneacutees offre un potentiel inteacuteressant pour les

tempeacuteratures et les preacutecipitations et il serait inteacuteressant drsquoanalyser leur potentiel pour

caracteacuteriser le vent Bien que ce deacuteveloppement des connaissances sur les vents

demanderait un effort important il semble qursquoil soit indispensable

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 82

BIBLIOGRAPHIE

Allard M Lemay M (dir) 2013 Le Nunavik et le Nunatsiavut De la science aux politiques publiques Une eacutetude inteacutegreacutee drsquoimpact reacutegional des changements climatiques et de la modernisation Queacutebec Canada ArcticNet Inc 318 p

Adler RF Huffman GF Chang A Ferraro R Xie P-P Janowiak J Rudolf B Schneider U Curtis S Bolvin D Gruber A Susskind J Arkin Nelkin E 2003 The Version-2 Global Precipitation Climatology Project (GPCP) Monthly Precipitation Analysis (1979ndashPresent) J Hydrometeor 4(6) 1147-1167

Brohan P Kennedy JJ Harris I Tett SFB Jones PD 2006 Uncertainty estimates in regional and global observed temperature changes A new data set from 1850 J Geophysical Research Atmospheres 111(D12) 1-21

Brown RD 2010 Analysis of snow cover variability and change in Queacutebec 1948-2005 Hydrological Processes 24(14)1929-1954

Brown RD Brasnett B 2010 Updated Anually Canadian Meteorological Centre (CMC) Daily Snow Depth Analysis Data copy Environment Canada Boulder Colorado USA National Snow and Ice Data Center

Brown RD Brasnett B Robinson D 2003 Gridded North American monthly snow depth and snow water equivalent for GCM evaluation Atmosphere-Ocean 41 1ndash14

Brown RD Derksen C 2013 Is Eurasian October snow cover extent increasing Environ Res Lett 8(2) 024006

Brown R Lemay M 2013 Variabiliteacute et changements climatiques dans la peacuteninsule du Nunavik et du Nunatsiavut (IRIS de la reacutegion subarctique de lrsquoEst du Canada) chapitre 2 dans Allard M Lemay M (dir) Le Nunavik et le Nunatsiavut De la science aux politiques publiques Une eacutetude inteacutegreacutee drsquoimpact reacutegional des changements climatiques et de la modernisation Queacutebec Canada ArcticNet Inc 318 p

Compo GP Whitaker JS Sardeshmukh PD Matsui N Allan RJ Yin X Gleason BE Vose RS Rutledge G Bessemoulin P Broumlnnimann S Brunet M Crouthamel RI Grant AN Groisman PY Jones PD Kruk MC Kruger AC Marshall GJ Maugeri M Mok HY Nordli Oslash Ross TF Trigo RM Wang XL Woodruff D Worley SJ 2011 The Twentieth Century Reanalysis Project Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 137(654) 1-28

Dee DP Uppala SM Simmons AJ Berrisford P Poli P Kobayashi S Andrae U Balmaseda MA Balsamo G Bauer P Bechtold P Beljaars ACM van de Berg L Bidlot J Bormann N Delsol C Dragani R Fuentes M Geer AJ Haimberger L Healy SB Hersbach H Holm EV Isaksen L Karingllberg P Koumlhler M Matricardi M McNally AP Monge-Sanz BM Morcrette JJ Park BK Peubey C de Rosnay P Tavolato C Theacutepaut N Vitart F (2011) The ERA-Interim reanalysis

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 83

configuration and performance of the data assimilation system Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 137(656) 553-597

Derksen C Smith SL Sharp M Brown L Howell S Copland L Mueller DR Gauthier Y Fletcher CG Tivy A Bernier M Bourgeois J Brown R Burn CR Duguay C Kushner P Langlois A Lewkowicz AG Royer A Walker A 2012 Variability and change in the Canadian cryosphere Climatic Change 115(1) 59-88

Deacutery SJ Wood EF 2004 Teleconnection between the Arctic Oscillation and Hudson Bay river discharge Geophys Res Letters 31(18) 2-5

Deacutery SJ Wood EF 2005 Decreasing river discharge in northern Canada Geophys Res Letters 32(10)1-4

Deacutery SJ Stieglitz M McKenna EC Wood EF 2005 Characteristics and trends of river discharge into Hudson James and Ungava bays 1964ndash 2000 J Clim 18 2540ndash2557

Deacutery SJ Hernaacutendez-Henriacutequez MA Burford JA Wood EF 2009 Observational evidence of an intensifying hydrological cycle in northern Canada Geophys Res Letters 36(13) L13402

Gervais M Gyakum JR Atallah EH Tremblay LB 2014 How Well Are the Distribution and Extreme Values of Daily Precipitation over North America Represented in the Community Climate System Model A Comparison to Reanalysis Satellite and Gridded Station Data J Climate 27 5219-5239

Gerardin V McKenney K 2001 Une classification climatique du Queacutebec agrave partir de modegraveles de distribution spatiale de donneacutees climatiques mensuelles vers une deacutefinition des bioclimats du Queacutebec Direction du patrimoine eacutecologique et du deacuteveloppement durable ministegravere du Deacuteveloppement durable de lrsquoEnvironnement et de Lutte contre les changements climatiques Repeacutereacute agrave httpwwwmddelccgouvqccachangementsclassification

Guay C Minville M Braun M 2015 A global portrait of hydrological changes at the 2050 horizon for the province of Queacutebec Can Water Res J 40 285-302

Hansen JR Ruedy R Sato M Lo K 2010 Global surface temperature change Rev Geophys48(4) RG4004

Harris I Jones PD Osborn TJ Lister DH 2014 Updated high-resolution grids of monthly climatic observations - the CRU TS310 dataset Int J Clim 34 623-642

Holland MM Finnis J Barrett AP Serreze MC 2007Projected changes in Arctic Ocean freshwater budgets J Geophys Res 112(4) 1-13

Huntington TG 2006 Evidence for intensification of the global water cycle Review and synthesis

Journal of Hydrology 319(1-4) 83‑95

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 84

Hutchinson MF McKenney DQ Lawrence K Hopkinson RF Milewska E Papadopol P 2009 Development and Testing of Canada-Wide Interpolated Spatial Models of Daily MinimumndashMaximum Temperature and Precipitation for 1961ndash2003 J Appl Meteorol Climatol 48 725ndash741

Jones PD Lister DH Osborn TJ Harpham C Salmon M Morice CP 2012 Hemispheric and large-scale land-surface air temperature variations An extensive revision and an update to 2010 J Geophys Res 117(5)

Kanamitsu M Ebisuzaki W Woollen J Yang SndashK Hnilo JJ Fiorino M Potter GL 2002 NCEPDOE AMIP-II Reanalysis (Reanalysis-2) Bull Amer Meteor Soc 83(11) 1631-1643

Kottek M Grieser J Beck C Rudolf B Rubel F 2006 World map of the Koumlppen-Geiger climate classification updated Meteorologische Zeitschrift 15(3) 259-263

Lindsay R Wensnahan M Schweiger A Zhang J 2014 Evaluation of seven different atmospheric reanalysis products in the Arctic J Climate 27(7) 2588-2602

Liston GE Hiemstra CA 2011 The changing cryosphere Pan-Arctic snow trends (1979-2009) J Climate 24(21) 5691-5712

Litynski J 1988 Climat du Queacutebec drsquoapregraves la classification numeacuterique Carte de format 100 x 130 cm Eacuteditions Gamma

Mailhot A Talbot G Aubin P Bolduc S 2015 Eacutevaluation du potentiel des reacuteanalyses pour lrsquoestimation des intensiteacutes des preacutecipitations extrecircmes pour le nord queacutebeacutecois Institut National de la Recherche Scientifique Centre Eau Terre et Environnement (Rapport de recherche R1629) 95 p

Maraun D 2013 Bias Correction Quantile Mapping and Downscaling Revisiting the Inflation Issue J Climate 26(6) 2137-2143

McKenney DW Hutchinson MF Papadopol P Lawrence K Pedlar J Campbell K Milewska E Hopkinson RF Price D Owen T (2011) Customized spatial climate models for North America Bulletin of the American Meteorological Society 92(12) 1611-1622

MDDELCC 2014 Surveillance du Climat Ministegravere du Deacuteveloppement durable de lrsquoenvironnement et de la Lutte contre les changements climatiques (MDDELCC) Repeacutereacute agrave httpwwwmddelccgouvqccaclimatsurveillanceindexasp

Mesinger F DiMego G Kalnay E Mitchell K Shafran PC Ebisuzaki W Jović D Woollen J Rogers E Berbery EH Ek MB Fan Y Grumbine R Higgins W Li H Lin Y Manikin G Parrish D Shi W 2006 North American regional reanalysis Bulletin of the American Meteorological Society 87(3) 343-360

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 85

Mudryk LR Derksen C Kushner CJ Brown R 2015 Characterization of Northern Hemisphere Snow Water Equivalent Datasets 1981ndash2010 Journal of Climate 150904104833007 Repeacutereacute agrave httpjournalsametsocorgdoiabs101175JCLI-D-15-02291

Onogi K Tsutsui J Koide H Sakamoto M Kobayashi S Hatsushika H Matsumoto T Yamazaki N Kamahori H Takahashi K Kadokura S Wada K Kato K Oyama R Ose T Mannoji N Taira R 2007 The JRA-25 Reanalysis J Meteor Soc Japan 85 369-432

Ouranos (2015) Vers lrsquoadaptation Synthegravese des connaissances sur les changements climatiques au Queacutebec Partie 1 Eacutevolution climatique au Queacutebec Eacutedition 2015 Montreacuteal Queacutebec Ouranos 79 p

Overland JE Wang M 2005 The third Arctic climate pattern 1930s and early 2000s Geophys Res Letters 32(23) 1-4

Rapaic M Brown R Markovic M Chaumont D 2015 An Evaluation of Temperature and Precipitation Surface-Based and Reanalysis Datasets for the Canadian Arctic 1950ndash2010 Atmosphere-Ocean 53(3) 283-303

Rienecker MM Suarez MJ Gelaro R Todling R Bacmeister J Liu E Gosilovich MG Schubert SD Tacaks L Kim GK Bloom S Chen J Collins D Conaty A da Silva A Gu W Joiner J Koster RD Lucchesi R Molod A Owens T Pawson S Pegion P Redder CR Reichle R Robertson FR Ruddick AG Sienkiewicz M Woollen J 2011 MERRA NASAs Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications J Climate 24(14) 3624-3648

Saha S Shrinivas M PanH-L Wu X Wang J Nadiga S Tripp P Kistler R Woollen H Behringer D Liu H Stokes D Grumbine R Gayno G Wang J Hou Y-T Chuang H-Y Juang H-MH Sela J Iredell M Treadon R Kleist D Van Delst P Keyser D Derber J Ek M Meng J Wei H Yang Rongqian Lord Y van den Doll H Kumar A Wang W Long C Chelliah M Xue Y Huang B Schemm J-K Ebisuzaki W Lin R Xie P Chen M Zhou S Higgins W Zou C-Z Liu Q Chen Y Han Y Cucurull L Reynolds RW Rutledge G Goldberg M 2010 The NCEP climate forecast

system reanalysis Bull Am Meteor Soc 91(8) 1015‑1057

Schneider U Becker A Finger P Meyer-Christoffer A Ziese MRudolf B 2013 GPCCs new land surface precipitation climatology based on quality-controlled in situ data and its role in quantifying the global water cycle Theoretical and Applied Climatology 115(1-2) 15-40

Takala M Luojus K lliainen J Derksen C Lemmetyinen J Petri Kaumlrnauml J Koskinen J Bojkov B 2011 Estimating northern hemisphere snow water equivalent for climate research through assimilation of space-borne radiometer data and ground-based measurements Remote Sensing of Environment 115(12) 3517-3529

Thistle MEacute Caissie D 2013 Trends in air temperature total precipitation and streamflow characteristics in eastern Canada Canadian Technical Report of Fisheries and Aquatic Sciences 3018 Moncton New Brusnwick 109 p

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 86

Tivy A Howell SEL Alt B McCourt S Chagnon R Crocker G Carrieres T Yackel JJ 2011 Trends and variability in summer sea ice cover in the Canadian Arctic based on the Canadian Ice Service Digital Archive 1960ndash2008 and 1968ndash2008 J Geophys Research 116 C03007

Tranter M Jones HG 2001 The chemistry of snow Processes and nutrient cycling Dans Snow Ecology An interdisciplinary examination of snow-covered ecosystems Jones HG Pomeroy JW Walker DA Homan RW (dir) Cambridge Cambridge University Press 127-167

Uppala SM KÅllberg PW Simmons AJ Andrae U Da Costa Bechtold V Fiorino M Gibson JK Haseler J Hernandez A Kelly GA Li X Onogi K Saarinen S Sokka N Allan RP Andersson E Arpe K Balmaseda MA Beljaars ACM van de Berg L Bidlot J Bormann N Caires S Chevallier F Dethof A Fragosavac M Fisher M Fuentes M Hagemann S Hoacutelm E Hoskins BJ Isaksen L Hanssen PAEM Jenne R McNally AP Mahfouf J-F Morcrette J-J Rayner NA Saudnders RW Simon P Sterl A Trenberth KE Untch A Vasiljevic D Vitervo P Woollen J 2005 The ERA-40 re-analysis QJR Meteorol Soc 131 2961-3012

Vaughan DG Comiso JC Allison J Carrasco G Kaser R Kwok P Mote P Murray T Paul F Ren J Rignot E Solomina O Steffen K Zhang T 2013 Observations Cryosphere Dans Climate Change 2013 The physical Science Basis Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate change Stocker TF Qin D Plattner GK Tignor M Allen SK Boschung J Nauels A Xia Y Bex V Midgley PM (dir) United Kingdom et New York NY USA Cambridge University Press

Wan H Wang XL Swail VR 2010 Homogenization and Trend Analysis of Canadian Near-Surface Wind Speeds J Climate 23(5) 1209-1225

Willmott CJ Matsuura K 1995 Smart Interpolation of Annually Averaged Air Temperature in the United States J Appl Meteorol 34 2577-2586

Wong G Maraun D Vrac M Widmann M Eden JM Kent T 2014 Stochastic Model Output Statistics for Bias Correcting and Downscaling Precipitation Including Extremes J Climate 27(18) 6940-6959

Yue S Pilon P Phinney B 2003 Canadian streamflow trend detection impacts of serial and cross-correlation Hydrological Sciences J 48(1) 51-63

Zhang X Vincent LA Hogg WD Niitsoo A 2000 Temperature and precipitation trends in Canada during the 20th century Atmosphere-Ocean 38(3) 395-429

Zhang X Harvey KD Hogg WD Yuzyk TR 2001 Trends in Canadian streamflow Water Ress Res 37(4) 987-998

Page 5: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques

Lrsquointeacuterecirct drsquoappliquer un post-traitement sur les reacuteanalyses et de les utiliser pour

lrsquoestimation des intensiteacutes de pluies extrecircmes dans le nord du Queacutebec est aussi

deacutemontreacute

Lrsquoavantage drsquoappliquer un post-traitement sur les reacuteanalyses est relieacute au faible

nombre de stations meacuteteacuteorologiques et de lrsquoimmensiteacute du territoire nordique

Indicateurs climatiques

Plus drsquoune centaine de cartes drsquoindicateurs cleacutes ont eacuteteacute produites et le calcul de

lrsquoeacutevolution des indicateurs sur une peacuteriode de reacutefeacuterence de 1981 agrave 2010 a eacuteteacute fait En

reacutesumeacute lrsquoanalyse montre que pour cette peacuteriode

les tempeacuteratures moyennes annuelles augmentent

la dureacutee de la saison sans gel srsquoallonge

le nombre annuel drsquoeacuteveacutenements de gel-deacutegel change peu mais tend agrave augmenter

agrave lrsquoautomne et diminuer au printemps

la moyenne annuelle des degreacutes-jours de gel diminue

la moyenne annuelle des degreacutes-jours de deacutegel augmente

la saison de croissance srsquoallonge

la moyenne annuelle des degreacutes-jours de croissance augmente

la longueur des peacuteriodes ougrave la tempeacuterature quotidienne moyenne oscille autour

de 0degC est agrave la hausse agrave lrsquoautomne mais agrave la baisse au printemps

les preacutecipitations totales annuelles sont agrave la hausse

les preacutecipitations liquides annuelles sont geacuteneacuteralement agrave la hausse avec une

augmentation plus marqueacutee agrave lrsquoautomne

les preacutecipitations solides annuelles changent peu bien qursquoune leacutegegravere baisse est

visible principalement lieacutee agrave des diminutions plus importantes au printemps et agrave

lrsquoautomne

la fraction de neige diminue annuellement

lrsquoeacutequivalent en eau de la neige est stable et la dureacutee du couvert nival a diminueacutee

En contrepartie notre analyse met en lumiegravere le manque important de donneacutees

drsquoobservations autant pour les variables de tempeacuteratures de preacutecipitations de neige au

sol que pour drsquoautres variables utiles telles que le vent et le deacutebit des riviegraveres Ces

observations sont neacutecessaires pour eacutevaluer de faccedilon plus robuste le potentiel des divers

jeux de donneacutees alternatives

Extrecircmes de preacutecipitations

Trois reacuteanalyses ERA CFSR et MERRA sont utiliseacutees pour produire des cartes de

preacutecipitations extrecircmes sur le territoire

les reacuteanalyses preacutesentent des biais parfois importants pour les valeurs de

preacutecipitations extrecircmes toutefois la distribution spatiale des valeurs des

reacuteanalyses colle tregraves bien au patron suggeacutereacute par les valeurs aux stations

lrsquoapplication drsquoun post-traitement visant agrave corriger les biais des reacuteanalyses a

permis une ameacutelioration sensible des reacutesultats

les hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations sur 1 jour avec une peacuteriode de

retour de 2 ans et de 20 ans preacutesentent un leacuteger gradient sud-nord sur le territoire

avec des valeurs moins abondantes sur lrsquoextrecircme nord selon les diffeacuterentes

combinaisons de reacuteanalyses

Bioclimats

Une mise agrave jour de la cartographie des bioclimats au nord du 55iegraveme parallegravele a eacuteteacute

effectueacutee avec des donneacutees de 1981 agrave 2010 et offre un portrait plus deacutetailleacute que celui

preacutesenteacute en 2001 qui eacutetait baseacute sur des donneacutees drsquoobservations aux stations pour la

peacuteriode 1966 agrave 1996

Les nouvelles cateacutegories aident agrave deacutecrire avec plus de preacutecision certains eacuteleacutements

climatiques et topographiques importants tels que la reacutegion montagneuse agrave la

frontiegravere du Labrador

La zone subpolaire a pris de lrsquoexpansion au nord tandis que la zone polaire est

moins eacutetendue

Les preacutecipitations sont plus importantes sur tout le territoire comparativement agrave

la carte drsquoorigine

Important agrave retenir

Bien que nous ayons produit de nombreuses cartes drsquoindicateurs et revu la distribution

des bioclimats pour le nord du Queacutebec il faut mettre les utilisateurs de cette information

en garde par rapport aux incertitudes associeacutees En effet les eacutecarts entre les reacuteanalyses

particuliegraverement pour les preacutecipitations liquides et sous forme de neige deacutemontrent agrave

quel point les incertitudes sur lrsquoinformation climatique du nord queacutebeacutecois demeurent

grandes Il nous est toujours impossible de favoriser lrsquoune ou lrsquoautre des reacuteanalyses

eacutetudieacutees en grande partie agrave cause du manque de donneacutees drsquoobservations qui pourraient

servir agrave valider les jeux de donneacutees Il faut donc utiliser lrsquoinformation preacutesenteacutee ici de

faccedilon prudente

Projet 20043

Projet 20043 viii

TABLE DES MATIEgraveRES

RENSEIGNEMENTS GEacuteNEacuteRAUX SUR LE PROJET II

REMERCIEMENTS III

SOMMAIRE EXEacuteCUTIF IV

TABLE DES MATIEgraveRES VIII

LISTE DES FIGURES X

LISTE DES TABLEAUX XIII

LISTE DES ABREacuteVIATIONS ET DES SIGLES XIV

CHAPITRE 1 INTRODUCTION 1

11 MISE EN CONTEXTE 1

12 OBJECTIFS 5

CHAPITRE 2 DONNEacuteES INDICATEURS CLIMATIQUES ET BIOCLIMATS 6

21 DONNEacuteES 6

22 INDICATEURS CLIMATIQUES 10

22 BIOCLIMATS 15

CHAPITRE 3 MEacuteTHODOLOGIE 19

31 PEacuteRIODE SEacuteLECTIONNEacuteE POUR LE CLIMAT DE REacuteFEacuteRENCE 19

32 SEacuteLECTION DES JEUX DE DONNEacuteES ndash TEMPEacuteRATURES ET PREacuteCIPITATIONS 19

321 Reacutesolution et vintage des jeux de donneacutees 19

322 Validation avec les donneacutees aux stations 20

33 SEacuteLECTION DES JEUX DE DONNEacuteES ndash COUVERT DE NEIGE 23

34 FORMATS DE PREacuteSENTATION DES INDICATEURS CLIMATIQUES 24

341 Cartographie 24

342 Tableau synthegravese et seacuteries temporelles 25

35 DISTRIBUTION DES BIOCLIMATS 25

CHAPITRE 4 REacuteSULTATS 26

Projet 20043

Projet 20043 ix

41 SEacuteLECTION DES JEUX DE DONNEacuteES ndash TEMPEacuteRATURES ET PREacuteCIPITATIONS 26

42 SEacuteLECTION DES JEUX DE DONNEacuteES ndash COUVERT DE NEIGE 28

43 DESCRIPTION DU CLIMAT DU PASSEacute REacuteCENT AU NUNAVIK 37

431 Tempeacuterature annuelle moyenne 40

432 Preacutecipitations totales annuelles 43

433 Longueur de la saison de croissance 46

434 Degreacutes-jours de croissance 51

435 Couvert de neige 54

44 BIOCLIMATS 58

CHAPITRE 5 EacuteTAT DES CONNAISSANCES DrsquoAUTRES VARIABLES CLIMATIQUES 61

51 LES VENTS 61

52 GLACES MARINES 63

53 REacuteGIME HYDRIQUE 65

CHAPITRE 6 EacuteVALUATION DU POTENTIEL DES REacuteANALYSES POUR LrsquoESTIMATION DES

INTENSITEacuteS DES PREacuteCIPITATIONS EXTREcircMES 68

CHAPITRE 7 DISCUSSION ET CONCLUSION 76

CHAPITRE 8 RECOMMANDATIONS 80

BIBLIOGRAPHIE 82

Projet 20043

Projet 20043 x

LISTE DES FIGURES

Figure 1 Stations meacuteteacuteorologiques du reacuteseau drsquoEnvironnement Canada pour lesquelles des donneacutees sont disponibles pour plus de 20 ans incluant lrsquoanneacutee 2010 3

Figure 2 Classification climatique du Queacutebec tireacutee de Gerardin et McKenney (2001) Notez que bien que la carte preacutesente 15 classes ces classes ont eacuteteacute regroupeacutees en 12 reacutegions climatiques selon la classification mondiale de Litynski 18

Figure 3 Distribution des 46 stations du reacuteseau MDDELCC disponibles dans la reacutegion agrave lrsquoeacutetude Seules les stations indeacutependantes en vert sont utiliseacutees pour la validation 22

Figure 4 Validation des donneacutees alternatives de tempeacuteratures mensuelles moyennes avec les donneacutees aux stations du MDDELCC Le lsquonrsquo indique le nombre de seacuteries observeacutees valides pour chaque jeu de donneacutees alternatives 30

Figure 5 Validation des donneacutees alternatives de preacutecipitations mensuelles moyennes avec les donneacutees aux stations du MDDELCC Le lsquonrsquo indique le nombre de seacuteries observeacutees valides pour chaque jeu de donneacutees alternatives 31

Figure 6 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion au nord approximativement du 59deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21 33

Figure 7 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 58deg et 59deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21 34

Figure 8 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 56deg et 58deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21 35

Figure 9 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 55deg et 56deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21 36

Figure 10 Le panneau du haut preacutesente la moyenne des tempeacuteratures moyennes annuelles (degC) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 41

Figure 11 Lrsquoeacutevolution des tempeacuteratures moyennes annuelles et mensuelles (degC) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 42

Figure 12 Le panneau du haut preacutesente la moyenne des preacutecipitations totales annuelles (mm) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 44

Projet 20043

Projet 20043 xi

Figure 13 Lrsquoeacutevolution des preacutecipitations totales annuelles et mensuelles (mm) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 45

Figure 14 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la longueur de la saison de croissance (jours) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2020 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 47

Figure 15 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date du deacutebut de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 48

Figure 16 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date de la fin de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 49

Figure 17 Lrsquoeacutevolution de la longueur du deacutebut et de la fin de la saison de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 50

Figure 18 Le panneau du haut preacutesente la moyenne du nombre annuel de degreacutes-jours de croissance calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 52

Figure 19 Lrsquoeacutevolution du nombre de degreacutes-jours annuel de de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 53

Figure 20 Le maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige (mm) calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg 55

Figure 21 La dureacutee du couvert de neige (seuil de 1 mm) calculeacutee agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg 56

Figure 22 Lrsquoeacutevolution du maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige du deacutebut de la fin et de la dureacutee de lrsquoenneigement calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra et de Brown-Derksen moyenneacutes pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 57

Figure 23 Classification des bioclimats eacutetablie sur la moyenne climatique de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFRS JRA55 MERRA) disponibles sur une grille de 50 km La classification suit les critegraveres eacutetablis par Litynski tels que preacutesenteacutes dans Gerardin et McKenney (2001) 60

Figure 24 Reacuteduction du couvert de glace ( par deacutecennie) pour la peacuteriode 1968-2010 dans lrsquoarctique canadien Seulement les tendances statistiquement significatives (α=005) sont montreacutees Adapteacutee de Derksen et al 2012 65

Projet 20043

Projet 20043 xii

Figure 25 Cartes du coefficient de la variabiliteacute temporelle des deacutebits annuels de 45 riviegraveres du Nord canadien pour (a) 1970ndash1990 (b) 1976ndash1996 (c) 1982ndash2002 et (d) 1970ndash2002 Les triangles pointant vers le haut (bas) indiquent une tendance positive (neacutegative) la taille des triangles indique lrsquoampleur du changement lorsque deacutetectable Les riviegraveres ameacutenageacutees par lrsquohomme (reacuteservoirs barrages diversion) sont indiqueacutees par des triangles vides 67

Figure 26 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses et aux stations 70

Figure 27 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations 72

Figure 28 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations 74

Figure 29 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 20 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations 75

Projet 20043

Projet 20043 xiii

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques observeacutees et interpoleacutees sur grille (tempeacuterature et preacutecipitation) 7

Tableau 2 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques de reacuteanalyses (tempeacuterature et preacutecipitation) 8

Tableau 3 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees interpoleacutees 9

Tableau 4 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees de reacuteanalyses 9

Tableau 5 Liste deacutefinition et formulation des indicateurs climatiques drsquointeacuterecirct 11

Tableau 6 Caracteacuteristiques sommaires de la classification de Litynski (tireacutees de Gerardin et McKenney 2001) 26

Tableau 7a Synthegravese des indicateurs climatiques agrave lrsquoeacutetude calculeacutes agrave partir des variables de tempeacuteratures et de preacutecipitations Les valeurs repreacutesentent la moyenne des quatre reacuteanalyses moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave de 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 lrsquoeacutecart-type de lrsquoensemble est donneacute entre parenthegraveses 38

Tableau 7 b Synthegravese des indicateurs climatiques relieacutes au couvert nival Les valeurs repreacutesentent la moyenne des jeux de donneacutees moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave du 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 Lrsquoeacutecart-type nrsquoest pas calculeacute eacutetant donneacute qursquoil nrsquoy a que deux jeux de donneacutees 40

Tableau 8 Liste et caracteacuteristiques des reacuteanalyses retenues 69

Tableau 9 Reacuteanalyse (ou paire de reacuteanalyses) offrant le meilleur accord avec les intensiteacutes aux stations apregraves post-traitement individuel (ou post-traitement par paire) 73

Projet 20043

Projet 20043 xiv

LISTE DES ABREacuteVIATIONS ET DES SIGLES

B2003 Brown 2003

CANGRD Canadian Gridded Temperature and Precipitation Anomalies

CFSR Climate Forecast System Reanalysis

CRU Climatic Research Unit

EC Environnement Canada

EEN Eacutequivalent en eau de la neige

ERA European ReAnalysis

GEV Generalized Extreme Value

GPCC Global Precipitation Climatology Centre

GPCP Global Precipitation Climatology Project

GISTEMP Goddard Institute for Space Studies Temperature Analysis

GlobSnow Global Snow Monitoring for Climate Research

HadCRU Hadley Center-Climatic Research Unit

JRA55 Japanese 55-year Reanalysis

MERRA Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications

MFFP Ministegravere des Forecircts de la Faune et des Parcs

MDDELCC Ministegravere du Deacuteveloppement durable de lrsquoEnvironnement et de la Lutte contre les Changements Climatiques

NARR North American Regional Reanalysis

NCEP National Centers for Environmental Prediction

NRCan Natural Resources Canda

20CR 20 th Century Reanalysis

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 1

CHAPITRE 1 INTRODUCTION

11 Mise en contexte

Le territoire nordique du Queacutebec possegravede un grand potentiel de deacuteveloppement

susceptible drsquoecirctre exploiteacute au cours des prochaines deacutecennies Pour bien encadrer ces

activiteacutes eacuteconomiques et les infrastructures qui les soutiennent il est important de

comprendre et caracteacuteriser le climat reacutegional actuel ainsi que son eacutevolution Ceci est aussi

primordial pour la protection de lrsquoenvironnement biophysique la peacuterenniteacute des

infrastructures existantes et lrsquoidentification des vulneacuterabiliteacutes socio-eacuteconomiques de la

reacutegion

Le changement du climat a deacutejagrave commenceacute agrave provoquer des impacts biophysiques

importants dans le nord du Queacutebec Une analyse approfondie de ces impacts est

preacutesenteacutee dans le livre publieacute par ArcticNet Le Nunavik et le Nunatsiavut de la science

aux politiques publiques (Allard et Lemay 2013) Par exemple un impact bien connu est

celui lieacute agrave la deacutegradation du pergeacutelisol et les conseacutequences pour les infrastructures (Allard

et Lemay 2013 chap6) La dynamique de la veacutegeacutetation est aussi en eacutevolution ceci devrait

se poursuivre dans le futur et entraicircner une augmentation de la couverture veacutegeacutetale et

de la hauteur drsquoespegraveces arbustives eacuterigeacutees (Allard et Lemay 2013 chap8) Les projections

climatiques futures suggegraverent la venue de nouveaux impacts par exemple lrsquoeacuterosion des

cocirctes associeacutee aux reacutegimes de tempecirctes qui provoquent une augmentation des risques

de surcotes les changements au reacutegime hydrologique avec une augmentation du deacutebit

annuel moyen (Guay et al 2015) ce qui pourrait entraicircner des impacts au niveau du

drainage dans les villages ainsi qursquoune augmentation des risques naturels

La modification de lrsquoenvironnement biophysique amplifie aussi les vulneacuterabiliteacutes socio-

eacuteconomiques les infrastructures existantes et agrave construire ont tregraves souvent un caractegravere

critique dans la reacutegion et leur deacutefaillance peut provoquer des conseacutequences graves pour

la population lrsquoaccegraves maritime accru gracircce au prolongement de la saison sans glace

pourrait exacerber des conflits drsquousage la gestion de lrsquoeau potable et des eaux useacutees

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 2

pourrait ecirctre complexifieacutee dans un contexte ougrave lrsquoenvironnement naturel change et

finalement le mode de vie et la culture des reacutesidents de la reacutegion tregraves deacutependants des

ressources et de lrsquoenvironnement naturel seront aussi affecteacutes

Lrsquoidentification et lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes lieacutees au climat de mecircme que la recherche

de solutions drsquoadaptation pour faire face agrave son changement requiegraverent des donneacutees sur

le climat reacutecent en premier lieu puis sur le climat futur Or pour caracteacuteriser le climat

reacutecent la disponibiliteacute de seacuteries de donneacutees drsquoobservations suffisamment longues et bien

reacuteparties sur le Queacutebec nordique srsquoavegravere un enjeu majeur En effet alors qursquoon peut

compter depuis longtemps sur un reacuteseau de stations meacuteteacuteorologiques relativement

dense dans le sud du Queacutebec celui du nord est peu dense et principalement localiseacute le

long de la cocircte (figure 1) Plusieurs projets de recherche sur le climat ont drsquoailleurs eacuteteacute

confronteacutes agrave ces lacunes Par exemple dans le livre drsquoArcticNet citeacute plus haut les analyses

climatiques des derniegraveres deacutecennies ont en grande partie eacuteteacute limiteacutees aux six stations

meacuteteacuteorologiques du reacuteseau drsquoEnvironnement Canada disponibles dans la reacutegion (Brown

et Lemay 2013)

Afin de pallier la rareteacute des observations dans la reacutegion nordique il est possible de

compter sur quelques jeux de donneacutees alternatifs soient les donneacutees interpoleacutees par

krigeage des stations existantes ainsi que les donneacutees de reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 3

Figure 1 Stations meacuteteacuteorologiques du reacuteseau drsquoEnvironnement Canada pour lesquelles des donneacutees sont disponibles pour plus de 20 ans incluant lrsquoanneacutee 2010

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 4

Le krigeage consiste agrave reacutegionaliser par interpolation spatiale une variable mesureacutee aux

stations meacuteteacuteorologiques par exemple la tempeacuterature en utilisant une autre variable

explicative par exemple lrsquoeacuteleacutevation La qualiteacute de ce type de donneacutees deacutepend du nombre

de stations meacuteteacuteorologiques et de le la qualiteacute de leurs donneacutees ainsi que de la meacutethode

drsquointerpolation Deux points sont importants ici Premiegraverement la reacutesolution spatiale de

ces types de donneacutees peut varier grandement reacutesultant en des grilles de quelques

kilomegravetres de cocircteacute agrave des centaines de kilomegravetres et il peut ecirctre difficile de trouver une

reacutesolution spatiale assez fine pour bien repreacutesenter le climat reacutegional Deuxiegravemement les

donneacutees sont disponibles sur diffeacuterentes eacutechelles de temps allant drsquoune base journaliegravere

agrave mensuelle La base mensuelle offre moins drsquoattrait puisqursquoelle limite la varieacuteteacute

drsquoindicateurs climatiques qui peuvent ecirctre estimeacutes plusieurs drsquoentre eux neacutecessitant des

donneacutees quotidiennes (par exemple cumul de degreacutes-jour longueur de saison de gel de

croissance etc)

La reacuteanalyse est une meacutethode qui consiste agrave combiner un modegravele de preacutevision

meacuteteacuteorologique et des observations existantes pour produire geacuteneacuteralement pour

lrsquoensemble du globe des archives drsquoun grand nombre de variables atmospheacuteriques et

oceacuteaniques sur des grilles agrave une reacutesolution temporelle de quelques heures pour plusieurs

deacutecennies du passeacute Ceci srsquoeffectue agrave lrsquoaide drsquoun modegravele de preacutevision meacuteteacuteorologique

ainsi qursquoun algorithme drsquoassimilation des donneacutees pour lesquels il importe de fixer des

reacutesolutions horizontale et verticale qui demeurent uniformes pour toute la peacuteriode

revisiteacutee De nouvelles sources drsquoobservations peuvent mecircme ecirctre inteacutegreacutees agrave la

proceacutedure ce qui permet drsquoameacuteliorer la repreacutesentation du climat Ce travail est

geacuteneacuteralement fait pour des peacuteriodes ougrave les reacuteseaux drsquoobservations sont varieacutes denses et

fiables Les reacuteanalyses offrent plusieurs avantages notamment elles peuvent couvrir

plusieurs deacutecennies elles sont souvent disponibles sur des reacutesolutions spatiales

relativement fines et avec des pas de temps journaliers (ou mecircme plus court)

Les donneacutees de reacuteanalyses diffegraverent entre elles sur plusieurs aspects Drsquoabord bien

qursquoelles integravegrent diffeacuterentes donneacutees drsquoobservations ces derniegraveres varient selon leur

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 5

provenance allant de radiosondages aeacuterologiques de stations meacuteteacuteorologiques de

surface de satellites de radars etc Leurs reacutesolutions tout comme leurs seacutelections

drsquoobservations varient eacutegalement Finalement les reacuteanalyses sont issues de modegraveles de

preacutevisions diffeacuterents qui nrsquoutilisent pas les mecircmes scheacutemas drsquoassimilation De maniegravere

geacuteneacuterale les variables pour lesquelles il nrsquoexiste pas drsquoobservations preacutesentent

potentiellement les plus grandes dispariteacutes car elles sont deacutetermineacutees uniquement par

le modegravele de preacutevision

Devant la disponibiliteacute des diffeacuterentes sources de donneacutees il est possible drsquoenvisager de

combiner les jeux de donneacutees afin de calculer une marge drsquoerreur autour du climat

nordique reacutecent et de le caracteacuteriser de maniegravere adeacutequate pour soutenir les analyses sur

les vulneacuterabiliteacutes les impacts et les strateacutegies drsquoadaptation aux changements climatiques

12 Objectifs

Le mandat drsquoOuranos pour ce projet eacutetait par conseacutequent centreacute sur la caracteacuterisation du

climat reacutecent sur le territoire nordique queacutebeacutecois au nord du 55e parallegravele en analysant

les jeux de donneacutees disponibles

Les objectifs speacutecifiques eacutetaient les suivants

1 Ameacuteliorer le niveau de connaissance du climat du Nunavik et de sa variabiliteacute

spatiale et temporelle

2 Produire des cartes et des tableaux synthegraveses du climat reacutecent pour diffeacuterents

indicateurs

3 Produire des cartes synthegraveses agrave fine eacutechelle exposant une seacutelection drsquoindicateurs

cleacutes

4 Identifier les zones ougrave les marges drsquoerreur sur la connaissance du climat reacutegional

sont les plus importantes

5 Eacutevaluer le potentiel des donneacutees alternatives (reacuteanalyses) pour lrsquoestimation des

quantiles de pluies extrecircmes

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 6

6 Fournir un eacutetat des connaissances sur drsquoautres variables drsquointeacuterecirct (reacutegime des

vents hydrologie et couvert de glace)

7 Proposer des recommandations pour des travaux subseacutequents

Il faut noter que tous les objectifs agrave lrsquoexception du cinquiegraveme eacutetaient sous la

responsabiliteacute du consortium Ouranos et sont abordeacutes en deacutetail dans le preacutesent rapport

Lrsquoobjectif drsquoeacutevaluer le potentiel des donneacutees alternatives (reacuteanalyses) pour lrsquoestimation

des quantiles de pluies extrecircmes eacutetait quant agrave lui confieacute agrave lrsquoeacutequipe de recherche drsquoAlain

Mailhot de lrsquoINRS-ETE Un compte-rendu des meacutethodes utiliseacutees et des principaux

reacutesultats est preacutesenteacute au chapitre 6 du preacutesent rapport alors que les informations plus

deacutetailleacutees font lrsquoobjet drsquoun document technique (Tome 1)

CHAPITRE 2 DONNEacuteES INDICATEURS CLIMATIQUES ET BIOCLIMATS

21 Donneacutees

Tel que mentionneacute plus haut un des principaux objectifs de ce projet eacutetait drsquoeacutevaluer la

possibiliteacute drsquoutiliser des jeux de donneacutees alternatifs soient les donneacutees de stations

meacuteteacuteorologiques interpoleacutees sur grilles ou les reacuteanalyses pour pallier au manque de

stations meacuteteacuteorologiques dans le nord queacutebeacutecois Plusieurs bases de donneacutees de

tempeacuteratures et de preacutecipitations offraient un potentiel elles sont preacutesenteacutees aux

tableaux 1 (donneacutees interpoleacutees sur grille) et 2 (reacuteanalyses) tandis que les tableaux 3 et

4 preacutesentent les jeux de donneacutees disponibles pour le couvert nival

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 7

Tableau 1 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques observeacutees et interpoleacutees sur grille (tempeacuterature et preacutecipitation)

Nom Peacuteriode Reacutesolution

spatiale Domaine Variables

Pas de temps

Reacutefeacuterences

CLIMATOLOGIE 1925-

preacutesent Observations Queacutebec

Tmax Tmin

Tmoy PCP Quotidien

MDDELCC 2014

CANGRD 1900-2010

50 km polaire steacutereacuteographi

que Canada

Tmoy

PCP Mensuel

Zhang et al 2000

CRU TS31 1901-

preacutesent 05deg lat-lon

global terrestre

Tmoy

PCP Mensuel

Harris et al 2013

Willmott-Matsuura

1900-2010

05deg lat-lon global

terrestre

Tmoy

PCP Mensuel

Willmott et Matsuura

1995

GPCC v6 1900-2010

05deg lat-lon global

terrestre PCP Mensuel

Schneider et al 2013

GPCP v2 1979-

preacutesent 25deg lat-lon global PCP Mensuel

Adler et al 2003

HadCRUT3v 1850-

preacutesent 5deg lat-lon global

Anomalie Tmoy

Mensuel Brohan et al

2006

CRUTEM4v 1850-

preacutesent 5deg lat-lon

global terrestre

Anomalie Tmoy

Mensuel Jones et al

2012

GISTEMP 1850-

preacutesent 1deg lat-lon global

Anomalie Tmoy

Mensuel Hansen et al

2010

NRCan 1950-2014

10 km Canada Tmoy

PCP Quotidien

Hutchinson et al 2009

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 8

Tableau 2 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques de reacuteanalyses (tempeacuterature et preacutecipitation)

Nom Peacuteriode Reacutesolution

spatiale Domaine Variables Reacutefeacuterences

NCEP2 1979-

preacutesent 25deg lat-lon Global TmoyPCP

Kanamitsu et al 2002

NARR 1979-

preacutesent 32 km

Ameacuterique du Nord

regional TmoyPCP

Mesinger et al 2006

MERRA 1979-

preacutesent 05deg lat

067deg lon Global TmoyPCP

Rienecker et al 2011

ERA-Interim 1979-

preacutesent 075deg lat-lon Global TmoyPCP

Dee et al 2011

ERA40 1958 -2002 125deg lat-lon Global TmoyPCP Uppala et al

2005

JRA25 1979-2007 125deg lat-lon Global TmoyPCP Onogi et al

2007

CFSR 1979-2009 ~38 km Global TmoyPCP Saha et al

2010

20CR 1871-2010 2deg lat-lon Global TmoyPCP Compo et al

2011

Note Tous ces jeux de donneacutees sont disponibles agrave un pas de temps quotidien

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 9

Tableau 3 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees interpoleacutees

Nom Peacuteriode Reacutesolution Domaine Pas de temps

Reacutefeacuterences

CLIMATOLOGIE 1965-2005 Observations Stations quotidien MDDELC 2014

B2003 1979-1997 30 km Ameacuterique du

nord quotidien

Brown et al 2003

GlobSnow 1979-2012 25 km Global quotidien Takala et al

2011

CMC snow depth analysis

1999-2012 30 km Heacutemisphegravere

nord quotidien

Brown et Brasnett 2010

Tableau 4 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees de reacuteanalyses

Nom Peacuteriode Reacutesolution Domaine Pas de temps Reacutefeacuterences

MERRA 1980-2012 75 km-

reacuteanalyse Global quotidien

Rienecker et al 2011

ERA-interim 1980-2012 75 km-

reacuteanalyse Global quotidien

Dee et al 2011

CFSR 1979-2009 ~38 km Global quotidien Saha et al 2010

NCEP reconstruction

1948-2004

50 km polaire

steacutereacuteographique

Queacutebec quotidien Brown 2010

Brown-Derksen 1979-2012 75 km

reacuteanalyse (ERA-interim)

Heacutemisphegravere nord (nord

du 30deg) quotidien

Brown et Derksen (2013)

Liston-Hiemstra 1979-2009 10 km x 10 km

Heacutemisphegravere nord (nord du 50degN)

quotidien Liston et Hiemstra

(2011)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 10

Il faut preacuteciser que les deux derniers jeux de donneacutees du tableau 4 (Brown-Derksen et

Liston-Hiemstra) diffegraverent des autres reacuteanalyses agrave lrsquoeacutetude car elles utilisent en fait une

reacuteanalyse afin de piloter un modegravele de neige La seacuterie Brown-Derksen utilise la reacuteanalyse

ERA-Interim comme pilote tandis que la seacuterie Liston-Hiemstra utilise MERRA

22 Indicateurs climatiques

La caracteacuterisation du climat au nord de 55deg est baseacutee sur les variables de tempeacuteratures

preacutecipitations et neige au sol auxquelles srsquoajoute un grand nombre drsquoindicateurs

climatiques calculeacutes agrave partir des trois variables de base Ces indicateurs permettent de

faire des liens entre le climat et des probleacutematiques appliqueacutees Notons qursquoune premiegravere

liste de variables et drsquoindicateurs a eacuteteacute eacutetablie dans la proposition de projet en

collaboration avec le MFFP et le comiteacute de suivi alors que de nouveaux indicateurs se

sont ajouteacutes en cours de projet Ces ajouts sont le fruit drsquoeacutechanges avec certains membres

du comiteacute de suivi et collaborateurs du projet Le tableau 5 preacutesente tous les indicateurs

agrave lrsquoeacutetude ainsi que leurs deacutefinitions et les formules utiliseacutees pour les calculer

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 11

Tableau 5 Liste deacutefinition et formulation des indicateurs climatiques drsquointeacuterecirct

Indicateur Deacutefinition Formule

Tempeacuterature moyenne annuelle

Moyenne annuelle des tempeacuteratures moyennes

quotidiennes

Tmoyann = N

TmoyN

i

j

Tmoyj Tempeacuterature moyenne de chaque journeacutee (j)

N Nombre de jours dans une anneacutee

Tempeacuterature moyenne mensuelle

Moyenne mensuelle des tempeacuteratures moyennes

quotidiennes

Tmoymois= Nmen

TmoyNmen

i

j

Tmoyj Tempeacuterature moyenne de chaque journeacutee (j)

Nmois Nombre de jours dans un mois

Deacutebut de la saison sans gel (printanier)

Le premier jour suivant lrsquohiver ougrave la tempeacuterature minimale quotidienne est infeacuterieure ou eacutegale agrave un seuil de

tempeacuterature geacutelive Tgel selon une moyenne mobile de 10 jours

DDGTgel = max jTminj le Tgel

Tgel =0 degC

Fin de la saison sans gel (automnal)

Le premier jour de lrsquoautomne ougrave la tempeacuterature minimale quotidienne est infeacuterieure ou eacutegale agrave un seuil de

tempeacuterature geacutelive Tgel selon une moyenne mobile de 10 jours

DPGTgel = min jTminj le Tgel

Tgel =0 degC

Longueur de la saison sans gel

Le nombre de jours entre le premier et le dernier gel de lrsquoanneacutee

(voir 2 deacutefinitions preacuteceacutedentes) selon un seuil Tgel

LSsgel = DPGTgel ndash DDGTgel

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 12

Nombre mensuel de gel-deacutegel

Les journeacutees avec un eacuteveacutenement de geldeacutegel sont celles ougrave la

tempeacuterature oscille autour de 0 ˚C en 24 heures Plus speacutecifiquement

un eacuteveacutenement quotidien de gel-deacutegel est observeacute lorsque Tmin de la journeacutee est infeacuterieure agrave 0 ˚C et Tmax de la mecircme journeacutee est supeacuterieure

agrave 0 ˚C

Gel-Deacutegelmois=

)C0()C01 (

iTneti

iTx

Nmois

Txi Tempeacuterature maximum quotidienne pour une peacuteriode de 24 heures

Tni Tempeacuterature minimum quotidienne pour une peacuteriode de 24 heures

i une journeacutee donneacutee

Nmois Nombre de jours dans un mois

Degreacutes jours de de gel et de deacutegel mensuel

Cumul du nombre de degreacutes au-dessus de 0 ˚C et cumul du nombre de degreacutes-jours au-dessous de 0 ˚C

DJDGmois=

Nmois

iTbaseiTmoy

10

DJGmois=

Nmois

iiTmoyTbase

10

Tmoyi Tempeacuterature moyenne du jour i

Tbase Tempeacuterature de base (0 degC)

i une journeacutee donneacutee

Nmois Nombre de jours dans un mois

Degreacutes-jours de croissance

Lrsquoeacutecart en degreacutes Celsius qui seacutepare la tempeacuterature moyenne

quotidienne drsquoune valeur de base de 5˚C Si la valeur est eacutegale ou

infeacuterieure agrave 5˚C la journeacutee agrave zeacutero degreacute-jour de croissance Les

valeurs quotidiennes de degreacute-jours sont cumuleacutees sur une base

annuelle

DJC = )365

15(

iTbaseiTmoyMas

DJC Le nombre total de degreacutes-jours de croissance par anneacutee

Tmoyi La tempeacuterature moyenne du jour i

Tbase La tempeacuterature de base de 5degC

i une journeacutee donneacutee

Deacutebut de la saison de croissance

La saison de croissance deacutebute lorsque la tempeacuterature

quotidienne moyenne est eacutegale ou supeacuterieure agrave 5 degC pendant 5 jours conseacutecutifs agrave partir du 1er mars

(Cette deacutefinition est utiliseacutee pour deacutefinir les bioclimats du Queacutebec)

DSC = min jTC5j gt 5 degC

1198791198625119895 = (119879119898119900119910(119895 minus 4) +119879119898119900119910(119895 minus 3) + 119879119898119900119910(119895 minus 2) +

119879119898119900119910(119895 minus 1) + 119879119898119900119910119895)5

j jour julien 60

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 13

TC5 tempeacuterature quotidienne au-dessus de 5degC

Fin de la saison de croissance

La saison de croissance se termine quand la tempeacuterature quotidienne

moyenne est infeacuterieure agrave -2 degC agrave partir du 1er aoucirct (Cette deacutefinition

est utiliseacutee pour deacutefinir les bioclimats du Queacutebec)

FSC = Fin de la saison de croissance

FSC = min kTk lt -2 degC

k jour julien 213

Longueur de la saison de croissance

Voir les deux deacutefinitions preacuteceacutedentes

LSC = DSC - FSC

LSC La longueur de la saison de croissance

DSC = Deacutebut de la saison de croissance

FSC = Fin de la saison de croissance

Peacuteriode ougrave la tempeacuterature oscille autour de 0 degC

Nombre de jours ougrave la tempeacuterature passe au-dessus et au-dessous de

zeacutero durant les peacuteriodes qui preacutecegravedent et qui suivent une

peacuteriode de gel en continu (soit agrave lrsquoautomne et au printemps) La peacuteriode de gel en continu est

deacutefinie comme la peacuteriode la longue de lrsquoanneacutee (juillet agrave juillet) ougrave une moyenne mobile de 30 jours des tempeacuteratures reste sous un seuil

de 0 degC

Automne

Automn0 = DGdcont - DPGTgel

Printemps

Print0 = DDGTgel - DGfcont

DPGTgel = Date du premier gel agrave lrsquoautomne

DDGTgel = Date du dernier gel au printemps

DGdcont = Date du deacutebut du gel en continu

DGfcont = Date de la fin du gel en continu

Tgel = 0 degC

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 14

Quantiteacute de preacutecipitations annuelles

Accumulation des preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui

tombent sous forme de pluie et de neige au courant drsquoune anneacutee

Ptotalesann = N

j

jPt

Ptj Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de pluie

et de neige

N le nombre total de jours dans une anneacutee

Quantiteacute de preacutecipitations mensuelles

Accumulations de preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui

tombent sous forme de pluie et de neige au courant drsquoun mois

Ptotalesmois = Nmen

j

jPt

Pti Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de pluie

et de neige

Nmois le nombre total de jours dans un mois

Quantiteacute de preacutecipitations liquides et solides mensuelles

Accumulations de preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui

tombent sous forme de pluie ou de neige au courant drsquoun mois

Pliquidemois = Nmen

j

jPl

Psolidemois = Nmen

j

jPs

Pli Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de pluie

Pli Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de neige

Nmois le nombre total de jours dans un mois

Type de preacutecipitation (fraction neige)

Preacutecipitations quotidiennes (mm) annuelles totales qui tombent sous

forme de neige par rapport aux preacutecipitations quotidiennes (mm)

annuelles totales

Fractioneauneige =

N

j

j

N

j

j

Ptotales

Pneige

Ptotalesj Preacutecipitations quotidiennes totales en mm

Pneigej Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme

de neige

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 15

N le nombre total de jours dans une anneacutee

Deacutebut du couvert de neige

Premier jour ougrave lrsquoeacutepaisseur de la neige accumuleacutee au sol est au-

dessus drsquoun seuil donneacute

DCneige = min jNsol gtNdeacutebut

Ndeacutebut 5 mm en EEN

Fin du couvert de neige

Premier jour ougrave lrsquoeacutepaisseur de la neige accumuleacutee au sol est en

dessous drsquoun seuil donneacute apregraves le 1er mars

FCneige = max jNsol ltNfin

Nfin 5 mm en EEN

Dureacutee du couvert de neige

Nombre de jours entre le deacutebut et la fin du couvert de neige

LDCneige = DCneige ndash FCneige

Maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige (EEN)

Lrsquoeacutequivalent en eau de lrsquoaccumulation maximale de neige

durant une anneacutee

EENmax = max(Pneige Densiteacuteneige)

Pneige = Preacutecipitations de neige

Densiteacuteneige = Densiteacute de la neige soit la masse de la neigevolume occupeacute

(souvent 10 aux stations)

22 Bioclimats

Une bonne information cartographique drsquoun territoire est un outil souvent indispensable

afin de proceacuteder agrave lrsquoameacutenagement de ce territoire et eacutevaluer ses capaciteacutes et sensibiliteacutes

eacutecologiques Au Queacutebec trois principales ressources sont disponibles agrave cette fin La

premiegravere est le cadre eacutecologique de reacutefeacuterence (CER) du ministegravere du Deacuteveloppement

durable de lrsquoEnvironnement et de la Lutte contre les changements climatiques

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 16

(MDDELCC) aussi communeacutement appeleacute le cadre eacutecologique du Queacutebec (CERQ1) Il srsquoagit

drsquoune classification cartographique fondeacutee principalement sur les formes de terrains sur

leur organisation spatiale et sur la configuration du reacuteseau hydrographique Ces variables

eacutecologiques sont dites permanentes crsquoest-agrave-dire qursquoelles ne changent pas ou tregraves peu

dans le temps La deuxiegraveme est le systegraveme hieacuterarchique de classification eacutecologique du

territoire du MFFP (httpswwwmffpgouvqccaforetsinventaireinventaire-zones-

cartejsp) Cette cartographie deacutetaille les diffeacuterentes zones de veacutegeacutetation du territoire

queacutebeacutecois

Une troisiegraveme ressource particuliegraverement utile pour la planification du territoire est la

cartographie des bioclimats du Queacutebec (Gerardin et McKenney 2001) Il existe plusieurs

classifications mondiales des bioclimats celle utiliseacutee au Queacutebec est baseacutee sur la meacutethode

de Litynski (1988) fondeacutee sur la tempeacuterature moyenne annuelle (C) les preacutecipitations

totales annuelles (mm) et la dureacutee de la saison de croissance (jours) Une seule

cartographie des bioclimats du Queacutebec a eacuteteacute effectueacutee jusqursquoici soit en 2001 par Gerardin

et McKenney2 Cet exercice reposait sur une interpolation spatiale de donneacutees

climatiques des stations meacuteteacuteorologiques du MDDELCC pour la peacuteriode 1966-1996

Gerardin et McKenney ont en premier lieu effectueacute une cateacutegorisation du climat

queacutebeacutecois baseacutee sur neuf variables climatiques reacutesultant en une classification en 15

reacutegions climatiques (figure 2) Agrave la suite de cette classification un regroupement a eacuteteacute

effectueacute agrave lrsquoaide de trois variables climatiques selon la classification mondiale de Litynski

reacutesultant en un deacutecompte final de 12 classes preacutesenteacutees en haut agrave gauche sur la figure 2

La reacutevision de la carte des bioclimats dans le cadre du preacutesent projet permettra non

seulement drsquoactualiser la classification avec une information climatique plus reacutecente

tenant compte de lrsquoeacutevolution du climat (1981-2010) mais aussi drsquoinclure de nouvelles

sources de donneacutees qui pourraient permettre de raffiner la distribution des bioclimats

1 Pour en savoir plus sur le CER voir le site httpwwwmddelccgouvqccabiodiversitecadre-ecologiquerapportscer_partie_1pdf 2 Pour en savoir plus sur la classification climatique du Queacutebec voir le site httpwwwmddelccgouvqccachangementsclassification

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 17

Quatre bioclimats sont identifieacutes pour la reacutegion agrave lrsquoeacutetude au nord du 55deg La zone la plus

au nord est caracteacuteriseacutee par des tempeacuteratures polaires (-94 agrave -60 degC) un reacutegime de

preacutecipitations semi-aride (250 agrave 469 mm) et une saison de croissance tregraves courte (90 agrave

119 jours) La zone la plus au sud du Nunavik est caracteacuteriseacutee par des tempeacuteratures

subpolaires froides (-59 agrave -15 degC) par des preacutecipitations modeacutereacutees (470 agrave 799 mm) et

par une saison de croissance tregraves courte (90 agrave 119 jours) La troisiegraveme zone qui se situe

dans la portion est de la zone drsquoeacutetude en bordure avec le Labrador est caracteacuteriseacutee par

des tempeacuteratures polaires (-94 agrave -60 degC) par un reacutegime de preacutecipitations modeacutereacutees (470

agrave 799 mm) et par une saison de croissance courte (120 agrave 149 jours)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 18

Figure 2 Classification climatique du Queacutebec tireacutee de Gerardin et McKenney (2001) Notez que bien que la carte preacutesente 15 classes ces classes ont eacuteteacute regroupeacutees en 12 reacutegions climatiques selon la classification mondiale de Litynski

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 19

CHAPITRE 3 MEacuteTHODOLOGIE

31 Peacuteriode seacutelectionneacutee pour le climat de reacutefeacuterence

La peacuteriode de temps retenue dans cette eacutetude pour deacutecrire le climat de reacutefeacuterence du

Nunavik va de 1981 agrave 2010 Ce choix deacutecoule en partie du fait que les donneacutees de

reacuteanalyses seacutelectionneacutees ne sont disponibles qursquoagrave compter de 1979 (tableau 2) De plus

cette peacuteriode repreacutesente lrsquohorizon temporel sur lequel les normales climatiques sont

maintenant calculeacutees selon les recommandations de lrsquoOrganisation Meacuteteacuteorologique

Mondiale (OMM) Elle est par exemple utiliseacutee par le MDDELCC pour cartographier les

normales climatiques du Queacutebec qui sont disponibles en ligne sur le site de surveillance

du climat (httpwwwmddelccgouvqccaclimatnormales )

32 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash tempeacuteratures et preacutecipitations

Le premier objectif de ce projet eacutetait drsquoeacutevaluer la pertinence et lrsquoutiliteacute des diffeacuterents jeux

de donneacutees disponibles sur la reacutegion du Nunavik Les jeux de donneacutees diffegraverent entre

autres par leurs reacutesolutions temporelles et spatiales et certaines drsquoentre elles pouvaient

srsquoaveacuterer moins inteacuteressantes pour une analyse du climat sur le nord du Queacutebec De plus

la repreacutesentativiteacute des donneacutees par rapport aux stations drsquoobservations nrsquoest pas

forceacutement eacutequivalente et elle se devait drsquoecirctre eacutevalueacutee agrave la piegravece La seacutelection finale des

jeux de donneacutees pour lrsquoanalyse et la cartographie des indicateurs srsquoest faite en deux

grandes eacutetapes

321 Reacutesolution et vintage des jeux de donneacutees

Premiegraverement les donneacutees sur des grilles ayant des tuiles de plus de 100 km de cocircteacute ont

eacuteteacute eacutelimineacutees puisqursquoune telle reacutesolution geacutenegravere seulement deux ou trois tuiles sur la

reacutegion agrave lrsquoeacutetude ce qui srsquoavegravere tregraves peu avantageux comparativement aux jeux de donneacutees

agrave plus fine reacutesolution Cette eacutetape a conduit agrave lrsquoeacutelimination des donneacutees interpoleacutees

suivantes GPCP v2 HadCRUT3v CRUTEM4v GISTEMP ainsi que des reacuteanalyses NCEP2 et

20CR Deuxiegravemement la seacuterie GPCCv6 qui nrsquooffre que des donneacutees de preacutecipitations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 20

mensuelles a aussi eacuteteacute retireacutee compte tenu du faible nombre drsquoindices climatiques

drsquointeacuterecirct pouvant ecirctre calculeacutes avec ces donneacutees

Suite agrave ce premier tri nous avons retrancheacute les donneacutees de reacuteanalyses provenant

drsquoanciennes versions Ce faisant la seacuterie NARR a eacuteteacute eacutelimineacutee car elle est maintenant

remplaceacutee par la seacuterie CFSR On note que le jeu de donneacutees NCEP2 deacutejagrave eacutelimineacute agrave cause

de sa reacutesolution spatiale est aussi doreacutenavant remplaceacute par CFSR Le jeu de donneacutees

ERA40 est aussi eacutelimineacute puisqursquoil repreacutesente une version anteacuterieure agrave la seacuterie ERA-Interim

et qursquoil offre une couverture de donneacutees plus discontinue ainsi qursquoune reacutesolution

grossiegravere lorsque compareacute agrave la version plus reacutecente (Rapaic et al 2015) Enfin le jeu de

donneacutees JRA25 a eacuteteacute remplaceacute par une version plus reacutecente soit JRA55

322 Validation avec les donneacutees aux stations

Lrsquoeacutetape finale de seacutelection des jeux de donneacutees consistait agrave valider chacun des jeux de

donneacutees avec les donneacutees aux stations meacuteteacuteorologiques du reacuteseau CLIMATOLOGIE du

MDDELCC

Pour cette comparaison des donneacutees quotidiennes de tempeacuteratures et de preacutecipitations

eacutetaient disponibles pour 46 stations (figure 3) Parmi cet ensemble les donneacutees de quatre

stations sont partageacutees avec Environnement Canada et sont utiliseacutees pour construire les

fichiers de donneacutees interpoleacutees (ex CANDGRD et NRCan) Par conseacutequent elles ne

peuvent pas ecirctre consideacutereacutees indeacutependantes de ces jeux de donneacutees et ecirctre utiliseacutees

comme critegravere de validation

Bien que les donneacutees quotidiennes de 42 stations meacuteteacuteorologiques demeuraient

disponibles plusieurs seacuteries nrsquoeacutetaient pas complegravetes et ne couvraient pas neacutecessairement

les mecircmes anneacutees Des critegraveres de seacutelection ont ducirc ecirctre imposeacutes afin de trouver des seacuteries

aux stations dites laquovalidesraquo Le premier critegravere consistait agrave conserver uniquement les

anneacutees ayant moins de 20 de donneacutees manquantes pour une peacuteriode drsquoenregistrement

annuelle Ensuite une seacuterie valide a eacuteteacute deacutefinie comme une seacuterie ayant au moins dix

anneacutees valides qursquoelles soient conseacutecutives ou non et qui recoupaient les anneacutees

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 21

disponibles pour les diffeacuterents jeux de donneacutees Le but eacutetait de maximiser le nombre de

seacuteries aux stations qui pouvait ecirctre utiliseacute pour la validation La reacutesultante est donc un

ensemble de stations ayant des seacuteries valides speacutecifiques agrave chacun des jeux de donneacutees

interpoleacutees et de reacuteanalyses En effet le nombre de seacuteries valides nrsquoest pas

neacutecessairement le mecircme pour chacune des stations et il diffegravere aussi deacutependamment du

jeu de donneacutees avec lequel les seacuteries valides sont compareacutees

Une fois les seacuteries valides obtenues elles ont eacuteteacute compareacutees au point de grille le plus pregraves

pour chacun des jeux de donneacutees alternatives Trois indicateurs couramment utiliseacutes pour

comparer des donneacutees de stations agrave des donneacutees alternatives ont eacuteteacute calculeacutes Le premier

est le coefficient de correacutelation (r) le deuxiegraveme est lrsquoerreur quadratique moyenne (Root

Mean Square Error RMSE) et le troisiegraveme est lrsquoeacutecart-type normaliseacute soit lrsquoeacutecart-type du

jeu de donneacutees diviseacute par lrsquoeacutecart-type des donneacutees stations (σjeuσstation) Les

comparaisons sont faites agrave partir des valeurs de tempeacuteratures et de preacutecipitations

mensuelles moyennes

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 22

Figure 3 Distribution des 46 stations du reacuteseau MDDELCC disponibles dans la reacutegion agrave lrsquoeacutetude Seules les stations indeacutependantes en vert sont utiliseacutees pour la validation

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 23

33 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash couvert de neige

Lrsquoanalyse des bases de donneacutees du couvert nival nrsquoa pas suivi exactement la mecircme

meacutethodologie que celle utiliseacutee pour les donneacutees de tempeacuteratures et de preacutecipitations

Le premier tri baseacute sur la reacutesolution spatiale et temporelle des jeux de donneacutees est resteacute

le mecircme Ce processus a permis drsquoeacuteliminer la seacuterie NCEP disponible sur une grille de

200 km De plus les seacuteries B2003 HQ et CMC (snow depth analysis) ont eacuteteacute eacutelimineacutees ducirc

au manque de donneacutees sur la peacuteriode de reacutefeacuterence agrave lrsquoeacutetude

Lrsquoeacutetape consistant agrave comparer les jeux de donneacutees sur grille aux donneacutees aux stations nrsquoa

pas eacuteteacute effectueacutee pour le couvert de neige car il a eacuteteacute deacutemontreacute que ce dernier est

beaucoup trop heacuteteacuterogegravene sur le territoire (Mudryk et al 2015) Autrement dit une

valeur agrave une station ne peut repreacutesenter adeacutequatement une valeur moyenneacutee sur un

point de grille car lrsquoaccumulation de neige peut varier de faccedilon tregraves importante sur

quelques megravetres La validation des donneacutees sur grille devrait ainsi reposer sur plusieurs

mesures agrave lrsquointeacuterieur drsquoun point de grille chose impossible dans le cas preacutesent

De plus dix stations de reacuteseau du MDDELCC offraient des donneacutees de neige sur le

territoire agrave lrsquoeacutetude Par contre de ces dix stations seulement deux stations avaient des

seacuteries disponibles qui 1) correspondaient aux mecircmes anneacutees que celles disponibles dans

les jeux de donneacutees Liston-Hiemstra et Brown-Derksen et 2) remplissaient les critegraveres de

donneacutees valides eacutetablies soit de conserver uniquement les anneacutees ayant moins de 20

de donneacutees manquantes pour une peacuteriode drsquoenregistrement annuelle et de deacutefinir une

seacuterie valide comme ayant au moins dix anneacutees valides Il eacutetait par conseacutequent tregraves difficile

de valider les jeux de donneacutees avec les donneacutees aux stations

Mudryk et al (2015) propose cependant une autre approche adopteacutee ici qui consiste agrave

comparer les reacuteanalyses entre elles afin drsquoeacutevaluer leurs similitudes et les eacutecarts entre leurs

valeurs respectives Ceci permet drsquoeacuteliminer les reacuteanalyses qui preacutesentent des eacutecarts trop

importants face aux autres On obtient au final un ensemble de jeux de donneacutees pouvant

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 24

ecirctre utiliseacute pour caracteacuteriser la neige sur le territoire Il faut toutefois noter que faute

drsquoobservations terrains suffisantes lrsquoaccord entre les jeux de donneacutees ne veut pas

forceacutement dire qursquoils repreacutesentent plus adeacutequatement la reacutealiteacute

La comparaison entre les jeux de donneacutees conserveacutes de la liste drsquoorigine (GlobSnow

MERRA ERA-Interim CFSR Brown-Derksen et Liston-Hiemstra) a eacuteteacute effectueacutee en

analysant les seacuteries temporelles annuelles des quatre indicateurs climatiques relieacutes agrave la

neige choisis pour ce projet soit lrsquoeacutequivalent en eau de la neige le deacutebut la fin et la dureacutee

de lrsquoenneigement Les seacuteries temporelles de ces variables sont compareacutees pour les

diffeacuterentes reacutegions bioclimatiques identifieacutees agrave travers ce projet (voir sections 35 et 44)

Lrsquoagreacutegation spatiale des donneacutees a eacuteteacute faite parce que la qualiteacute des bases de donneacutees

de neige est tregraves heacuteteacuterogegravene dans le nord Il faut rappeler que les reacuteanalyses assimilent

les donneacutees aux stations et que celles-ci sont tregraves rares sur lrsquoextrecircme nord du territoire

(voir section 11) En analysant les jeux de donneacutees par bioclimats il nous eacutetait possible

de mieux eacutevaluer lrsquoampleur de ce problegraveme

34 Formats de preacutesentation des indicateurs climatiques

341 Cartographie

Un des livrables principaux de ce projet eacutetait la production de cartes pour les indicateurs

climatiques drsquointeacuterecirct Lrsquointerpolation des indicateurs a eacuteteacute faite sur une grille commune

de 50 km un compromis adeacutequat entre les reacutesolutions des jeux de donneacutees retenus

Suite agrave une consultation aupregraves des membres du comiteacute de suivi du projet il a eacuteteacute deacutecideacute

que les cartes preacutesenteraient les moyennes des jeux de donneacutees seacutelectionneacutes Afin

drsquoillustrer les marges drsquoerreur autour de la moyenne nous preacutesentons aussi des cartes

des eacutecarts-types entre les jeux de donneacutees Il faut noter que lrsquoajout des cartes drsquoeacutecarts-

types a fait lrsquoobjet de nombreuses discussions avec le comiteacute de suivi Il est clair que cette

information peut paraicirctre complexe par contre il nous apparaissait primordial de

preacutesenter les divergences entre les jeux de donneacutees afin de bien appreacutecier lrsquoincertitude

associeacutee aux cartes produites

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 25

Les cartes ont eacuteteacute preacutepareacutees selon les recommandations de la direction geacuteneacuterale de

lrsquoinformation geacuteographique du Ministegravere de lrsquoEacutenergie et des Ressources naturelles

(MERN) Toutes les donneacutees ayant servi agrave produire les cartes du projet ont eacuteteacute transfeacutereacutees

au MFFP ainsi qursquoau MERN sous forme de fichiers SIG

342 Tableau synthegravese et seacuteries temporelles

En compleacutement aux cartes produites dans le projet un tableau synthegravese ainsi que des

figures preacutesentant les valeurs annuelles des variables et indicateurs climatiques ont eacuteteacute

preacutepareacutes Le tableau synthegravese collige les reacutesultats de tous les indicateurs pour lrsquoensemble

de la reacutegion agrave lrsquoeacutetude et donne une vue drsquoensemble du climat de lrsquohorizon 1981-2020 au

nord du 55deg Pour chaque indice climatique le tableau preacutesente une moyenne des jeux

de donneacutees seacutelectionneacutes ainsi que lrsquoeacutecart-type entre les jeux de donneacutees Quant aux

figures elles illustrent les valeurs annuelles des indicateurs climatiques moyenneacutees sur la

reacutegion agrave lrsquoeacutetude et ce pour chaque jeu de donneacutees moyenneacutees Ces figures permettent

drsquoappreacutecier la variabiliteacute interannuelle ainsi que lrsquoeacutevolution des indicateurs dans le temps

35 Distribution des bioclimats

La distribution des bioclimats est revue par le preacutesent projet afin de tenir compte des

donneacutees climatiques plus reacutecentes et permettant potentiellement de mieux caracteacuteriser

les patrons spatiaux du climat nordique queacutebeacutecois Bien qursquoune autre classification

climatique mondiale aurait pu ecirctre utiliseacutee pour revoir la distribution des bioclimats du

Queacutebec soit celle de Koumlppen-Geiger (par exemple Kottek et al 2006) il a eacuteteacute jugeacute plus

pertinent de revoir les bioclimats du Queacutebec en utilisant la classification de Litynski

utiliseacutee par Gerardin et McKenney (2001) (figure 2) Cette derniegravere offre lrsquoavantage de

tenir compte de variables de type plus biologique ou eacutecologique comme la longueur de la

saison de croissance un eacuteleacutement jugeacute important dans la planification territoriale De plus

la conservation de la meacutethode anteacuterieure permettra de comparer plus facilement la

nouvelle distribution avec la preacuteceacutedente

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 26

La meacutethodologie adopteacutee par Litynski (1988) est fondeacutee sur trois variables et indicateurs

climatiques soit la tempeacuterature moyenne annuelle les preacutecipitations totales annuelles

et la longueur de la saison de croissance Les cateacutegories utiliseacutes sont les mecircmes que celles

preacutesenteacutees agrave la figure 2 et repris au tableau 6

Les bases de donneacutees utiliseacutees sont celles deacutecrites agrave la section 31 La cartographie

individuelle des trois variables drsquointeacuterecirct est reacutealiseacutee sur une grille de 50 km de cocircteacute (tel

qursquoexpliqueacute agrave la section 341) Une classe de tempeacuterature de preacutecipitation et de saison

de croissance est ensuite attribueacutee agrave chaque point de grille selon les valeurs preacutesenteacutees

au tableau 6

Tableau 6 Caracteacuteristiques sommaires de la classification de Litynski (tireacutees de Gerardin et McKenney 2001)

Tempeacuterature (C) Preacutecipitation (mm) Saison de croissance (jours)

P polaire -94 agrave -60 SA semi-aride 250 agrave 469 TC tregraves courte

90 agrave 119

SpF subpolaire froide

-59 agrave -15 M modeacutereacutee 470 agrave 799 C courte 120 agrave 149

Sp subpolaire -14 agrave 19 SH subhumide

800 agrave 1359 M moyenne 150 agrave 179

SpD subpolaire douce

20 agrave 45 H humide gt1360 L longue 180 agrave 209

M modeacutereacutee 46 agrave 66

CHAPITRE 4 REacuteSULTATS

41 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash tempeacuteratures et preacutecipitations

Les figures 4 et 5 preacutesentent les reacutesultats de validation entre les donneacutees aux stations du

MDDELCC et les jeux de donneacutees alternatives Chaque ligne de couleur repreacutesente la

comparaison entre une seacuterie valide drsquoune station indeacutependante et la seacuterie du point de

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 27

grille le plus pregraves tireacute du jeu de donneacutees alternatives les lignes noires repreacutesentent la

combinaison parfaite (correacutelation de 1 RMSE de 0 et eacutecart-type normaliseacute de 1)

Pour les tempeacuteratures mensuelles moyennes (figure 4) les comparaisons entre les huit

jeux de donneacutees soit interpoleacutees ou de reacuteanalyses sont sensiblement similaires En effet

plusieurs lignes de couleurs se retrouvent tregraves pregraves (sinon par-dessus) la ligne noire de

correacutelation parfaite Il nrsquoy a que quelques stations ougrave les erreurs (RMSE) sont plus eacuteleveacutees

les correacutelations sont plus faibles et lrsquoeacutecart-type normaliseacute est plus petit (une indication

que le jeu de donneacutees sous-estime la variance) ou plus grand (une indication que le jeu

de donneacutees surestime la variance) Toutefois il faut noter que le nombre de stations

indeacutependantes ayant des seacuteries valides pour cette variable est tregraves faible il varie entre

n=6 et n=8

Pour les preacutecipitations mensuelles moyennes (figure 5) les similitudes entre les donneacutees

aux stations du MDDELCC et les jeux de donneacutees alternatives sont moins eacuteleveacutees tel que

le montrent les plus faibles correacutelations les plus grandes erreurs RMSE et le plus grand

nombre drsquoeacutecarts normaliseacutes qui diffegravere de 1 Ceci nrsquoest pas tregraves surprenant eacutetant donneacute

que les preacutecipitations preacutesentent geacuteneacuteralement une plus grande variabiliteacute spatiale que

les tempeacuteratures En drsquoautres mots la similitude entre les preacutecipitations agrave une station et

les preacutecipitations moyenneacutees sur une tuile relativement grande ne peut pas ecirctre tregraves

eacuteleveacutee Les quatre jeux de donneacutees interpoleacutees preacutesentent de plus grandes variations

dans les valeurs RMSE que les quatre reacuteanalyses Ces variations plus importantes

suggegraverent que pour certaines stations les valeurs interpoleacutees sont bonnes (similaires aux

valeurs observeacutees) tandis que pour drsquoautres elles sont mauvaises (diffeacuterentes des valeurs

observeacutees) Drsquoun autre cocircteacute les RMSE des jeux des reacuteanalyses preacutesentent de plus faibles

variations une indication que la similitude entre les donneacutees aux stations et les points de

grille est toujours sensiblement la mecircme

Plusieurs points sont agrave consideacuterer afin de seacutelectionner les jeux de donneacutees

Premiegraverement la figure 4 indique qursquoen geacuteneacuteral les jeux de donneacutees interpoleacutees et les

reacuteanalyses repreacutesentent tregraves bien les tempeacuteratures observeacutees Il nrsquoest pas possible agrave

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 28

partir de cette analyse de favoriser ou drsquoeacuteliminer un jeu de donneacutees de lrsquoensemble Par

contre la validation sur les preacutecipitations reacutevegravele que les reacuteanalyses offrent un certain

avantage eacutetant donneacute leur plus grande similitude avec les donneacutees de stations

indeacutependantes (figure 5) De plus il faut consideacuterer que la grande majoriteacute des

indicateurs drsquointeacuterecirct (sauf les tempeacuteratures et preacutecipitations mensuelles tableau 5)

requiegraverent des donneacutees climatiques quotidiennes pour leur calcul Or trois des jeux de

donneacutees interpoleacutees soit CANGRD CRU TS31 et Willmott-Matsuura nrsquooffrent que des

donneacutees mensuelles Consideacuterant de surcroicirct la faible performance de ces jeux de

donneacutees lorsqursquoon les compare aux stations indeacutependantes il a eacuteteacute deacutecideacute drsquoeacuteliminer ces

jeux de donneacutees mecircme pour la caracteacuterisation des tempeacuteratures et des preacutecipitations

mensuelles Lrsquoinclusion ou non du jeu de donneacutees RNCan eacutetait plus incertain et lrsquoopinion

du comiteacute de suivi a eacuteteacute sondeacutee lors drsquoune reacuteunion en date du 11 juin 2015 Il a alors eacuteteacute

deacutecideacute drsquoeacuteliminer cette seacuterie eacutetant donneacute entre autres sa faible performance avec les

preacutecipitations et de ne conserver que les quatre reacuteanalyses pour bacirctir le climat de

reacutefeacuterence pour ce projet

42 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash couvert de neige

La comparaison entre les reacuteanalyses disponibles pour le couvert de neige a eacuteteacute effectueacutee

pour les reacutegions bioclimatiques identifieacutees agrave la figure 21 Nous preacutesentons ici les reacutesultats

des quatre plus grandes reacutegions sur le territoire agrave lrsquoeacutetude bien que toutes les analyses

soient disponibles dans le tome 2 du rapport

Les figures 6 agrave 9 preacutesentent une comparaison entre les seacuteries temporelles de sept

reacuteanalyses en termes du maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige (EEN) ainsi que du

deacutebut de la fin et de la dureacutee de lrsquoenneigement On remarque premiegraverement un plus

grand consensus entre les bases de donneacutees pour lrsquoeacutequivalent en eau de la neige et pour

le deacutebut de la peacuteriode drsquoenneigement que pour la fin et la dureacutee de lrsquoenneigement et ce

pour toutes les reacutegions On note aussi que le choix final drsquoun jeu de donneacutees sur la neige

baseacute sur lrsquoanalyse de ces courbes nrsquoest pas simple Sans donneacutees drsquoobservations il est en

effet tregraves difficile de faire une validation Par conseacutequent il faut comprendre que le choix

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 29

de conserver ou drsquoeacuteliminer lrsquoune ou lrsquoautre des bases de donneacutees srsquoest fait parfois de

faccedilon quelque peu subjective avec lrsquoappui de Ross Brown un expert sur ce sujet

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 30

Figure 4 Validation des donneacutees alternatives de tempeacuteratures mensuelles moyennes avec les donneacutees aux stations du MDDELCC Le lsquonrsquo indique le nombre de seacuteries observeacutees valides pour chaque jeu de donneacutees alternatives

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 31

Figure 5 Validation des donneacutees alternatives de preacutecipitations mensuelles moyennes avec les donneacutees aux stations du MDDELCC Le lsquonrsquo indique le nombre de seacuteries observeacutees valides pour chaque jeu de donneacutees alternatives

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 32

La premiegravere base de donneacutees agrave ecirctre eacutelimineacutee est la base ERA-Interim qui nrsquooffre aucune

variabiliteacute dans le maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige particuliegraverement pour les

reacutegions plus au nord En drsquoautres mots cette reacuteanalyse produit essentiellement la mecircme

valeur en EEN pour chacune des anneacutees entre 1981 et 2010 La base de donneacutees CFSR est

aussi eacutecarteacutee de la liste eacutetant donneacute lrsquouniformiteacute et la faiblesse des valeurs drsquoEEN qursquoelle

produit Une troisiegraveme seacuterie agrave ecirctre eacutelimineacutee est JRA55 car les valeurs de EEN produites

pour les 15 premiegraveres anneacutees agrave lrsquoeacutetude sont beaucoup trop eacuteleveacutees particuliegraverement

pour les 2 reacutegions les plus au nord La base de donneacutees GlobSnow est aussi retrancheacutee

parce qursquoelle ne reproduit pas adeacutequatement le deacutebut de lrsquoenneigement reacutesultant en des

valeurs aberrantes de la dureacutee du couvert de neige Ce problegraveme avait deacutejagrave eacuteteacute identifieacute

par Takala et al (2011) au Canada

Ces choix ont donc conduit agrave un ensemble de trois bases de donneacutees du couvert de neige

soit MERRA Liston-Hiemstra et Brown-Derksen Cependant tel que preacuteciseacute agrave la

section 21 la base de donneacutees Liston-Hiemstra utilise les donneacutees MERRA afin de piloter

un modegravele de neige il eacutetait donc reacutepeacutetitif drsquoinclure les deux jeux de donneacutees drsquoautant

plus que lrsquoeacutetude de Liston et Hiemstra (2011) suggegravere que les valeurs de leur modegravele de

neige sont beaucoup plus reacutealistes que celles de MERRA

Par conseacutequent seules les bases de donneacutees Liston-Hiemstra et Brown-Derksen sont

retenues pour produire les cartes de couvert de neige sur le territoire Dans ce cas au lieu

de preacutesenter la moyenne des deux seacuteries et les eacutecarts-types nous preacutesenterons plutocirct les

deux jeux de donneacutees seacutepareacutement

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 33

Figure 6 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion au nord approximativement du 59deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 34

Figure 7 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 58deg et 59deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 35

Figure 8 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 56deg et 58deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 36

Figure 9 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 55deg et 56deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 37

43 Description du climat du passeacute reacutecent au Nunavik

La section qui suit preacutesente un reacutesumeacute de lrsquoanalyse des indicateurs climatiques qui ont

eacuteteacute calculeacutes agrave lrsquoaide des donneacutees alternatives seacutelectionneacutees Le tableau 5 permet de

constater qursquoun grand nombre drsquoindicateurs climatiques sont agrave lrsquoeacutetude et de surcroicirct

plusieurs drsquoentre eux doivent ecirctre preacutesenteacutes sur une base mensuelle La cartographie de

tous ces indicateurs a conduit agrave la production drsquoun total de 121 cartes auxquelles

srsquoajoutent des figures preacutesentant les seacuteries temporelles Eacutetant donneacute qursquoil ne serait pas

utile de deacutecrire ici toutes ces figures la section qui suit preacutesente une synthegravese des

reacutesultats Les tableaux 7a et 7 b preacutesenteacutes offrent drsquoabord un sommaire de tous les

indicateurs climatiques puis les figures 10 agrave 20 preacutesentent la distribution spatiale des trois

indicateurs utiliseacutes pour lrsquoanalyse des bioclimats soit les tempeacuteratures annuelles les

preacutecipitations annuelles et longueur de la saison de croissance ainsi que les degreacutes-jours

de croissance et quelques indices relieacutes au couvert de neige Lrsquoensemble des cartes et

figures produites pour ce projet sont disponibles dans le Tome 2 qui accompagne le

preacutesent rapport

Rappelons que toutes les donneacutees ayant servi agrave produire les cartes preacutesenteacutees dans cette

section et dans le Tome 2 ont eacuteteacute transfeacutereacutees au MFFP ainsi qursquoau MERN sous forme de

fichiers SIG

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 38

Tableau 7a Synthegravese des indicateurs climatiques agrave lrsquoeacutetude calculeacutes agrave partir des variables de tempeacuteratures et de preacutecipitations Les valeurs repreacutesentent la moyenne des quatre reacuteanalyses moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave de 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 lrsquoeacutecart-type de lrsquoensemble est donneacute entre parenthegraveses

Peacuteriode Tempeacuteratures moyennes (degC)

Nombre de cycles de gel-

deacutegel

Degreacutes-jours de gel

Degreacutes-jours de deacutegel

Degreacutes-jours de croissance

Annuel -54 (plusmn02) 580 (plusmn36) 30649 (plusmn992) 11957 (plusmn405) 5666 (plusmn284)

Janvier -245 (plusmn07) 01 (plusmn01) 7501 (plusmn180) 00 (plusmn00) 00 (plusmn00)

Feacutevrier -235 (plusmn04) 04 (plusmn01) 6483 (plusmn170) 01 (plusmn01) 00 (plusmn00)

Mars -172 (plusmn05) 16 (plusmn04) 5125 (plusmn218) 04 (plusmn04) 00 (plusmn00)

Avril -80 (plusmn05) 77 (plusmn17) 2337 (plusmn190) 59 (plusmn40) 04 (plusmn03)

Mai 01 (plusmn02) 147 (plusmn12) 619 (plusmn41) 754 (plusmn70) 246 (plusmn26)

Juin 72 (plusmn04) 81 (plusmn05) 21 (plusmn07) 2295 (plusmn96) 1070 (plusmn52)

Juillet 113 (plusmn03) 04 (plusmn01) 00 (plusmn00) 3582 (plusmn82) 2058 (plusmn80)

Aoucirct 102 (plusmn03) 05 (plusmn01) 00 (plusmn00) 3242 (plusmn114) 1720 (plusmn109)

Septembre 52 (plusmn01) 72 (plusmn06) 23 (plusmn04) 1662 (plusmn88) 530 (plusmn59)

Octobre -09 (plusmn04) 133 (plusmn04) 586 (plusmn93) 344 (plusmn56) 38 (plusmn12)

Novembre -83 (plusmn09) 34 (plusmn07) 2503 (plusmn262) 14 (plusmn07) 00 (plusmn00)

Deacutecembre -177 (plusmn09) 06 (plusmn02) 5452 (plusmn262) 01 (plusmn01) 00 (plusmn00)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 39

Peacuteriode Preacutecipitations totales (mm)

Preacutecipitations liquides (mm)

Preacutecipitations solides (mm)

Fraction de neige

Annuel 7506 (plusmn1316) 4330 (plusmn568) 3176 (plusmn790) 420 (plusmn36)

Janvier 330 (plusmn67) 00 (plusmn00) 330 (plusmn67) 999 (plusmn01)

Feacutevrier 281 (plusmn58) 02 (plusmn01) 279 (plusmn58) 995 (plusmn03)

Mars 387 (plusmn92) 08 (plusmn05) 380 (plusmn93) 978 (plusmn15)

Avril 455 (plusmn137) 62 (plusmn28) 394 (plusmn135) 865 (plusmn71)

Mai 583 (plusmn130) 307 (plusmn52) 276 (plusmn88) 460 (plusmn59)

Juin 729 (plusmn80) 692 (plusmn60) 37 (plusmn21) 48 (plusmn23)

Juillet 853 (plusmn83) 852 (plusmn83) 01 (plusmn01) 01 (plusmn01)

Aoucirct 933 (plusmn117) 932 (plusmn117) 00 (plusmn00) 00 (plusmn00)

Septembre 1022 (plusmn153) 974 (plusmn146) 49 (plusmn14) 47 (plusmn12)

Octobre 819 (plusmn154) 445 (plusmn93) 375 (plusmn82) 464 (plusmn57)

Novembre 668 (plusmn156) 51 (plusmn21) 617 (plusmn149) 922 (plusmn35)

Deacutecembre 446 (plusmn100) 06 (plusmn03) 40 (plusmn100) 990 (plusmn07)

Saison de croissance

Saison sans gel

Peacuteriode ougrave la tempeacuterature

oscille autour de 0 degC agrave lrsquoautomne

Peacuteriode ougrave la tempeacuterature

oscille autour de 0 degC agrave au

printemps

Deacutebut 08-Juin (plusmn19) 07-Juin (plusmn11) 01-Oct (plusmn14) 29-Avr (plusmn17)

Fin 10-Oct (plusmn19) 01-Oct (plusmn14) 26-Oct (plusmn15) 07-Juin (plusmn11)

Longueur (jours)

1242 (plusmn16) 1160 (plusmn12) 263 (plusmn07) 400 (plusmn21)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 40

Tableau 7 b Synthegravese des indicateurs climatiques relieacutes au couvert nival Les valeurs repreacutesentent la moyenne des jeux de donneacutees moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave du 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 Lrsquoeacutecart-type nrsquoest pas calculeacute eacutetant donneacute qursquoil nrsquoy a que deux jeux de donneacutees

Liston-Hiemstra Brown-Dersken

Max ENN 2621 1642

Deacutebut 24-sept 28-sept

Fin 31-mai 09-juin

Longueur (jours)

2507 2554

431 Tempeacuterature annuelle moyenne

La tempeacuterature annuelle moyenne (figure 10) preacutesente un gradient nord-sud dans toutes

les reacuteanalyses avec des tempeacuteratures de lrsquoordre de -8 agrave -10 degC au nord du Nunavik et de

-2 agrave -4 degC au sud du territoire Les eacutecarts-types inter-reacuteanalyses sont geacuteneacuteralement tregraves

faibles sur lrsquoensemble du territoire une indication que les quatre reacuteanalyses preacutesentent

un consensus entre elles Lrsquoeacutecart-type tend toutefois agrave augmenter agrave proximiteacute des cocirctes

Le gradient de tempeacuterature et les faibles valeurs drsquoeacutecart-type inter-reacuteanalyses sont

geacuteneacuteraliseacutes aux valeurs de tempeacuteratures pour les douze mois de lrsquoanneacutee (Tome 2)

Lrsquoeacutevolution des tempeacuteratures moyennes (figure 11) montre une tendance geacuteneacuterale agrave la

hausse pour les tempeacuteratures annuelles et mensuelles sur le Nunavik entre 1981 et 2010

Tandis que certains mois preacutesentent une diminution des tempeacuteratures entre 1981 et

1990 par exemple pour le mois de feacutevrier tous les mois preacutesentent une augmentation

marqueacutee agrave partir de 1990

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 41

Figure 10 Le panneau du haut preacutesente la moyenne des tempeacuteratures moyennes annuelles (degC) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 42

Figure 11 Lrsquoeacutevolution des tempeacuteratures moyennes annuelles et mensuelles (degC) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 43

432 Preacutecipitations totales annuelles

Les preacutecipitations totales annuelles (figure 12) preacutesentent un gradient similaire aux

tempeacuteratures avec des valeurs plus eacuteleveacutees au sud de lrsquoordre de pregraves de 1000 mm et

de 450-500 mm au nord Les eacutecarts-types sont geacuteneacuteralement plus importants sur

lrsquoensemble du territoire mais particuliegraverement aux abords des Baies James et drsquoHudson

Ces variations entre les quatre reacuteanalyses ne sont pas tregraves surprenantes eacutetant donneacute la

plus grande variabiliteacute spatiale des preacutecipitations et la difficulteacute agrave simuler cette variable

lorsque compareacutee aux tempeacuteratures Ce gradient sud-nord des preacutecipitations totales est

geacuteneacuteraliseacute aux douze mois de lrsquoanneacutee (Tome 2) On note que les preacutecipitations totales

sont plus abondantes durant les mois drsquoeacuteteacute et drsquoautomne que durant les mois drsquohiver et

de printemps (Tome 2)

En ce qui a trait agrave lrsquoeacutevolution des preacutecipitations totales la figure 13 suggegravere une

augmentation des preacutecipitations annuelles sur lrsquoensemble du territoire pour la

peacuteriode 1981-2010 Il faut noter par contre que tel que discuteacute plus haut les valeurs

obtenues par les quatre reacuteanalyses divergent beaucoup plus que pour les tempeacuteratures

avec un eacutecart drsquoenviron 300 mm annuellement entre les deux reacuteanalyses les plus

diffeacuterentes Les tendances des valeurs mensuelles de preacutecipitations sont quant agrave elles plus

partageacutees avec certains mois affichant des augmentations tel que les mois de juillet agrave

deacutecembre tandis que les autres mois preacutesentent des changements plus variables entre

1981-2010

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 44

Figure 12 Le panneau du haut preacutesente la moyenne des preacutecipitations totales annuelles (mm) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 45

Figure 13 Lrsquoeacutevolution des preacutecipitations totales annuelles et mensuelles (mm) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 46

433 Longueur de la saison de croissance

La figure 14 illustre que la longueur de la saison de croissance atteint des valeurs plus

importantes au sud-est pregraves de la Baie James soit drsquoenviron 160 agrave 170 jours tandis que

la saison est beaucoup plus courte au nord avec des valeurs de lrsquoordre de 80 agrave 90 jours

Les eacutecarts-types sont faibles sur la majoriteacute du territoire sauf sur le pourtour de la baie

drsquoUngava ougrave les reacuteanalyses ne srsquoentendent pas aussi bien sur la longueur de la saison de

croissance

En ce qui concerne le deacutebut de la saison de croissance il survient environ 70 jours plus

tocirct dans le sud que dans le nord (figure 15) tandis que la fin peut arriver jusqursquoagrave environ

50 jours plus tard dans le sud qursquoau nord (figure 16)

La figure 17 illustre clairement lrsquoallongement de la saison de croissance sur le territoire

entre 1981 et 2010 (panneau du haut) ainsi que le devancement du deacutebut de la saison

(panneau du centre) et sa fin plus tardive (panneau du bas)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 47

Figure 14 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la longueur de la saison de croissance (jours) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2020 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 48

Figure 15 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date du deacutebut de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 49

Figure 16 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date de la fin de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 50

Figure 17 Lrsquoeacutevolution de la longueur du deacutebut et de la fin de la saison de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 51

434 Degreacutes-jours de croissance

La figure 18 illustre que le nombre de degreacutes-jours de croissance est plus important au

sud-est pregraves de la Baie James soit drsquoenviron 1600 agrave 2000 degreacutes-jours tandis que ce

nombre est beaucoup plus faible au nord avec des valeurs de lrsquoordre de 400 agrave 600 Les

eacutecarts-types sont faibles sur la majoriteacute du territoire sauf pour certains points de grille sur

le pourtour de la baie drsquoUngava ougrave les reacuteanalyses ne srsquoentendent pas aussi bien

Le nombre de degreacutes-jours de croissance augmente entre 1981 et 2010 sur une base

annuelle largement relieacute agrave des augmentations au printemps et en eacuteteacute (figure 19) On

remarque pour les mois drsquohiver une seule reacuteanalyse (ERA-Interim) donne des valeurs ce

qui peut influencer les eacutecarts-types preacutesenteacutes agrave la figure 18

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 52

Figure 18 Le panneau du haut preacutesente la moyenne du nombre annuel de degreacutes-jours de croissance calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 53

Figure 19 Lrsquoeacutevolution du nombre de degreacutes-jours annuel de de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 54

435 Couvert de neige

La figure 20 preacutesente le maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige (EEN mm) pour les

deux bases de donneacutees retenues On note premiegraverement des eacutecarts importants entre les

deux jeux de donneacutees un point bien illustreacute agrave la figure 22 La seacuterie Liston-Hiemstra

preacutesente des valeurs plus eacuteleveacutees et plus heacuteteacuterogegravenes sur le territoire avec des valeurs

entre 122-150 et 501-800 mm tandis que Brown-Derksen preacutesente des valeurs allant de

122-150 agrave 251-300 mm Par contre les deux deacutemontrent des taux drsquoEEN plus importants

dans la reacutegion montagneuse aux abords de Terre-Neuve-et-Labrador Ces diffeacuterences

limitent la confiance qui peut ecirctre accordeacutee agrave lrsquoune ou lrsquoautre de ces bases de donneacutees

Cependant lrsquoanalyse des preacutecipitations solides annuelles preacutesenteacutees dans le Tome 2

(figure A102) selon les quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) ajoute une

information compleacutementaire qui peut srsquoaveacuterer utile En effet cette figure suggegravere que les

preacutecipitations solides annuelles sur le territoire sont de lrsquoordre drsquoenviron 200 agrave 300 mm

sauf sur la reacutegion montagneuse agrave lrsquoest ougrave les valeurs peuvent atteindre 450 mm Ces

valeurs se rapprochent davantage de la base de donneacutees de Liston et Hiemstra que de

celles de Brown et Derksen

Les indicateurs lieacutes au deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement sont quant agrave elles plus

similaires entre les deux jeux de donneacutees (figures 21 et 22) une bonne indication qursquoil est

plus facile de preacutedire la preacutesence ou non de neige que la quantiteacute de neige en cas de

preacutesence

La figure 22 suggegravere que lrsquoeacutequivalent en eau de la neige a peu changeacute entre 1981 et 2010

tandis que la dureacutee du couvert nival a diminueacute Ce pheacutenomegravene est principalement lieacute agrave

une fin drsquoenneigement plus preacutecoce et moins agrave un deacutebut plus tardif

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 55

Figure 20 Le maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige (mm) calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 56

Figure 21 La dureacutee du couvert de neige (seuil de 1 mm) calculeacutee agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 57

Figure 22 Lrsquoeacutevolution du maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige du deacutebut de la fin et de la dureacutee de lrsquoenneigement calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra et de Brown-Derksen moyenneacutes pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 58

44 Bioclimats

Lrsquoanalyse des bioclimats baseacutee sur lrsquoensemble de donneacutees de reacuteanalyses seacutelectionneacutees

pour la peacuteriode 1981-2010 (figure 23) offre un portrait passablement diffeacuterent de celui

preacutesenteacute en 2001 par Gerardin et McKenney qui eacutetait quant agrave lui baseacute sur des donneacutees

drsquoobservations aux stations pour la peacuteriode 1966 agrave 1996 (chapitre 2)

Premiegraverement le niveau de raffinement de la nouvelle classification est plus eacuteleveacute ce qui

nrsquoest pas surprenant eacutetant donneacute que la premiegravere classification eacutetait baseacutee sur des

donneacutees de stations situeacutees principalement au sud du 50deg (Gerardin et McKenney 2001)

Par conseacutequent les donneacutees sur grille des reacuteanalyses offrent une information climatique

plus deacutetailleacutee sur le nord du Queacutebec

La figure 23 preacutesente sept cateacutegories pour la reacutegion au nord du 55deg (on note que les 2

autres cateacutegories preacutesenteacutees sur cette figure deacutecrivent une reacutegion au sud de la reacutegion agrave

lrsquoeacutetude) comparativement agrave quatre cateacutegories dans la classification originale Les grandes

reacutegions bioclimatiques sont sensiblement les mecircmes mais les nouvelles cateacutegories aident

agrave deacutecrire avec plus de preacutecision certains eacuteleacutements climatiques et topographiques

importants

Pour les tempeacuteratures annuelles moyennes le gradient nord-sud est sensiblement le

mecircme que sur la carte drsquoorigine avec une reacutegion subpolaire froide (-59 agrave -15 degC) plus au

sud et une reacutegion polaire (-94 agrave -60 degC) plus au nord Par contre la zone polaire est moins

eacutetendue comparativement agrave celle de Gerardin et McKenney tandis que la zone subpolaire

a pris de lrsquoexpansion au nord On note aussi une zone de tempeacuterature plus froide agrave la

limite ouest du territoire qui borde Terre-Neuve-et-Labrador Cette zone longe plusieurs

monts importants tels le Mont Iberville le Mont Jacques-Rousseau ainsi que les Collines

Hadegraves

Le gradient nord-sud est aussi preacutesent en termes de longueur de la saison de croissance

qui passe de courte au sud (120 agrave 149 jours) agrave tregraves courte au nord (90 agrave 119 jours) Un

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 59

gradient de court agrave tregraves court est aussi preacutesent agrave la frontiegravere de Terre-Neuve-et-Labrador

ougrave il y a un important gradient drsquoeacuteleacutevation

Le gradient de preacutecipitation preacutesente quant agrave lui une zone subhumide au sud caracteacuteriseacutee

par des preacutecipitations totales plus abondantes (800 agrave 1359 mm) tandis que la reacutegion plus

au nord est repreacutesenteacutee par des preacutecipitations modeacutereacutees (470 agrave 799 mm) Ces

preacutecipitations sont plus importantes que sur la carte drsquoorigine qui preacutesentait une zone

modeacutereacutee au sud et semi-aride au nord

Ce portrait des bioclimats deacutenote que les conditions sont particuliegraverement difficiles dans

le Nord queacutebeacutecois En effet environ 50 du territoire au nord du 55deg est compris dans

une zone consideacutereacutee polaire en termes de tempeacuterature ougrave la saison de croissance est

tregraves courte et ougrave les preacutecipitations sont modeacutereacutees

Ce nouveau redeacutecoupage des zones bioclimatiques pourrait influencer la reacutepartition des

zones de veacutegeacutetation du Queacutebec que le MPFP est aussi en processus de revoir

(httpswwwmffpgouvqccaforetsinventaireinventaire-zones-cartejsp)

Preacutesentement le territoire au nord du 55e parallegravele regroupe trois grandes zones soit le

domaine de la toundra forestiegravere (du 55e au 58e) le domaine de la toundra arctique

arbustive (du 58e au 61e) et le domaine de la toundra arctique herbaceacutee (au nord du 61e)

On note que ces trois zones sont caracteacuteriseacutees par une veacutegeacutetation de type arbustive et

que la limite nord de la plupart des arbres de la forecirct boreacuteale (sapin baumier pin gris) se

situe entre le 52e et 55e parallegravele mis agrave part pour lrsquoeacutepinette noire qui quant agrave elle est

preacutesente mais de faccedilon limiteacutee dans la toundra forestiegravere Lrsquoanalyse du climat de

reacutefeacuterence ainsi que la nouvelle cartographie des bioclimats laissent preacutesager que les zones

de veacutegeacutetation seraient appeleacutees agrave se deacuteplacer vers le nord

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 60

Figure 23 Classification des bioclimats eacutetablie sur la moyenne climatique de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFRS JRA55 MERRA) disponibles sur une grille de 50 km La classification suit les critegraveres eacutetablis par Litynski tels que preacutesenteacutes dans Gerardin et McKenney (2001)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 61

CHAPITRE 5 EacuteTAT DES CONNAISSANCES DrsquoAUTRES VARIABLES CLIMATIQUES

Le chapitre 5 preacutesente un eacutetat des connaissances tireacute de la litteacuterature pour trois

indicateurs importants pour le Nord queacutebeacutecois soit le vent les glaces marines et le

reacutegime hydrique Ces indicateurs de par le manque de donneacutees disponibles ou de leur

plus grande complexiteacute nrsquoont pas fait pas partie de la liste drsquoindicateurs prioriseacutes pour le

projet En effet leur eacutevaluation aurait requis une analyse plus approfondie et trop longue

pour ce projet Toutefois il a eacuteteacute possible de tirer profit de la revue de litteacuterature reacutealiseacutee

reacutecemment pour la publication de la Synthegravese des connaissances sur les changements

climatiques au Queacutebec (Ouranos 2015)

51 Les vents

Les vents pregraves de la surface sont mesureacutes aux stations meacuteteacuteorologiques par des

aneacutemomegravetres situeacutes agrave 10 megravetres de hauteur Malheureusement la faible densiteacute des

reacuteseaux au Queacutebec limite grandement la compreacutehension de cette variable complexe

Puisque le vent est grandement influenceacute par des processus tregraves locaux le vent mesureacute

nrsquoest repreacutesentatif que des environs immeacutediats de la station ce qui en complique

lrsquointerpolation pour des fins de cartographie et drsquoanalyse agrave moins drsquoavoir un reacuteseau de

stations drsquoune tregraves grande densiteacute Par ailleurs les observations de vent sont tregraves

sensibles aux changements survenus dans les types drsquoaneacutemomegravetres agrave la hauteur agrave

laquelle ils ont eacuteteacute installeacutes (qui nrsquoa pas toujours eacuteteacute de 10 m) au deacuteplacement des

stations ainsi qursquoaux changements de lrsquoenvironnement autour de la station comme la

croissance ou la disparition de la forecirct et lrsquourbanisation Crsquoest pourquoi lrsquoeacutetude du vent

doit impeacuterativement se faire sur des donneacutees homogeacuteneacuteiseacutees

Des statistiques agrave long terme de la vitesse du vent ont eacuteteacute obtenues au moyen de stations

meacuteteacuteorologiques canadiennes sur la peacuteriode 1953-2006 par Wan et al (2010) apregraves en

avoir compleacuteteacute lrsquohomogeacuteneacuteisation De ces stations treize se situent dans des aeacuteroports

du Queacutebec (Val-DrsquoOr Rouyn Sept-Icircles Bagotville St-Hubert Montreacuteal (Pierre-Elliot-

Trudeau) Schefferville Kuujjuaq Queacutebec (Jean-Lesage) Roberval Baie-Comeau

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 62

Kuujjuarapik et Mont-Joli) Lrsquoanalyse de Wan et al (2010) nous apprend que les moyennes

saisonniegraveres de la vitesse de vent pour la peacuteriode 1953-2006 se situent entre 10 et

20 kmh Les seules stations faisant exception sont Mont-Joli en hiver et Kuujjuarapik en

automne pour lesquelles les moyennes saisonniegraveres excegravedent 20 kmh On constate que

la vitesse moyenne des vents pour la grande majoriteacute des stations varie tregraves peu drsquoune

saison agrave lrsquoautre On peut en dire autant de la variation interannuelle de la moyenne

saisonniegravere du vent Pour la majoriteacute des stations la variabiliteacute interannuelle se situe en

deccedilagrave de 5 kmh peu importe la saison Toutefois quelques stations nordiques se

comportent diffeacuteremment Agrave Kuujjuarapik Kuujjuaq Schefferville et Mont-Joli les

moyennes hivernales et automnales fluctuent drsquoune anneacutee agrave lrsquoautre de 5 agrave 10 kmh

tandis que la variabiliteacute excegravede 10 kmh en eacuteteacute agrave Kuujjuarapik Les tendances observeacutees

ont aussi eacuteteacute calculeacutees par Wan et al (2010) qui remarquent une tendance agrave la diminution

de la vitesse moyenne des vents pour la majoriteacute des stations tout au long de lrsquoanneacutee

entre 1953 et 2006 Par contre quelques stations deacuterogent de ce constat geacuteneacuteral et

preacutesentent de faibles tendances agrave lrsquoaugmentation de la vitesse du vent Encore une fois

crsquoest le cas pour les stations nordiques de Schefferville (hiver printemps et automne) de

Kuujjuaq et de Kuujjuarapik en hiver et finalement de Val-DrsquoOr et de Baie-Comeau en

automne

Bien qursquoutiles pour dresser un portrait sommaire du vent dans le nord les analyses agrave long

terme et sur de grandes eacutechelles spatiales peuvent masquer certains comportements

importants du vent notamment en termes de pointes de vent extrecircmes Ces eacuteveacutenements

sont particuliegraverement importants pour les infrastructures du nord et se meacuteritent drsquoecirctre

mieux eacutetudieacutes Un enjeu difficile agrave aborder eacutetant donneacute lrsquoaspect tregraves local du vent En

effet puisque les pointes de vent ne surviennent pas neacutecessairement au point de stations

il est difficile de bien les caracteacuteriser Par contre des informations plus qualitatives ou

ponctuelles peuvent servir agrave mieux comprendre lrsquoimportance des pics de vents sur ce

territoire Par exemple un article dans le Nunatsiaq News relate des eacuteveacutenements

extrecircmes agrave Salluit ougrave des vents de plus de 140 kmh ont eacuteteacute enregistreacutes le 19 novembre

2015 Plusieurs toitures de reacutesidences ont eacuteteacute arracheacutees lors ce cet eacuteveacutenement Un

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 63

avertissement de pointes de vent importantes pouvant atteindre 106 kmh eacutetait eacutemis

pour cette reacutegion pendant quelques jours Cet eacuteveacutenement illustre bien que la force des

vents dans le nord peut avoir des conseacutequences tregraves importantes

52 Glaces marines

Les glaces marines sont une composante importante de la cryosphegravere qui joue un rocircle

significatif sur le climat terrestre agrave travers son influence sur lrsquoeacutenergie le cycle de lrsquoeau la

productiviteacute primaire les eacutechanges gazeux ainsi que le niveau des mers Les glaces de

lrsquoArctique peuvent perdurer pendant plusieurs anneacutees et srsquoaccumulent agrave la base avec le

gel de lrsquoeau de mer Les glaces saisonniegraveres nrsquoatteignent geacuteneacuteralement pas plus de 2

megravetres drsquoeacutepaisseur tandis que les glaces qui ont plus drsquoun an peuvent atteindre plusieurs

megravetres drsquoeacutepaisseur Les glaces marines sont sensibles agrave plusieurs facteurs tels que la

tempeacuterature de lrsquoair la tempeacuterature des oceacuteans le vent et les courants marins

Lrsquoinfluence des changements de tempeacuterature sur les glaces de mer fait en sorte que

celles-ci forment lrsquoune des signatures les plus visibles des changements climatiques

(Vaughan et al 2013)

Depuis le deacuteploiement drsquoun systegraveme drsquoimagerie satellitaire agrave micro-ondes passives en

1979 il est possible drsquoavoir une estimation de lrsquoeacutetendue des glaces marines avec une

reacutesolution temporelle infeacuterieure agrave une journeacutee Ces trente-quatre anneacutees de donneacutees

montrent tout drsquoabord que le couvert annuel de la glace arctique a diminueacute drsquoenviron

de 35 agrave 41 par deacutecennie de 1979 agrave aujourdrsquohui (Vaughan et al 2013) Cette diminution

est plus rapide en eacuteteacute et en automne mais le couvert a neacuteanmoins diminueacute agrave chaque

saison De plus malgreacute la tendance eacutevidente agrave la baisse agrave partir des anneacutees 1970 on

observe la preacutesence drsquoune forte variabiliteacute interannuelle dans lrsquoeacutetendue de glace Dans le

centre de lrsquoArctique (excluant la mer du Groenland) les couverts de la glace peacuterenne

(glace qui perdure un eacuteteacute) et de la glace pluriannuelle (glace qui dure plusieurs eacuteteacutes) ont

aussi diminueacute durant ces mecircmes anneacutees drsquoenviron 115 et de 135 par deacutecennie

respectivement (Vaughan et al 2013) Enfin lrsquoeacutepaisseur de la glace hivernale a diminueacute

en moyenne de 06 m par deacutecennie sur le bassin de lrsquoArctique pendant la peacuteriode 1980 agrave

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 64

2008 ce qui indique que le volume de glace est aussi agrave la baisse Ces donneacutees drsquoeacutepaisseur

des glaces proviennent de plusieurs techniques telles que lrsquoutilisation des sonars sous-

marins drsquoaltimeacutetrie satellitaire et de la deacutetection eacutelectromagneacutetique Pour les endroits

ougrave une diminution de lrsquoeacutepaisseur de la glace est enregistreacutee on note une augmentation

de la vitesse de la deacuterive des glaces (Vaughan et al 2013)

Des eacutetudes reacutecentes sur la baie drsquoHudson et la mer du Labrador montrent aussi le deacuteclin

de lrsquoeacutetendue des glaces marines sur ce territoire pendant les 50 derniegraveres anneacutees

(Derksen et al 2012 Tivy et al 2011) Plus speacutecifiquement on note que lrsquoeacutetendue des

glaces dans la baie drsquoHudson a diminueacute de 6 agrave 15 par deacutecennie tandis que la reacutegion du

Labrador a perdu pregraves de 17 de ses glaces drsquoeacuteteacute au courant de la peacuteriode 1968-2010

(figure 24 tireacutee de Derksen et al 2012) La perte totale du couvert de glace et par

conseacutequent lrsquoapparition de lrsquoeau libre en septembre sur plusieurs reacutegions autour du

Queacutebec sont similaires aux reacutesultats observeacutes dans lrsquooceacutean Arctique

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 65

Figure 24 Reacuteduction du couvert de glace ( par deacutecennie) pour la peacuteriode 1968-2010 dans lrsquoarctique canadien Seulement les tendances statistiquement significatives (α=005) sont montreacutees Adapteacutee de Derksen et al 2012

53 Reacutegime hydrique

La premiegravere constatation pour le reacutegime hydrique est le manque de ressources

disponibles afin de pouvoir dresser un portrait fiable sur le nord du Queacutebec

Premiegraverement le nombre de stations de jaugeage pour mesurer le deacutebit des riviegraveres au

Nunavik soit agrave travers le Centre drsquoexpertise hydrique du Queacutebec (CEHQ) ou

Environnement Canada demeure faible Deuxiegravemement peu de chercheurs semblent

srsquoecirctre inteacuteresseacutes au reacutegime hydrique du nord queacutebeacutecois faisant en sorte que la litteacuterature

nrsquoest pas tregraves abondante pour cette reacutegion Il est facile drsquoimaginer que ce deuxiegraveme point

deacutecoule du premier il est difficile de bacirctir des analyses solides quand le manque de

donneacutees est si criant

Toutefois il est possible de preacutesenter ici certaines tendances du reacutegime hydrique du nord

queacutebeacutecois en grande partie gracircce aux eacutetudes meneacutees par Stephen Deacutery (de lrsquoUniversiteacute

du nord de la Colombie-Britannique) En reacutesumeacute ses travaux montrent que bien que les

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 66

deacutebits annuels vers lrsquoArctique ne preacutesentent pas de tendances significatives entre 1964

et 2003 des tendances agrave la baisse sont observeacutees pour les riviegraveres se deacuteversant dans les

Baies James drsquoHudson drsquoUngava entre 1964 et 2000 (Deacutery et Wood 2005 Deacutery et al

2005) Par contre en incluant des donneacutees plus reacutecentes les reacutesultats suggegraverent une

augmentation des deacutebits entre les anneacutees 1980 et 2007 (Deacutery et al 2009) Un exemple de

variations observeacutees selon la peacuteriode agrave lrsquoeacutetude est preacutesenteacute agrave la figure 25 qui illustre les

tendances dans les variations annuelles des deacutebits de plusieurs riviegraveres du nord canadien

sur diffeacuterentes peacuteriodes temporelles On remarque par exemple que la peacuteriode 1982-

2002 preacutesente davantage de tendances agrave la hausse aux abords de la baie James que les

trois autres peacuteriodes agrave lrsquoeacutetude Cette figure illustre aussi un problegraveme important soit que

les seacuteries hydromeacutetriques ne sont pas toujours en continu et que comme crsquoest le cas pour

les stations meacuteteacuteorologiques plusieurs stations de jaugeage ont eacuteteacute fermeacutees au fil du

temps On remarque entre autres que sur le nord queacutebeacutecois plusieurs points

disparaissent quand les peacuteriodes drsquoanalyses incluent les anneacutees apregraves 1990 (figure 25)

Drsquoautres eacutetudes rapportent aussi des changements dans le reacutegime hydrique du nord

queacutebeacutecois dans le passeacute reacutecent Par exemple Thistle et Cassie (2013) ont analyseacute les

donneacutees hydromeacutetriques obtenues du Centre drsquoexpertise hydrique du Queacutebec (CEHQ)

afin de deacutetecter des tendances des deacutebits de riviegraveres pour la peacuteriode 1950-2009 dont

quatre stations de jaugeage agrave lrsquointeacuterieur du territoire agrave lrsquoeacutetude ici (Grande riviegravere de la

Baleine 5524 et -7699 Lac des Loups Marins 5645 et -7422 Aux Meacutelegravezes 5768 et -

6962 Agrave la Baleine 5789 et -6760) Leurs reacutesultats suggegraverent une faible baisse des deacutebits

annuels moyens entre 1950-2009 sans changement significatif entre 1980-2009 tandis

que la saisonnaliteacute des deacutebits extrecircmes nrsquoa pas changeacute de faccedilon significative pendant

lrsquoune ou lrsquoautre de ces deux peacuteriodes Des eacutetudes baseacutees sur des donneacutees hydromeacutetriques

drsquoEnvironnement Canada (Canadian Reference Hydrometric Basin Network) ougrave le

nombre de stations est extrecircmement faible au Nunavik abondent dans le mecircme sens

avec de tregraves faibles diminutions ou pas de changement sur cette reacutegion pour des peacuteriodes

similaires (Zhang et al 2001 Yue et al 2003)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 67

Figure 25 Cartes du coefficient de la variabiliteacute temporelle des deacutebits annuels de 45 riviegraveres du Nord canadien pour (a) 1970ndash1990 (b) 1976ndash1996 (c) 1982ndash2002 et (d) 1970ndash2002 Les triangles pointant vers le haut (bas) indiquent une tendance positive (neacutegative) la taille des triangles indique lrsquoampleur du changement lorsque deacutetectable Les riviegraveres ameacutenageacutees par lrsquohomme (reacuteservoirs barrages diversion) sont indiqueacutees par des triangles vides

Les meacutecanismes responsables de ces variations dans le temps sont mal compris

Toutefois il semble que les deacutebits des riviegraveres du nord canadien soient influenceacutes en

partie par des changements des patrons de circulation atmospheacuterique notamment par

lrsquooscillation Arctique (Deacutery et Wood 2004 Overland et Wang 2005 Deacutery et al 2009) Une

eacutevaluation robuste de la relation entre le reacutegime hydrique et ce pheacutenomegravene requiert de

longues seacuteries temporelles de deacutebits qui sont tregraves rares dans le nord Par conseacutequent

bien que certains changements dans le reacutegime hydrique du nord coiumlncident avec des

changements de circulation atmospheacuterique ce meacutecanisme se doit drsquoecirctre davantage

eacutetudieacute Les changements climatiques sont aussi souvent citeacutes comme un meacutecanisme lieacute agrave

des hausses de la variabiliteacute du cycle hydrologique (par ex Huntington 2006 Holland et

al 2007) bien que cette relation demande agrave ecirctre mieux exploreacutee

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 68

CHAPITRE 6 EacuteVALUATION DU POTENTIEL DES REacuteANALYSES POUR LrsquoESTIMATION DES INTENSITEacuteS DES PREacuteCIPITATIONS EXTREcircMES

Par A Mailhot G Talbot P Aubin S Bolduc INRS-Eau Terre et Environnement

Le volet lsquoAnalyse des seacuteries de preacutecipitations extrecircmes du projet Eacutelaboration du portrait

climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du

Nunavik avait pour objectif drsquoeacutevaluer le potentiel des reacuteanalyses pour lrsquoestimation des

intensiteacutes de pluies extrecircmes pour la reacutegion nord du Queacutebec Le preacutesent chapitre

preacutesente un reacutesumeacute de la deacutemarche utiliseacutee et des principaux reacutesultats obtenus Un

document intituleacute Eacutevaluation du potentiel des reacuteanalyses pour lrsquoestimation des intensiteacutes

des preacutecipitations extrecircmes dans le Nord queacutebeacutecois (Mailhot et al 2015) donne une

description deacutetailleacutee des eacuteleacutements techniques et des reacutesultats obtenus dans le cadre de

ce volet Le document deacutetailleacute est preacutesenteacute dans le Tome 1 du preacutesent rapport

Le travail a eacuteteacute reacutealiseacute en trois eacutetapes Une premiegravere eacutetape a consisteacute agrave comparer les

estimations des intensiteacutes de preacutecipitations extrecircmes de trois reacuteanalyses agrave savoir ERA-

Interim (European ReAnalysis) CFSR (Climate Forecast System Reanalysis) et MERRA

(Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications- voir Tableau 8) aux

valeurs correspondantes aux stations du Ministegravere du Deacuteveloppement durable de

lrsquoEnvironnement et de la Lutte contre les Changements Climatiques (MDDLECC) et

drsquoEnvironnement Canada (EC) Les seacuteries journaliegraveres de preacutecipitations aux diffeacuterents

points de grille couvrant le territoire au nord du 49e parallegravele ont eacuteteacute utiliseacutees comme

valeurs de reacutefeacuterence Seules les stations comportant 10 ans ou plus de donneacutees valides

(une anneacutee est jugeacutee valide si elle contient moins de 20 de donneacutees manquantes) sont

retenues pour un total de 90 stations (la carte des stations de la figure 26 donne la

position de celles-ci) Les seacuteries aux stations ont eacuteteacute preacutefeacutereacutees aux donneacutees interpoleacutees

sur grille (p ex les donneacutees interpoleacutees sur grille de 10 km de Ressources Naturelles

Canada McKenney et al 2011) puisque les donneacutees sur grille sont construites par

interpolation des donneacutees aux stations et que dans les reacutegions ougrave les densiteacutes de stations

sont faibles lrsquoexactitude de ces valeurs interpoleacutees est questionnable De plus

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 69

consideacuterant que la preacutesente eacutetude srsquointeacuteresse agrave la caracteacuterisation des extrecircmes de

preacutecipitations il est connu que les donneacutees sur grille sous-estiment ces valeurs (Gervais

et al 2014)

Tableau 8 Liste et caracteacuteristiques des reacuteanalyses retenues

Nom Reacutesolution spatiale1 Reacutesolution temporelle

Peacuteriode couverte

Reacutefeacuterence

Climate Forecast System Reanalysis

(CFSR)

35 km x 25 km (031deg x 031deg)

1 heure 1979-2009 Saha et al

(2010)

ERA-Interim (Europen

ReAnalysis)

83 km x 64 km (075deg x 075deg)

12 heures 1979-2012 Dee et al

(2011)

Modern-Era Retrospective

Analysis for Research and Applications

(MERRA)

55 km x 55 km (05deg x 067deg)

1 heure 1979-2012 Rienecker et al

(2011)

1 La reacutesolution en km indiqueacutee est estimeacutee pour les latitudes du territoire sous eacutetude

Les seacuteries des maxima annuels de dureacutee 1 3 et 5 jours ont eacuteteacute construites en chacun des

points de grille pour chacune des reacuteanalyses et pour chaque station Les intensiteacutes de

preacutecipitations de peacuteriodes de retour 2 5 10 et 20 ans ont ensuite eacuteteacute estimeacutees en ajustant

une distribution GEV ou Gumbel agrave chacune de ces seacuteries Les quantiles calculeacutes aux

stations ont ensuite eacuteteacute compareacutes aux quantiles des reacuteanalyses au point de grille

correspondant La figure 26 preacutesente un exemple des reacutesultats obtenus dans le cas de la

dureacutee 1 jour et la peacuteriode de retour 2 ans Les valeurs non corrigeacutees de cette figure

preacutesentent des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans qui

varient entre 25-30 mm pour la portion sud du Nunavik agrave 20 mm pour la section la plus

au nord selon les reacuteanalyses ERA et MERRA tandis que CFSR preacutesente des valeurs plus

importantes de lrsquoordre de 30-35 mm au sud et de 25-30 mm geacuteneacuteralement dans le nord

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 70

La figure 26 suggegravere que bien que les reacuteanalyses preacutesentent des biais parfois importants

(geacuteneacuteralement une sous-estimation des valeurs aux stations notamment pour les reacutegions

de la Cocircte-Nord et de la Basse-Cocircte-Nord) la distribution spatiale de ces valeurs colle tregraves

bien au patron suggeacutereacute par les valeurs aux stations Toutefois on note une sous-

estimation systeacutematique (pour toutes les reacuteanalyses toutes les dureacutees et les peacuteriodes de

retour les plus eacuteleveacutees) des valeurs les plus eacuteleveacutees enregistreacutees aux stations Ces stations

se trouvent essentiellement dans la partie sud du territoire ce qui laisse entendre que la

performance des reacuteanalyses pour la portion plus au nord du territoire sous eacutetude est tregraves

bonne

Figure 26 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses et aux stations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 71

Ces reacutesultats obtenus agrave partir des seacuteries lsquobrutesrsquo des reacuteanalyses montrent lrsquoimportance de

proceacuteder agrave un post-traitement de ces seacuteries Ce post-traitement vise agrave corriger les biais

(diffeacuterences dans les valeurs moyennes) et agrave reacuteduire les eacutecarts entre intensiteacutes extrecircmes

aux stations et estimeacutees agrave partir des reacuteanalyses

Deux approches de post-traitement ont eacuteteacute consideacutereacutees Une premiegravere approche vise agrave

appliquer un post-traitement agrave chaque reacuteanalyse prise individuellement Le post-

traitement en question fait intervenir deux paramegravetres un premier qui permet de

corriger le biais (fait en sorte que la valeur moyenne sur lrsquoensemble des stations est eacutegale

agrave la valeur correspondante pour la reacuteanalyse) et un second qui permet de faire en sorte

que la variance des valeurs aux points de grille de la reacuteanalyse est eacutegale agrave la variance des

valeurs aux stations (les deacuteveloppements theacuteoriques de cette approche sont deacutetailleacutes

dans Mailhot et al 2015)

Lrsquoapplication de ce post-traitement permet une ameacutelioration sensible des reacutesultats La

figure 27 reprend le cas preacutesenteacute agrave la figure 26 (dureacutee 1 jour et peacuteriode de retour 2 ans)

On constate que les reacuteanalyses reproduisent plus adeacutequatement les intensiteacutes plus

eacuteleveacutees observeacutees sur la Cocircte-Nord Le tableau 9 dresse la liste des reacuteanalyses offrant les

meilleures performances apregraves post-traitement individuel des reacuteanalyses pour chaque

dureacutee et chaque peacuteriode de retour Il convient de noter que les diffeacuterences entre valeurs

de MSE sont souvent tregraves petites suggeacuterant que la seacutelection de lrsquoune ou lrsquoautre des

reacuteanalyses a peu de conseacutequence De plus il faut noter que sans surprise le problegraveme

fondamental de sous-estimation des valeurs aux stations preacutesentant les intensiteacutes les plus

eacuteleveacutees persiste mecircme apregraves post-traitement

Une fois les biais corrigeacutes (figure 27) les patrons des maxima annuels de preacutecipitations 1

jour de peacuteriode de retour 2 ans diffegraverent passablement pour les reacuteanalyses CFSR et

MERRA comparativement aux valeurs non corrigeacutees de la figure 24 Pour CFSR le

gradient sud-nord est plus important avec des valeurs drsquoenviron 35 mm au sud et de 20

mm au nord tandis que pour MERRA les valeurs corrigeacutees sont un peu plus importantes

sur tout le territoire allant de 30-35 mm au sud et de 25-30 au nord

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 72

Figure 27 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 73

Tableau 9 Reacuteanalyse (ou paire de reacuteanalyses) offrant le meilleur accord avec les intensiteacutes aux stations apregraves post-traitement individuel (ou post-traitement par paire)

Peacuteriode de retour Dureacutee

1 jour 3 jours 5 jours

2 ans MERRA (ERACFSR) MERRA (ERACFSR) CFSR (ERACFSR)

5 ans CFSR (ERACFSR) CFSR (ERACFSR) CFSR (ERACFSR)

10 ans CFSR (CFSRMERRA) CFSR (ERACFSR) ERA (ERACFSR)

20 ans CFSR (CFSRMERRA) ERA (ERACFSR) ERA (ERAMERRA)

La deuxiegraveme approche de post-traitement consiste agrave combiner les intensiteacutes des

preacutecipitations extrecircmes estimeacutees agrave partir de chaque reacuteanalyse Il srsquoagit en quelque sorte

de combiner de faccedilon optimale les reacutesultats des reacuteanalyses On peut montrer que lrsquoaccord

entre les intensiteacutes de preacutecipitations estimeacutees en combinant les reacuteanalyses et celles aux

stations est toujours meilleur que lrsquoaccord entre les intensiteacutes de preacutecipitations estimeacutees

agrave partir de chaque reacuteanalyse prise individuellement et les intensiteacutes aux stations Dans le

cadre de la preacutesente eacutetude les reacuteanalyses ont eacuteteacute combineacutees par paire (ERACFSR

ERAMERRA CFSRMERRA) La contrainte que la variance des quantiles aux points de

grille soit eacutegale agrave la variance de ces valeurs aux stations a eacutegalement eacuteteacute imposeacutee Le

Tableau 9 regroupe les paires de reacuteanalyses (entre parenthegraveses) qui preacutesentent les

meilleures performances On constate que la paire ERACFSR est souvent seacutelectionneacutee

Encore ici il convient drsquoobserver que les eacutecarts entre valeurs de MSE pour les diffeacuterentes

paires de reacuteanalyses sont souvent petits et que le problegraveme de sous-estimation eacutevoqueacute

plus haut demeure Les figures 28 et 29 regroupent les cartes des intensiteacutes des maxima

annuels de dureacutee 1 jour de peacuteriodes de retour 2 ans et 20 ans respectivement (les cartes

pour les autres dureacutees et peacuteriodes de retour se trouvent dans Mailhot et al 2015) Ces

cartes repreacutesentent donc la meilleure estimation pour la combinaison de paires de

reacuteanalyses qursquoil est possible drsquoobtenir agrave partir des reacuteanalyses disponibles des intensiteacutes

de preacutecipitations extrecircmes pour le territoire sous eacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 74

Les patrons de maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour

diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses preacutesenteacutes agrave la figure 26 preacutesentent

geacuteneacuteralement des valeurs qui varient de 30-35 mm au sud et de 20-25 mm au nord La

combinaison ERA-CFSR preacutesente des valeurs plus faibles sur une plus grande reacutegion du

nord que les combinaisons ERA-MERRA et CFSR-MERRA Les maxima annuels 1 jour de

peacuteriode de retour 20 ans (figure 29) varient de 50-60 mm dans le sud agrave 30-40 mm pour

certaines reacutegions plus au nord

Figure 28 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 75

Figure 29 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 20 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations

Afin drsquoavoir une estimation des incertitudes associeacutees agrave ces valeurs en un site quelconque

(pour lequel aucune seacuterie observeacutee nrsquoest disponible) les eacutecarts-types entre intensiteacutes

estimeacutees agrave partir des reacuteanalyses (ou paires de reacuteanalyses) et les valeurs correspondantes

aux stations ont eacuteteacute calculeacutees pour lrsquoensemble des stations du territoire Lrsquohypothegravese est

que ces eacutecarts-types sont repreacutesentatifs des eacutecarts sur lrsquoensemble du territoire et donc

des incertitudes associeacutees aux estimations des reacuteanalyses Les reacutesultats montrent que 1)

les eacutecarts-types varient peu en fonction de la dureacutee 2) les paires de reacuteanalyses reacuteduisent

systeacutematiquement les eacutecarts relatifs par rapport au cas des reacuteanalyses post-traiteacutees

individuellement (bien que ces reacuteductions soient modestes dans plusieurs cas) 3) les

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 76

eacutecarts-types augmentent avec la peacuteriode de retour (ce qui nrsquoest pas surprenant compte

tenu des incertitudes drsquoestimation plus eacuteleveacutees pour les eacuteveacutenements plus rares donc de

peacuteriodes de retour plus eacuteleveacutees) Les incertitudes drsquoestimation (eacutecarts-types) des

quantiles sont de lrsquoordre de plusmn 15 pour les peacuteriodes de retour 2 5 et 10 ans et de lrsquoordre

de plusmn 20 pour la peacuteriode de retour 20 ans

Les reacutesultats de la preacutesente eacutetude montrent tout lrsquointeacuterecirct drsquoutiliser les reacuteanalyses

individuellement ou combineacutees pour lrsquoestimation des intensiteacutes de pluies extrecircmes dans

le nord du Queacutebec et de faccedilon plus geacuteneacuterale dans les reacutegions du nord reacutegions pour

lesquelles la caracteacuterisation des extrecircmes de preacutecipitations et des reacutegimes climatiques

pose problegraveme compte tenu du faible nombre de stations et de lrsquoimmensiteacute du territoire

Ces travaux ouvrent des perspectives tregraves inteacuteressantes Drsquoabord en termes de post-

traitement le deacuteveloppement drsquoapproche combinant trois reacuteanalyses ou plus est agrave

eacutetudier En effet les reacutesultats de la preacutesente eacutetude montrent qursquoil peut srsquoaveacuterer difficile

de choisir une reacuteanalyse parmi toutes celles disponibles car elles se ressemblent toutes

beaucoup En combinant les reacuteanalyses il possible drsquoeacuteviter ce choix et de plutocirct mettre agrave

profit lrsquoinformation provenant de toutes les reacuteanalyses Ce type drsquoapproche montre

toutefois ses limites et notamment agrave cause de son caractegravere lsquodeacuteterministersquo ougrave une valeur

de la reacuteanalyse est associeacutee de faccedilon univoque agrave la valeur agrave une station Il est clair qursquoune

approche de type stochastique ougrave lrsquoon associe une distribution de valeurs possibles agrave la

station conditionnellement agrave la donneacutee de la valeur de la reacuteanalyse doit ecirctre privileacutegieacutee

(Maraun 2013) Une approche de ce type a drsquoailleurs deacutejagrave eacuteteacute proposeacutee par Wong et al

(2014)

CHAPITRE 7 DISCUSSION ET CONCLUSION

Le projet Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des

vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik sous la responsabiliteacute du Ministegravere des

Forecircts de la Faune et des Parcs visait agrave ameacuteliorer le niveau de connaissance du climat de

cette reacutegion ougrave le manque de donneacutees climatiques est un enjeu important En effet bien

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 77

que plusieurs reacutecentes eacutetudes deacutemontrent que les changements climatiques risquent

drsquoecirctre particuliegraverement importants dans le Nord queacutebeacutecois le faible nombre de stations

climatologiques du reacuteseau limite la capaciteacute agrave analyser le climat passeacute et preacutesent ainsi que

les tendances ce qui influence la capaciteacute agrave bien eacutevaluer lrsquoampleur des changements

climatiques futurs

La premiegravere eacutetape du projet consistait agrave eacutevaluer le potentiel de donneacutees interpoleacutees sur

grille et de reacuteanalyses afin de deacutecrire le climat du Nunavik Deux jeux de donneacutees eacutetaient

agrave lrsquoeacutetude soit un pour les tempeacuteratures et les preacutecipitations (et leurs indicateurs

climatiques deacuteriveacutes) et un autre lieacutes agrave la caracteacuterisation du couvert de neige Pour les

variables de tempeacuteratures et de preacutecipitations une premiegravere seacutelection srsquoest faite sur la

base de la reacutesolution spatiale des diffeacuterentes grilles des jeux de donneacutees les grilles de

plus de 100 km de cocircteacute ayant eacuteteacute retireacutees de la liste Ce premier tri a permis de reacuteduire agrave

quatre le nombre de jeux de donneacutees interpoleacutees (CANGRD CRU T31 Willmott-

Matsuura NRCan) et de reacuteanalyses potentiels (MERRA ERA-Interim JRA55 CFSR) Les

valeurs de ces jeux de donneacutees ont ensuite eacuteteacute valideacutees en les comparant aux donneacutees

drsquoobservations indeacutependantes du reacuteseau CLIMATOLOGIE du MDDELCC

Cette eacutetape de validation reacutevegravele que les reacuteanalyses offrent un potentiel tregraves inteacuteressant

pour caracteacuteriser le climat passeacute du Nord queacutebeacutecois Ce potentiel est lieacute au fait que

premiegraverement les reacuteanalyses offrent des donneacutees journaliegraveres qui permettent de calculer

tous les indicateurs agrave lrsquoeacutetude contrairement aux donneacutees interpoleacutees qui offrent

seulement des donneacutees mensuelles (sauf la base de donneacutees RNCan) De plus la

validation avec les donneacutees aux stations a deacutemontreacute de plus grandes similitudes avec les

reacuteanalyses qursquoavec les donneacutees interpoleacutees notamment pour les preacutecipitations Les

quatre reacuteanalyses ont donc eacuteteacute utiliseacutees pour construire les cartes du climat de reacutefeacuterence

Le potentiel de trois des reacuteanalyses choisies soit MERRA ERA-Interim et CFSR avait

drsquoailleurs eacuteteacute deacutemontreacute reacutecemment (Linsday et al 2014) La reacuteanalyse JRA55 est tregraves

reacutecente et donc peu eacutetudieacutee Notre analyse deacutemontre qursquoelle srsquoeacuteloigne quelque peu des

trois autres reacuteanalyses crsquoest-agrave-dire qursquoelle preacutesente de moins grandes similitudes avec

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 78

les donneacutees des stations indeacutependantes Il est toutefois difficile de lrsquoeacuteliminer de la liste

eacutetant donneacute le faible nombre de stations indeacutependantes disponibles pour la validation

Lrsquoutilisation des reacuteanalyses pour construire le climat de reacutefeacuterence est un enjeu important

car le climat de reacutefeacuterence est geacuteneacuteralement deacutecrit agrave partir de donneacutees aux stations ou

interpoleacutees Or pour le Nunavik lrsquoanalyse des bases de donneacutees climatiques disponibles

reacutevegravele que lrsquoutilisation des reacuteanalyses offre un avantage certain sur les autres types de

donneacutees Ceci est relieacute agrave deux points importants Premiegraverement le nombre de stations

meacuteteacuteorologiques est faible dans le nord et ces stations offrent une couverture temporelle

limiteacutee ce qui rend difficile une bonne analyse du climat passeacute Deuxiegravemement les jeux

de donneacutees interpoleacutees sont baseacutes sur ces mecircmes donneacutees aux stations Or leur faible

repreacutesentativiteacute du territoire nordique influence neacutegativement la capaciteacute des jeux de

donneacutees interpoleacutees agrave bien caracteacuteriser le climat du territoire drsquointeacuterecirct Bien que les

reacuteanalyses assimilent les donneacutees drsquoobservations elles sont deacuteveloppeacutees agrave lrsquoaide drsquoun

modegravele de preacutevision meacuteteacuteorologique afin de reproduire le climat passeacute Ce type de

donneacutees semble ecirctre une avenue inteacuteressante pour pallier agrave la rareteacute des donneacutees

drsquoobservations dans la reacutegion nordique

Pour les bases disponibles pour caracteacuteriser le couvert nival la seacutelection srsquoest aveacutereacutee plus

ardue puisque les donneacutees de neige aux stations nrsquoont pu ecirctre utiliseacutees eacutetant donneacute la

grande heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute spatiale de cette variable agrave lrsquointeacuterieur mecircme des points de grille

Autrement dit la valeur agrave la station ne repreacutesente pas bien la valeur moyenne drsquoun point

de grille Un premier tri a permis drsquoeacuteliminer les donneacutees sur une grille trop grossiegravere pour

le territoire (NCEP) ainsi que celles qui nrsquooffraient pas une couverture temporelle

suffisamment longue pour couvrir la peacuteriode de reacutefeacuterence (HQ Tabsoba B2003 CMC)

Enfin les reacuteanalyses restantes ont eacuteteacute compareacutees entre elles afin drsquoeacuteliminer celles qui

preacutesentent des eacutecarts trop importants par rapport aux autres On obtient au final un

ensemble de jeux de donneacutees pouvant ecirctre utiliseacute pour caracteacuteriser le couvert de neige

sur le territoire Il faut noter par contre que faute drsquoobservations suffisantes lrsquoaccord

entre les jeux de donneacutees de cet ensemble ne veut pas forceacutement dire qursquoil repreacutesente la

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 79

reacutealiteacute avec plus drsquoexactitude Le choix final des bases de donneacutees a eacuteteacute dicteacute en partie

par un jugement drsquoexperts et a meneacute agrave la seacutelection de deux bases de donneacutees Liston-

Hiemstra et Brown-Hiemstra Il srsquoavegravere cependant que les reacutesultats des deux bases de

donneacutees sont passablement diffeacuterents sur le territoire ce qui limite la confiance dans

cette cartographie Par contre les valeurs de preacutecipitations solides srsquoaccordent davantage

avec les donneacutees de Liston-Hiemstra

Une fois la seacutelection des bases de donneacutees effectueacutee la synthegravese reacutegionale des variables

et indicateurs climatiques ainsi que leur cartographie ont eacuteteacute reacutealiseacutees pour la

peacuteriode 1981-2010 En tout le projet aura geacuteneacutereacute plus de 100 cartes en format SIG ainsi

que des figures preacutesentant lrsquoeacutevolution des indicateurs entre 1981 et 2010 Agrave titre

drsquoexemple notre analyse montre que pour cette peacuteriode les tempeacuteratures augmentent

les preacutecipitations totales sont agrave la hausse la saison de croissance srsquoallonge que

lrsquoeacutequivalent en eau de la neige a peu changeacute et que la dureacutee du couvert nival a diminueacutee

Ce pheacutenomegravene semble principalement lieacute agrave une fin drsquoenneigement plus preacutecoce et moins

agrave un deacutebut plus tardif

Une mise agrave jour de la cartographie des bioclimats au nord du 55iegraveme parallegravele a aussi eacuteteacute

reacutealiseacutee avec les reacuteanalyses seacutelectionneacutees preacuteceacutedemment La mise agrave jour des bioclimats

pour la peacuteriode 1981-2010 est baseacutee sur la classification de Litynski (tireacutee de Gerardin et

McKenney 2001) La nouvelle classification offre un portrait sensiblement plus deacutetailleacute

que celui preacutesenteacute en 2001 et qui eacutetait baseacute sur des donneacutees drsquoobservations aux stations

pour la peacuteriode 1966 agrave 1996 Ce niveau de deacutetail nrsquoest pas surprenant eacutetant donneacute que

les reacuteanalyses sont interpoleacutees sur une grille reacuteguliegravere de 50 km offrant ainsi une

information climatique plus riche spatialement que les stations utiliseacutees agrave lrsquoorigine sur le

territoire du Nunavik On deacutenote agrave preacutesent sept bioclimats pour la reacutegion au nord du 55deg

comparativement agrave quatre dans la classification preacuteceacutedente Bien que les grandes reacutegions

bioclimatiques soient sensiblement les mecircmes la mise agrave jour permet de deacutecrire avec plus

de preacutecision certains eacuteleacutements climatiques et topographiques importants tels que la

reacutegion montagneuse agrave la frontiegravere de Terre-Neuve-et-Labrador

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 80

Les reacutesultats de cette eacutetude ouvrent une avenue inteacuteressante pour lrsquoutilisation des

reacuteanalyses afin de caracteacuteriser le climat du Nord queacutebeacutecois En effet les cartes des

indicateurs agrave lrsquoeacutetude fournissent une information qui nrsquoeacutetait pas disponible agrave ce jour pour

le Nunavik Lrsquoanalyse des bioclimats semble aussi avoir ajouteacute un niveau de deacutetails

inteacuteressant par rapport agrave la carte qui eacutetait utiliseacutee agrave ce jour Finalement la pertinence des

reacuteanalyses pour lrsquoestimation des intensiteacutes de pluies extrecircmes dans le nord du Queacutebec a

eacuteteacute deacutemontreacutee et le patron spatial de ces pluies a pu ecirctre cartographieacute

Il faut neacuteanmoins mettre les utilisateurs de cette information en garde par rapport aux

incertitudes associeacutees aux valeurs preacutesenteacutees sur les diffeacuterentes cartes En effet les eacutecarts

entre les diffeacuterentes reacuteanalyses particuliegraverement pour les preacutecipitations liquides et sous

forme de neige montrent agrave quel point les incertitudes demeurent grandes pour

lrsquoinformation climatique du Nord queacutebeacutecois Il nous est toujours impossible de favoriser

lrsquoune ou lrsquoautre des bases de donneacutees analyseacutees ici en grande partie ducirc au manque des

donneacutees drsquoobservations qui pourraient servir agrave valider les jeux de donneacutees Il faut donc

utiliser lrsquoinformation preacutesenteacutee ici de faccedilon relativement prudente

CHAPITRE 8 RECOMMANDATIONS

Le manque criant de donneacutees au nord du Queacutebec demeure un enjeu important Une

bonne compreacutehension du climat passeacute nrsquoest possible qursquoavec lrsquoappui de donneacutees

drsquoobservations adeacutequates Bien que les reacutesultats du projet deacutemontrent que les reacuteanalyses

peuvent servir agrave pallier un certain manque de donneacutees dans le nord il nrsquoen est pas moins

que ces donneacutees de reacuteanalyses doivent tout de mecircme ecirctre valideacutees avec de lsquovraiesrsquo

donneacutees Or le manque de donneacutees de stations dans le nord est probleacutematique Non

seulement le nombre de stations est faible mais ces stations ne couvrent souvent que de

tregraves courte peacuteriode de temps Il nous apparait donc important de recommander lrsquoajout

de stations dans le nord ainsi que le maintien de ces infrastructures agrave long terme Ces

donneacutees sont importantes non seulement pour comprendre le climat passeacute mais servent

aussi agrave valider les modegraveles climatiques utiliseacutes pour eacutevaluer les changements futurs

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 81

Le mecircme constat srsquoapplique pour le reacutegime hydrique du Nord queacutebeacutecois tregraves peu eacutetudieacute

jusqursquoici Le faible nombre de stations drsquoobservations de jaugeages est un enjeu majeur

qui se doit drsquoecirctre consideacutereacute dans le futur afin de pouvoir analyser le reacutegime des riviegraveres

nordiques de faccedilon plus robuste

Une des variables tregraves importantes pour les infrastructures nordiques est sans contredit

le vent particuliegraverement les vents de pointe Or cette variable nrsquoa eacuteteacute prise en compte

ici que de faccedilon sommaire agrave lrsquoaide drsquoinformations deacutejagrave disponibles dans la litteacuterature

Cette limite est due principalement au fait que les donneacutees drsquoobservations des vents sont

quasiment inexistantes En effet bien que les donneacutees de stations discuteacutees au

paragraphe preacuteceacutedent offrent geacuteneacuteralement toutes des donneacutees de tempeacuteratures et de

preacutecipitations elles nrsquooffrent pas de donneacutees sur les vents En fait tregraves peu de stations

meacuteteacuteorologiques installeacutees au Canada ont les installations neacutecessaires pour mesurer le

vent Ceci fait en sorte que les bases de donneacutees interpoleacutees de vent ne sont pas

disponibles De plus sans donneacutees aux stations il est impossible de bien valider les

donneacutees des reacuteanalyses Ce type de donneacutees offre un potentiel inteacuteressant pour les

tempeacuteratures et les preacutecipitations et il serait inteacuteressant drsquoanalyser leur potentiel pour

caracteacuteriser le vent Bien que ce deacuteveloppement des connaissances sur les vents

demanderait un effort important il semble qursquoil soit indispensable

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 82

BIBLIOGRAPHIE

Allard M Lemay M (dir) 2013 Le Nunavik et le Nunatsiavut De la science aux politiques publiques Une eacutetude inteacutegreacutee drsquoimpact reacutegional des changements climatiques et de la modernisation Queacutebec Canada ArcticNet Inc 318 p

Adler RF Huffman GF Chang A Ferraro R Xie P-P Janowiak J Rudolf B Schneider U Curtis S Bolvin D Gruber A Susskind J Arkin Nelkin E 2003 The Version-2 Global Precipitation Climatology Project (GPCP) Monthly Precipitation Analysis (1979ndashPresent) J Hydrometeor 4(6) 1147-1167

Brohan P Kennedy JJ Harris I Tett SFB Jones PD 2006 Uncertainty estimates in regional and global observed temperature changes A new data set from 1850 J Geophysical Research Atmospheres 111(D12) 1-21

Brown RD 2010 Analysis of snow cover variability and change in Queacutebec 1948-2005 Hydrological Processes 24(14)1929-1954

Brown RD Brasnett B 2010 Updated Anually Canadian Meteorological Centre (CMC) Daily Snow Depth Analysis Data copy Environment Canada Boulder Colorado USA National Snow and Ice Data Center

Brown RD Brasnett B Robinson D 2003 Gridded North American monthly snow depth and snow water equivalent for GCM evaluation Atmosphere-Ocean 41 1ndash14

Brown RD Derksen C 2013 Is Eurasian October snow cover extent increasing Environ Res Lett 8(2) 024006

Brown R Lemay M 2013 Variabiliteacute et changements climatiques dans la peacuteninsule du Nunavik et du Nunatsiavut (IRIS de la reacutegion subarctique de lrsquoEst du Canada) chapitre 2 dans Allard M Lemay M (dir) Le Nunavik et le Nunatsiavut De la science aux politiques publiques Une eacutetude inteacutegreacutee drsquoimpact reacutegional des changements climatiques et de la modernisation Queacutebec Canada ArcticNet Inc 318 p

Compo GP Whitaker JS Sardeshmukh PD Matsui N Allan RJ Yin X Gleason BE Vose RS Rutledge G Bessemoulin P Broumlnnimann S Brunet M Crouthamel RI Grant AN Groisman PY Jones PD Kruk MC Kruger AC Marshall GJ Maugeri M Mok HY Nordli Oslash Ross TF Trigo RM Wang XL Woodruff D Worley SJ 2011 The Twentieth Century Reanalysis Project Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 137(654) 1-28

Dee DP Uppala SM Simmons AJ Berrisford P Poli P Kobayashi S Andrae U Balmaseda MA Balsamo G Bauer P Bechtold P Beljaars ACM van de Berg L Bidlot J Bormann N Delsol C Dragani R Fuentes M Geer AJ Haimberger L Healy SB Hersbach H Holm EV Isaksen L Karingllberg P Koumlhler M Matricardi M McNally AP Monge-Sanz BM Morcrette JJ Park BK Peubey C de Rosnay P Tavolato C Theacutepaut N Vitart F (2011) The ERA-Interim reanalysis

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 83

configuration and performance of the data assimilation system Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 137(656) 553-597

Derksen C Smith SL Sharp M Brown L Howell S Copland L Mueller DR Gauthier Y Fletcher CG Tivy A Bernier M Bourgeois J Brown R Burn CR Duguay C Kushner P Langlois A Lewkowicz AG Royer A Walker A 2012 Variability and change in the Canadian cryosphere Climatic Change 115(1) 59-88

Deacutery SJ Wood EF 2004 Teleconnection between the Arctic Oscillation and Hudson Bay river discharge Geophys Res Letters 31(18) 2-5

Deacutery SJ Wood EF 2005 Decreasing river discharge in northern Canada Geophys Res Letters 32(10)1-4

Deacutery SJ Stieglitz M McKenna EC Wood EF 2005 Characteristics and trends of river discharge into Hudson James and Ungava bays 1964ndash 2000 J Clim 18 2540ndash2557

Deacutery SJ Hernaacutendez-Henriacutequez MA Burford JA Wood EF 2009 Observational evidence of an intensifying hydrological cycle in northern Canada Geophys Res Letters 36(13) L13402

Gervais M Gyakum JR Atallah EH Tremblay LB 2014 How Well Are the Distribution and Extreme Values of Daily Precipitation over North America Represented in the Community Climate System Model A Comparison to Reanalysis Satellite and Gridded Station Data J Climate 27 5219-5239

Gerardin V McKenney K 2001 Une classification climatique du Queacutebec agrave partir de modegraveles de distribution spatiale de donneacutees climatiques mensuelles vers une deacutefinition des bioclimats du Queacutebec Direction du patrimoine eacutecologique et du deacuteveloppement durable ministegravere du Deacuteveloppement durable de lrsquoEnvironnement et de Lutte contre les changements climatiques Repeacutereacute agrave httpwwwmddelccgouvqccachangementsclassification

Guay C Minville M Braun M 2015 A global portrait of hydrological changes at the 2050 horizon for the province of Queacutebec Can Water Res J 40 285-302

Hansen JR Ruedy R Sato M Lo K 2010 Global surface temperature change Rev Geophys48(4) RG4004

Harris I Jones PD Osborn TJ Lister DH 2014 Updated high-resolution grids of monthly climatic observations - the CRU TS310 dataset Int J Clim 34 623-642

Holland MM Finnis J Barrett AP Serreze MC 2007Projected changes in Arctic Ocean freshwater budgets J Geophys Res 112(4) 1-13

Huntington TG 2006 Evidence for intensification of the global water cycle Review and synthesis

Journal of Hydrology 319(1-4) 83‑95

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 84

Hutchinson MF McKenney DQ Lawrence K Hopkinson RF Milewska E Papadopol P 2009 Development and Testing of Canada-Wide Interpolated Spatial Models of Daily MinimumndashMaximum Temperature and Precipitation for 1961ndash2003 J Appl Meteorol Climatol 48 725ndash741

Jones PD Lister DH Osborn TJ Harpham C Salmon M Morice CP 2012 Hemispheric and large-scale land-surface air temperature variations An extensive revision and an update to 2010 J Geophys Res 117(5)

Kanamitsu M Ebisuzaki W Woollen J Yang SndashK Hnilo JJ Fiorino M Potter GL 2002 NCEPDOE AMIP-II Reanalysis (Reanalysis-2) Bull Amer Meteor Soc 83(11) 1631-1643

Kottek M Grieser J Beck C Rudolf B Rubel F 2006 World map of the Koumlppen-Geiger climate classification updated Meteorologische Zeitschrift 15(3) 259-263

Lindsay R Wensnahan M Schweiger A Zhang J 2014 Evaluation of seven different atmospheric reanalysis products in the Arctic J Climate 27(7) 2588-2602

Liston GE Hiemstra CA 2011 The changing cryosphere Pan-Arctic snow trends (1979-2009) J Climate 24(21) 5691-5712

Litynski J 1988 Climat du Queacutebec drsquoapregraves la classification numeacuterique Carte de format 100 x 130 cm Eacuteditions Gamma

Mailhot A Talbot G Aubin P Bolduc S 2015 Eacutevaluation du potentiel des reacuteanalyses pour lrsquoestimation des intensiteacutes des preacutecipitations extrecircmes pour le nord queacutebeacutecois Institut National de la Recherche Scientifique Centre Eau Terre et Environnement (Rapport de recherche R1629) 95 p

Maraun D 2013 Bias Correction Quantile Mapping and Downscaling Revisiting the Inflation Issue J Climate 26(6) 2137-2143

McKenney DW Hutchinson MF Papadopol P Lawrence K Pedlar J Campbell K Milewska E Hopkinson RF Price D Owen T (2011) Customized spatial climate models for North America Bulletin of the American Meteorological Society 92(12) 1611-1622

MDDELCC 2014 Surveillance du Climat Ministegravere du Deacuteveloppement durable de lrsquoenvironnement et de la Lutte contre les changements climatiques (MDDELCC) Repeacutereacute agrave httpwwwmddelccgouvqccaclimatsurveillanceindexasp

Mesinger F DiMego G Kalnay E Mitchell K Shafran PC Ebisuzaki W Jović D Woollen J Rogers E Berbery EH Ek MB Fan Y Grumbine R Higgins W Li H Lin Y Manikin G Parrish D Shi W 2006 North American regional reanalysis Bulletin of the American Meteorological Society 87(3) 343-360

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 85

Mudryk LR Derksen C Kushner CJ Brown R 2015 Characterization of Northern Hemisphere Snow Water Equivalent Datasets 1981ndash2010 Journal of Climate 150904104833007 Repeacutereacute agrave httpjournalsametsocorgdoiabs101175JCLI-D-15-02291

Onogi K Tsutsui J Koide H Sakamoto M Kobayashi S Hatsushika H Matsumoto T Yamazaki N Kamahori H Takahashi K Kadokura S Wada K Kato K Oyama R Ose T Mannoji N Taira R 2007 The JRA-25 Reanalysis J Meteor Soc Japan 85 369-432

Ouranos (2015) Vers lrsquoadaptation Synthegravese des connaissances sur les changements climatiques au Queacutebec Partie 1 Eacutevolution climatique au Queacutebec Eacutedition 2015 Montreacuteal Queacutebec Ouranos 79 p

Overland JE Wang M 2005 The third Arctic climate pattern 1930s and early 2000s Geophys Res Letters 32(23) 1-4

Rapaic M Brown R Markovic M Chaumont D 2015 An Evaluation of Temperature and Precipitation Surface-Based and Reanalysis Datasets for the Canadian Arctic 1950ndash2010 Atmosphere-Ocean 53(3) 283-303

Rienecker MM Suarez MJ Gelaro R Todling R Bacmeister J Liu E Gosilovich MG Schubert SD Tacaks L Kim GK Bloom S Chen J Collins D Conaty A da Silva A Gu W Joiner J Koster RD Lucchesi R Molod A Owens T Pawson S Pegion P Redder CR Reichle R Robertson FR Ruddick AG Sienkiewicz M Woollen J 2011 MERRA NASAs Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications J Climate 24(14) 3624-3648

Saha S Shrinivas M PanH-L Wu X Wang J Nadiga S Tripp P Kistler R Woollen H Behringer D Liu H Stokes D Grumbine R Gayno G Wang J Hou Y-T Chuang H-Y Juang H-MH Sela J Iredell M Treadon R Kleist D Van Delst P Keyser D Derber J Ek M Meng J Wei H Yang Rongqian Lord Y van den Doll H Kumar A Wang W Long C Chelliah M Xue Y Huang B Schemm J-K Ebisuzaki W Lin R Xie P Chen M Zhou S Higgins W Zou C-Z Liu Q Chen Y Han Y Cucurull L Reynolds RW Rutledge G Goldberg M 2010 The NCEP climate forecast

system reanalysis Bull Am Meteor Soc 91(8) 1015‑1057

Schneider U Becker A Finger P Meyer-Christoffer A Ziese MRudolf B 2013 GPCCs new land surface precipitation climatology based on quality-controlled in situ data and its role in quantifying the global water cycle Theoretical and Applied Climatology 115(1-2) 15-40

Takala M Luojus K lliainen J Derksen C Lemmetyinen J Petri Kaumlrnauml J Koskinen J Bojkov B 2011 Estimating northern hemisphere snow water equivalent for climate research through assimilation of space-borne radiometer data and ground-based measurements Remote Sensing of Environment 115(12) 3517-3529

Thistle MEacute Caissie D 2013 Trends in air temperature total precipitation and streamflow characteristics in eastern Canada Canadian Technical Report of Fisheries and Aquatic Sciences 3018 Moncton New Brusnwick 109 p

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 86

Tivy A Howell SEL Alt B McCourt S Chagnon R Crocker G Carrieres T Yackel JJ 2011 Trends and variability in summer sea ice cover in the Canadian Arctic based on the Canadian Ice Service Digital Archive 1960ndash2008 and 1968ndash2008 J Geophys Research 116 C03007

Tranter M Jones HG 2001 The chemistry of snow Processes and nutrient cycling Dans Snow Ecology An interdisciplinary examination of snow-covered ecosystems Jones HG Pomeroy JW Walker DA Homan RW (dir) Cambridge Cambridge University Press 127-167

Uppala SM KÅllberg PW Simmons AJ Andrae U Da Costa Bechtold V Fiorino M Gibson JK Haseler J Hernandez A Kelly GA Li X Onogi K Saarinen S Sokka N Allan RP Andersson E Arpe K Balmaseda MA Beljaars ACM van de Berg L Bidlot J Bormann N Caires S Chevallier F Dethof A Fragosavac M Fisher M Fuentes M Hagemann S Hoacutelm E Hoskins BJ Isaksen L Hanssen PAEM Jenne R McNally AP Mahfouf J-F Morcrette J-J Rayner NA Saudnders RW Simon P Sterl A Trenberth KE Untch A Vasiljevic D Vitervo P Woollen J 2005 The ERA-40 re-analysis QJR Meteorol Soc 131 2961-3012

Vaughan DG Comiso JC Allison J Carrasco G Kaser R Kwok P Mote P Murray T Paul F Ren J Rignot E Solomina O Steffen K Zhang T 2013 Observations Cryosphere Dans Climate Change 2013 The physical Science Basis Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate change Stocker TF Qin D Plattner GK Tignor M Allen SK Boschung J Nauels A Xia Y Bex V Midgley PM (dir) United Kingdom et New York NY USA Cambridge University Press

Wan H Wang XL Swail VR 2010 Homogenization and Trend Analysis of Canadian Near-Surface Wind Speeds J Climate 23(5) 1209-1225

Willmott CJ Matsuura K 1995 Smart Interpolation of Annually Averaged Air Temperature in the United States J Appl Meteorol 34 2577-2586

Wong G Maraun D Vrac M Widmann M Eden JM Kent T 2014 Stochastic Model Output Statistics for Bias Correcting and Downscaling Precipitation Including Extremes J Climate 27(18) 6940-6959

Yue S Pilon P Phinney B 2003 Canadian streamflow trend detection impacts of serial and cross-correlation Hydrological Sciences J 48(1) 51-63

Zhang X Vincent LA Hogg WD Niitsoo A 2000 Temperature and precipitation trends in Canada during the 20th century Atmosphere-Ocean 38(3) 395-429

Zhang X Harvey KD Hogg WD Yuzyk TR 2001 Trends in Canadian streamflow Water Ress Res 37(4) 987-998

Page 6: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques

les preacutecipitations solides annuelles changent peu bien qursquoune leacutegegravere baisse est

visible principalement lieacutee agrave des diminutions plus importantes au printemps et agrave

lrsquoautomne

la fraction de neige diminue annuellement

lrsquoeacutequivalent en eau de la neige est stable et la dureacutee du couvert nival a diminueacutee

En contrepartie notre analyse met en lumiegravere le manque important de donneacutees

drsquoobservations autant pour les variables de tempeacuteratures de preacutecipitations de neige au

sol que pour drsquoautres variables utiles telles que le vent et le deacutebit des riviegraveres Ces

observations sont neacutecessaires pour eacutevaluer de faccedilon plus robuste le potentiel des divers

jeux de donneacutees alternatives

Extrecircmes de preacutecipitations

Trois reacuteanalyses ERA CFSR et MERRA sont utiliseacutees pour produire des cartes de

preacutecipitations extrecircmes sur le territoire

les reacuteanalyses preacutesentent des biais parfois importants pour les valeurs de

preacutecipitations extrecircmes toutefois la distribution spatiale des valeurs des

reacuteanalyses colle tregraves bien au patron suggeacutereacute par les valeurs aux stations

lrsquoapplication drsquoun post-traitement visant agrave corriger les biais des reacuteanalyses a

permis une ameacutelioration sensible des reacutesultats

les hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations sur 1 jour avec une peacuteriode de

retour de 2 ans et de 20 ans preacutesentent un leacuteger gradient sud-nord sur le territoire

avec des valeurs moins abondantes sur lrsquoextrecircme nord selon les diffeacuterentes

combinaisons de reacuteanalyses

Bioclimats

Une mise agrave jour de la cartographie des bioclimats au nord du 55iegraveme parallegravele a eacuteteacute

effectueacutee avec des donneacutees de 1981 agrave 2010 et offre un portrait plus deacutetailleacute que celui

preacutesenteacute en 2001 qui eacutetait baseacute sur des donneacutees drsquoobservations aux stations pour la

peacuteriode 1966 agrave 1996

Les nouvelles cateacutegories aident agrave deacutecrire avec plus de preacutecision certains eacuteleacutements

climatiques et topographiques importants tels que la reacutegion montagneuse agrave la

frontiegravere du Labrador

La zone subpolaire a pris de lrsquoexpansion au nord tandis que la zone polaire est

moins eacutetendue

Les preacutecipitations sont plus importantes sur tout le territoire comparativement agrave

la carte drsquoorigine

Important agrave retenir

Bien que nous ayons produit de nombreuses cartes drsquoindicateurs et revu la distribution

des bioclimats pour le nord du Queacutebec il faut mettre les utilisateurs de cette information

en garde par rapport aux incertitudes associeacutees En effet les eacutecarts entre les reacuteanalyses

particuliegraverement pour les preacutecipitations liquides et sous forme de neige deacutemontrent agrave

quel point les incertitudes sur lrsquoinformation climatique du nord queacutebeacutecois demeurent

grandes Il nous est toujours impossible de favoriser lrsquoune ou lrsquoautre des reacuteanalyses

eacutetudieacutees en grande partie agrave cause du manque de donneacutees drsquoobservations qui pourraient

servir agrave valider les jeux de donneacutees Il faut donc utiliser lrsquoinformation preacutesenteacutee ici de

faccedilon prudente

Projet 20043

Projet 20043 viii

TABLE DES MATIEgraveRES

RENSEIGNEMENTS GEacuteNEacuteRAUX SUR LE PROJET II

REMERCIEMENTS III

SOMMAIRE EXEacuteCUTIF IV

TABLE DES MATIEgraveRES VIII

LISTE DES FIGURES X

LISTE DES TABLEAUX XIII

LISTE DES ABREacuteVIATIONS ET DES SIGLES XIV

CHAPITRE 1 INTRODUCTION 1

11 MISE EN CONTEXTE 1

12 OBJECTIFS 5

CHAPITRE 2 DONNEacuteES INDICATEURS CLIMATIQUES ET BIOCLIMATS 6

21 DONNEacuteES 6

22 INDICATEURS CLIMATIQUES 10

22 BIOCLIMATS 15

CHAPITRE 3 MEacuteTHODOLOGIE 19

31 PEacuteRIODE SEacuteLECTIONNEacuteE POUR LE CLIMAT DE REacuteFEacuteRENCE 19

32 SEacuteLECTION DES JEUX DE DONNEacuteES ndash TEMPEacuteRATURES ET PREacuteCIPITATIONS 19

321 Reacutesolution et vintage des jeux de donneacutees 19

322 Validation avec les donneacutees aux stations 20

33 SEacuteLECTION DES JEUX DE DONNEacuteES ndash COUVERT DE NEIGE 23

34 FORMATS DE PREacuteSENTATION DES INDICATEURS CLIMATIQUES 24

341 Cartographie 24

342 Tableau synthegravese et seacuteries temporelles 25

35 DISTRIBUTION DES BIOCLIMATS 25

CHAPITRE 4 REacuteSULTATS 26

Projet 20043

Projet 20043 ix

41 SEacuteLECTION DES JEUX DE DONNEacuteES ndash TEMPEacuteRATURES ET PREacuteCIPITATIONS 26

42 SEacuteLECTION DES JEUX DE DONNEacuteES ndash COUVERT DE NEIGE 28

43 DESCRIPTION DU CLIMAT DU PASSEacute REacuteCENT AU NUNAVIK 37

431 Tempeacuterature annuelle moyenne 40

432 Preacutecipitations totales annuelles 43

433 Longueur de la saison de croissance 46

434 Degreacutes-jours de croissance 51

435 Couvert de neige 54

44 BIOCLIMATS 58

CHAPITRE 5 EacuteTAT DES CONNAISSANCES DrsquoAUTRES VARIABLES CLIMATIQUES 61

51 LES VENTS 61

52 GLACES MARINES 63

53 REacuteGIME HYDRIQUE 65

CHAPITRE 6 EacuteVALUATION DU POTENTIEL DES REacuteANALYSES POUR LrsquoESTIMATION DES

INTENSITEacuteS DES PREacuteCIPITATIONS EXTREcircMES 68

CHAPITRE 7 DISCUSSION ET CONCLUSION 76

CHAPITRE 8 RECOMMANDATIONS 80

BIBLIOGRAPHIE 82

Projet 20043

Projet 20043 x

LISTE DES FIGURES

Figure 1 Stations meacuteteacuteorologiques du reacuteseau drsquoEnvironnement Canada pour lesquelles des donneacutees sont disponibles pour plus de 20 ans incluant lrsquoanneacutee 2010 3

Figure 2 Classification climatique du Queacutebec tireacutee de Gerardin et McKenney (2001) Notez que bien que la carte preacutesente 15 classes ces classes ont eacuteteacute regroupeacutees en 12 reacutegions climatiques selon la classification mondiale de Litynski 18

Figure 3 Distribution des 46 stations du reacuteseau MDDELCC disponibles dans la reacutegion agrave lrsquoeacutetude Seules les stations indeacutependantes en vert sont utiliseacutees pour la validation 22

Figure 4 Validation des donneacutees alternatives de tempeacuteratures mensuelles moyennes avec les donneacutees aux stations du MDDELCC Le lsquonrsquo indique le nombre de seacuteries observeacutees valides pour chaque jeu de donneacutees alternatives 30

Figure 5 Validation des donneacutees alternatives de preacutecipitations mensuelles moyennes avec les donneacutees aux stations du MDDELCC Le lsquonrsquo indique le nombre de seacuteries observeacutees valides pour chaque jeu de donneacutees alternatives 31

Figure 6 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion au nord approximativement du 59deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21 33

Figure 7 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 58deg et 59deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21 34

Figure 8 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 56deg et 58deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21 35

Figure 9 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 55deg et 56deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21 36

Figure 10 Le panneau du haut preacutesente la moyenne des tempeacuteratures moyennes annuelles (degC) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 41

Figure 11 Lrsquoeacutevolution des tempeacuteratures moyennes annuelles et mensuelles (degC) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 42

Figure 12 Le panneau du haut preacutesente la moyenne des preacutecipitations totales annuelles (mm) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 44

Projet 20043

Projet 20043 xi

Figure 13 Lrsquoeacutevolution des preacutecipitations totales annuelles et mensuelles (mm) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 45

Figure 14 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la longueur de la saison de croissance (jours) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2020 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 47

Figure 15 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date du deacutebut de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 48

Figure 16 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date de la fin de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 49

Figure 17 Lrsquoeacutevolution de la longueur du deacutebut et de la fin de la saison de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 50

Figure 18 Le panneau du haut preacutesente la moyenne du nombre annuel de degreacutes-jours de croissance calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 52

Figure 19 Lrsquoeacutevolution du nombre de degreacutes-jours annuel de de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 53

Figure 20 Le maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige (mm) calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg 55

Figure 21 La dureacutee du couvert de neige (seuil de 1 mm) calculeacutee agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg 56

Figure 22 Lrsquoeacutevolution du maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige du deacutebut de la fin et de la dureacutee de lrsquoenneigement calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra et de Brown-Derksen moyenneacutes pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 57

Figure 23 Classification des bioclimats eacutetablie sur la moyenne climatique de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFRS JRA55 MERRA) disponibles sur une grille de 50 km La classification suit les critegraveres eacutetablis par Litynski tels que preacutesenteacutes dans Gerardin et McKenney (2001) 60

Figure 24 Reacuteduction du couvert de glace ( par deacutecennie) pour la peacuteriode 1968-2010 dans lrsquoarctique canadien Seulement les tendances statistiquement significatives (α=005) sont montreacutees Adapteacutee de Derksen et al 2012 65

Projet 20043

Projet 20043 xii

Figure 25 Cartes du coefficient de la variabiliteacute temporelle des deacutebits annuels de 45 riviegraveres du Nord canadien pour (a) 1970ndash1990 (b) 1976ndash1996 (c) 1982ndash2002 et (d) 1970ndash2002 Les triangles pointant vers le haut (bas) indiquent une tendance positive (neacutegative) la taille des triangles indique lrsquoampleur du changement lorsque deacutetectable Les riviegraveres ameacutenageacutees par lrsquohomme (reacuteservoirs barrages diversion) sont indiqueacutees par des triangles vides 67

Figure 26 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses et aux stations 70

Figure 27 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations 72

Figure 28 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations 74

Figure 29 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 20 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations 75

Projet 20043

Projet 20043 xiii

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques observeacutees et interpoleacutees sur grille (tempeacuterature et preacutecipitation) 7

Tableau 2 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques de reacuteanalyses (tempeacuterature et preacutecipitation) 8

Tableau 3 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees interpoleacutees 9

Tableau 4 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees de reacuteanalyses 9

Tableau 5 Liste deacutefinition et formulation des indicateurs climatiques drsquointeacuterecirct 11

Tableau 6 Caracteacuteristiques sommaires de la classification de Litynski (tireacutees de Gerardin et McKenney 2001) 26

Tableau 7a Synthegravese des indicateurs climatiques agrave lrsquoeacutetude calculeacutes agrave partir des variables de tempeacuteratures et de preacutecipitations Les valeurs repreacutesentent la moyenne des quatre reacuteanalyses moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave de 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 lrsquoeacutecart-type de lrsquoensemble est donneacute entre parenthegraveses 38

Tableau 7 b Synthegravese des indicateurs climatiques relieacutes au couvert nival Les valeurs repreacutesentent la moyenne des jeux de donneacutees moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave du 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 Lrsquoeacutecart-type nrsquoest pas calculeacute eacutetant donneacute qursquoil nrsquoy a que deux jeux de donneacutees 40

Tableau 8 Liste et caracteacuteristiques des reacuteanalyses retenues 69

Tableau 9 Reacuteanalyse (ou paire de reacuteanalyses) offrant le meilleur accord avec les intensiteacutes aux stations apregraves post-traitement individuel (ou post-traitement par paire) 73

Projet 20043

Projet 20043 xiv

LISTE DES ABREacuteVIATIONS ET DES SIGLES

B2003 Brown 2003

CANGRD Canadian Gridded Temperature and Precipitation Anomalies

CFSR Climate Forecast System Reanalysis

CRU Climatic Research Unit

EC Environnement Canada

EEN Eacutequivalent en eau de la neige

ERA European ReAnalysis

GEV Generalized Extreme Value

GPCC Global Precipitation Climatology Centre

GPCP Global Precipitation Climatology Project

GISTEMP Goddard Institute for Space Studies Temperature Analysis

GlobSnow Global Snow Monitoring for Climate Research

HadCRU Hadley Center-Climatic Research Unit

JRA55 Japanese 55-year Reanalysis

MERRA Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications

MFFP Ministegravere des Forecircts de la Faune et des Parcs

MDDELCC Ministegravere du Deacuteveloppement durable de lrsquoEnvironnement et de la Lutte contre les Changements Climatiques

NARR North American Regional Reanalysis

NCEP National Centers for Environmental Prediction

NRCan Natural Resources Canda

20CR 20 th Century Reanalysis

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 1

CHAPITRE 1 INTRODUCTION

11 Mise en contexte

Le territoire nordique du Queacutebec possegravede un grand potentiel de deacuteveloppement

susceptible drsquoecirctre exploiteacute au cours des prochaines deacutecennies Pour bien encadrer ces

activiteacutes eacuteconomiques et les infrastructures qui les soutiennent il est important de

comprendre et caracteacuteriser le climat reacutegional actuel ainsi que son eacutevolution Ceci est aussi

primordial pour la protection de lrsquoenvironnement biophysique la peacuterenniteacute des

infrastructures existantes et lrsquoidentification des vulneacuterabiliteacutes socio-eacuteconomiques de la

reacutegion

Le changement du climat a deacutejagrave commenceacute agrave provoquer des impacts biophysiques

importants dans le nord du Queacutebec Une analyse approfondie de ces impacts est

preacutesenteacutee dans le livre publieacute par ArcticNet Le Nunavik et le Nunatsiavut de la science

aux politiques publiques (Allard et Lemay 2013) Par exemple un impact bien connu est

celui lieacute agrave la deacutegradation du pergeacutelisol et les conseacutequences pour les infrastructures (Allard

et Lemay 2013 chap6) La dynamique de la veacutegeacutetation est aussi en eacutevolution ceci devrait

se poursuivre dans le futur et entraicircner une augmentation de la couverture veacutegeacutetale et

de la hauteur drsquoespegraveces arbustives eacuterigeacutees (Allard et Lemay 2013 chap8) Les projections

climatiques futures suggegraverent la venue de nouveaux impacts par exemple lrsquoeacuterosion des

cocirctes associeacutee aux reacutegimes de tempecirctes qui provoquent une augmentation des risques

de surcotes les changements au reacutegime hydrologique avec une augmentation du deacutebit

annuel moyen (Guay et al 2015) ce qui pourrait entraicircner des impacts au niveau du

drainage dans les villages ainsi qursquoune augmentation des risques naturels

La modification de lrsquoenvironnement biophysique amplifie aussi les vulneacuterabiliteacutes socio-

eacuteconomiques les infrastructures existantes et agrave construire ont tregraves souvent un caractegravere

critique dans la reacutegion et leur deacutefaillance peut provoquer des conseacutequences graves pour

la population lrsquoaccegraves maritime accru gracircce au prolongement de la saison sans glace

pourrait exacerber des conflits drsquousage la gestion de lrsquoeau potable et des eaux useacutees

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 2

pourrait ecirctre complexifieacutee dans un contexte ougrave lrsquoenvironnement naturel change et

finalement le mode de vie et la culture des reacutesidents de la reacutegion tregraves deacutependants des

ressources et de lrsquoenvironnement naturel seront aussi affecteacutes

Lrsquoidentification et lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes lieacutees au climat de mecircme que la recherche

de solutions drsquoadaptation pour faire face agrave son changement requiegraverent des donneacutees sur

le climat reacutecent en premier lieu puis sur le climat futur Or pour caracteacuteriser le climat

reacutecent la disponibiliteacute de seacuteries de donneacutees drsquoobservations suffisamment longues et bien

reacuteparties sur le Queacutebec nordique srsquoavegravere un enjeu majeur En effet alors qursquoon peut

compter depuis longtemps sur un reacuteseau de stations meacuteteacuteorologiques relativement

dense dans le sud du Queacutebec celui du nord est peu dense et principalement localiseacute le

long de la cocircte (figure 1) Plusieurs projets de recherche sur le climat ont drsquoailleurs eacuteteacute

confronteacutes agrave ces lacunes Par exemple dans le livre drsquoArcticNet citeacute plus haut les analyses

climatiques des derniegraveres deacutecennies ont en grande partie eacuteteacute limiteacutees aux six stations

meacuteteacuteorologiques du reacuteseau drsquoEnvironnement Canada disponibles dans la reacutegion (Brown

et Lemay 2013)

Afin de pallier la rareteacute des observations dans la reacutegion nordique il est possible de

compter sur quelques jeux de donneacutees alternatifs soient les donneacutees interpoleacutees par

krigeage des stations existantes ainsi que les donneacutees de reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 3

Figure 1 Stations meacuteteacuteorologiques du reacuteseau drsquoEnvironnement Canada pour lesquelles des donneacutees sont disponibles pour plus de 20 ans incluant lrsquoanneacutee 2010

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 4

Le krigeage consiste agrave reacutegionaliser par interpolation spatiale une variable mesureacutee aux

stations meacuteteacuteorologiques par exemple la tempeacuterature en utilisant une autre variable

explicative par exemple lrsquoeacuteleacutevation La qualiteacute de ce type de donneacutees deacutepend du nombre

de stations meacuteteacuteorologiques et de le la qualiteacute de leurs donneacutees ainsi que de la meacutethode

drsquointerpolation Deux points sont importants ici Premiegraverement la reacutesolution spatiale de

ces types de donneacutees peut varier grandement reacutesultant en des grilles de quelques

kilomegravetres de cocircteacute agrave des centaines de kilomegravetres et il peut ecirctre difficile de trouver une

reacutesolution spatiale assez fine pour bien repreacutesenter le climat reacutegional Deuxiegravemement les

donneacutees sont disponibles sur diffeacuterentes eacutechelles de temps allant drsquoune base journaliegravere

agrave mensuelle La base mensuelle offre moins drsquoattrait puisqursquoelle limite la varieacuteteacute

drsquoindicateurs climatiques qui peuvent ecirctre estimeacutes plusieurs drsquoentre eux neacutecessitant des

donneacutees quotidiennes (par exemple cumul de degreacutes-jour longueur de saison de gel de

croissance etc)

La reacuteanalyse est une meacutethode qui consiste agrave combiner un modegravele de preacutevision

meacuteteacuteorologique et des observations existantes pour produire geacuteneacuteralement pour

lrsquoensemble du globe des archives drsquoun grand nombre de variables atmospheacuteriques et

oceacuteaniques sur des grilles agrave une reacutesolution temporelle de quelques heures pour plusieurs

deacutecennies du passeacute Ceci srsquoeffectue agrave lrsquoaide drsquoun modegravele de preacutevision meacuteteacuteorologique

ainsi qursquoun algorithme drsquoassimilation des donneacutees pour lesquels il importe de fixer des

reacutesolutions horizontale et verticale qui demeurent uniformes pour toute la peacuteriode

revisiteacutee De nouvelles sources drsquoobservations peuvent mecircme ecirctre inteacutegreacutees agrave la

proceacutedure ce qui permet drsquoameacuteliorer la repreacutesentation du climat Ce travail est

geacuteneacuteralement fait pour des peacuteriodes ougrave les reacuteseaux drsquoobservations sont varieacutes denses et

fiables Les reacuteanalyses offrent plusieurs avantages notamment elles peuvent couvrir

plusieurs deacutecennies elles sont souvent disponibles sur des reacutesolutions spatiales

relativement fines et avec des pas de temps journaliers (ou mecircme plus court)

Les donneacutees de reacuteanalyses diffegraverent entre elles sur plusieurs aspects Drsquoabord bien

qursquoelles integravegrent diffeacuterentes donneacutees drsquoobservations ces derniegraveres varient selon leur

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 5

provenance allant de radiosondages aeacuterologiques de stations meacuteteacuteorologiques de

surface de satellites de radars etc Leurs reacutesolutions tout comme leurs seacutelections

drsquoobservations varient eacutegalement Finalement les reacuteanalyses sont issues de modegraveles de

preacutevisions diffeacuterents qui nrsquoutilisent pas les mecircmes scheacutemas drsquoassimilation De maniegravere

geacuteneacuterale les variables pour lesquelles il nrsquoexiste pas drsquoobservations preacutesentent

potentiellement les plus grandes dispariteacutes car elles sont deacutetermineacutees uniquement par

le modegravele de preacutevision

Devant la disponibiliteacute des diffeacuterentes sources de donneacutees il est possible drsquoenvisager de

combiner les jeux de donneacutees afin de calculer une marge drsquoerreur autour du climat

nordique reacutecent et de le caracteacuteriser de maniegravere adeacutequate pour soutenir les analyses sur

les vulneacuterabiliteacutes les impacts et les strateacutegies drsquoadaptation aux changements climatiques

12 Objectifs

Le mandat drsquoOuranos pour ce projet eacutetait par conseacutequent centreacute sur la caracteacuterisation du

climat reacutecent sur le territoire nordique queacutebeacutecois au nord du 55e parallegravele en analysant

les jeux de donneacutees disponibles

Les objectifs speacutecifiques eacutetaient les suivants

1 Ameacuteliorer le niveau de connaissance du climat du Nunavik et de sa variabiliteacute

spatiale et temporelle

2 Produire des cartes et des tableaux synthegraveses du climat reacutecent pour diffeacuterents

indicateurs

3 Produire des cartes synthegraveses agrave fine eacutechelle exposant une seacutelection drsquoindicateurs

cleacutes

4 Identifier les zones ougrave les marges drsquoerreur sur la connaissance du climat reacutegional

sont les plus importantes

5 Eacutevaluer le potentiel des donneacutees alternatives (reacuteanalyses) pour lrsquoestimation des

quantiles de pluies extrecircmes

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 6

6 Fournir un eacutetat des connaissances sur drsquoautres variables drsquointeacuterecirct (reacutegime des

vents hydrologie et couvert de glace)

7 Proposer des recommandations pour des travaux subseacutequents

Il faut noter que tous les objectifs agrave lrsquoexception du cinquiegraveme eacutetaient sous la

responsabiliteacute du consortium Ouranos et sont abordeacutes en deacutetail dans le preacutesent rapport

Lrsquoobjectif drsquoeacutevaluer le potentiel des donneacutees alternatives (reacuteanalyses) pour lrsquoestimation

des quantiles de pluies extrecircmes eacutetait quant agrave lui confieacute agrave lrsquoeacutequipe de recherche drsquoAlain

Mailhot de lrsquoINRS-ETE Un compte-rendu des meacutethodes utiliseacutees et des principaux

reacutesultats est preacutesenteacute au chapitre 6 du preacutesent rapport alors que les informations plus

deacutetailleacutees font lrsquoobjet drsquoun document technique (Tome 1)

CHAPITRE 2 DONNEacuteES INDICATEURS CLIMATIQUES ET BIOCLIMATS

21 Donneacutees

Tel que mentionneacute plus haut un des principaux objectifs de ce projet eacutetait drsquoeacutevaluer la

possibiliteacute drsquoutiliser des jeux de donneacutees alternatifs soient les donneacutees de stations

meacuteteacuteorologiques interpoleacutees sur grilles ou les reacuteanalyses pour pallier au manque de

stations meacuteteacuteorologiques dans le nord queacutebeacutecois Plusieurs bases de donneacutees de

tempeacuteratures et de preacutecipitations offraient un potentiel elles sont preacutesenteacutees aux

tableaux 1 (donneacutees interpoleacutees sur grille) et 2 (reacuteanalyses) tandis que les tableaux 3 et

4 preacutesentent les jeux de donneacutees disponibles pour le couvert nival

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 7

Tableau 1 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques observeacutees et interpoleacutees sur grille (tempeacuterature et preacutecipitation)

Nom Peacuteriode Reacutesolution

spatiale Domaine Variables

Pas de temps

Reacutefeacuterences

CLIMATOLOGIE 1925-

preacutesent Observations Queacutebec

Tmax Tmin

Tmoy PCP Quotidien

MDDELCC 2014

CANGRD 1900-2010

50 km polaire steacutereacuteographi

que Canada

Tmoy

PCP Mensuel

Zhang et al 2000

CRU TS31 1901-

preacutesent 05deg lat-lon

global terrestre

Tmoy

PCP Mensuel

Harris et al 2013

Willmott-Matsuura

1900-2010

05deg lat-lon global

terrestre

Tmoy

PCP Mensuel

Willmott et Matsuura

1995

GPCC v6 1900-2010

05deg lat-lon global

terrestre PCP Mensuel

Schneider et al 2013

GPCP v2 1979-

preacutesent 25deg lat-lon global PCP Mensuel

Adler et al 2003

HadCRUT3v 1850-

preacutesent 5deg lat-lon global

Anomalie Tmoy

Mensuel Brohan et al

2006

CRUTEM4v 1850-

preacutesent 5deg lat-lon

global terrestre

Anomalie Tmoy

Mensuel Jones et al

2012

GISTEMP 1850-

preacutesent 1deg lat-lon global

Anomalie Tmoy

Mensuel Hansen et al

2010

NRCan 1950-2014

10 km Canada Tmoy

PCP Quotidien

Hutchinson et al 2009

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 8

Tableau 2 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques de reacuteanalyses (tempeacuterature et preacutecipitation)

Nom Peacuteriode Reacutesolution

spatiale Domaine Variables Reacutefeacuterences

NCEP2 1979-

preacutesent 25deg lat-lon Global TmoyPCP

Kanamitsu et al 2002

NARR 1979-

preacutesent 32 km

Ameacuterique du Nord

regional TmoyPCP

Mesinger et al 2006

MERRA 1979-

preacutesent 05deg lat

067deg lon Global TmoyPCP

Rienecker et al 2011

ERA-Interim 1979-

preacutesent 075deg lat-lon Global TmoyPCP

Dee et al 2011

ERA40 1958 -2002 125deg lat-lon Global TmoyPCP Uppala et al

2005

JRA25 1979-2007 125deg lat-lon Global TmoyPCP Onogi et al

2007

CFSR 1979-2009 ~38 km Global TmoyPCP Saha et al

2010

20CR 1871-2010 2deg lat-lon Global TmoyPCP Compo et al

2011

Note Tous ces jeux de donneacutees sont disponibles agrave un pas de temps quotidien

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 9

Tableau 3 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees interpoleacutees

Nom Peacuteriode Reacutesolution Domaine Pas de temps

Reacutefeacuterences

CLIMATOLOGIE 1965-2005 Observations Stations quotidien MDDELC 2014

B2003 1979-1997 30 km Ameacuterique du

nord quotidien

Brown et al 2003

GlobSnow 1979-2012 25 km Global quotidien Takala et al

2011

CMC snow depth analysis

1999-2012 30 km Heacutemisphegravere

nord quotidien

Brown et Brasnett 2010

Tableau 4 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees de reacuteanalyses

Nom Peacuteriode Reacutesolution Domaine Pas de temps Reacutefeacuterences

MERRA 1980-2012 75 km-

reacuteanalyse Global quotidien

Rienecker et al 2011

ERA-interim 1980-2012 75 km-

reacuteanalyse Global quotidien

Dee et al 2011

CFSR 1979-2009 ~38 km Global quotidien Saha et al 2010

NCEP reconstruction

1948-2004

50 km polaire

steacutereacuteographique

Queacutebec quotidien Brown 2010

Brown-Derksen 1979-2012 75 km

reacuteanalyse (ERA-interim)

Heacutemisphegravere nord (nord

du 30deg) quotidien

Brown et Derksen (2013)

Liston-Hiemstra 1979-2009 10 km x 10 km

Heacutemisphegravere nord (nord du 50degN)

quotidien Liston et Hiemstra

(2011)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 10

Il faut preacuteciser que les deux derniers jeux de donneacutees du tableau 4 (Brown-Derksen et

Liston-Hiemstra) diffegraverent des autres reacuteanalyses agrave lrsquoeacutetude car elles utilisent en fait une

reacuteanalyse afin de piloter un modegravele de neige La seacuterie Brown-Derksen utilise la reacuteanalyse

ERA-Interim comme pilote tandis que la seacuterie Liston-Hiemstra utilise MERRA

22 Indicateurs climatiques

La caracteacuterisation du climat au nord de 55deg est baseacutee sur les variables de tempeacuteratures

preacutecipitations et neige au sol auxquelles srsquoajoute un grand nombre drsquoindicateurs

climatiques calculeacutes agrave partir des trois variables de base Ces indicateurs permettent de

faire des liens entre le climat et des probleacutematiques appliqueacutees Notons qursquoune premiegravere

liste de variables et drsquoindicateurs a eacuteteacute eacutetablie dans la proposition de projet en

collaboration avec le MFFP et le comiteacute de suivi alors que de nouveaux indicateurs se

sont ajouteacutes en cours de projet Ces ajouts sont le fruit drsquoeacutechanges avec certains membres

du comiteacute de suivi et collaborateurs du projet Le tableau 5 preacutesente tous les indicateurs

agrave lrsquoeacutetude ainsi que leurs deacutefinitions et les formules utiliseacutees pour les calculer

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 11

Tableau 5 Liste deacutefinition et formulation des indicateurs climatiques drsquointeacuterecirct

Indicateur Deacutefinition Formule

Tempeacuterature moyenne annuelle

Moyenne annuelle des tempeacuteratures moyennes

quotidiennes

Tmoyann = N

TmoyN

i

j

Tmoyj Tempeacuterature moyenne de chaque journeacutee (j)

N Nombre de jours dans une anneacutee

Tempeacuterature moyenne mensuelle

Moyenne mensuelle des tempeacuteratures moyennes

quotidiennes

Tmoymois= Nmen

TmoyNmen

i

j

Tmoyj Tempeacuterature moyenne de chaque journeacutee (j)

Nmois Nombre de jours dans un mois

Deacutebut de la saison sans gel (printanier)

Le premier jour suivant lrsquohiver ougrave la tempeacuterature minimale quotidienne est infeacuterieure ou eacutegale agrave un seuil de

tempeacuterature geacutelive Tgel selon une moyenne mobile de 10 jours

DDGTgel = max jTminj le Tgel

Tgel =0 degC

Fin de la saison sans gel (automnal)

Le premier jour de lrsquoautomne ougrave la tempeacuterature minimale quotidienne est infeacuterieure ou eacutegale agrave un seuil de

tempeacuterature geacutelive Tgel selon une moyenne mobile de 10 jours

DPGTgel = min jTminj le Tgel

Tgel =0 degC

Longueur de la saison sans gel

Le nombre de jours entre le premier et le dernier gel de lrsquoanneacutee

(voir 2 deacutefinitions preacuteceacutedentes) selon un seuil Tgel

LSsgel = DPGTgel ndash DDGTgel

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 12

Nombre mensuel de gel-deacutegel

Les journeacutees avec un eacuteveacutenement de geldeacutegel sont celles ougrave la

tempeacuterature oscille autour de 0 ˚C en 24 heures Plus speacutecifiquement

un eacuteveacutenement quotidien de gel-deacutegel est observeacute lorsque Tmin de la journeacutee est infeacuterieure agrave 0 ˚C et Tmax de la mecircme journeacutee est supeacuterieure

agrave 0 ˚C

Gel-Deacutegelmois=

)C0()C01 (

iTneti

iTx

Nmois

Txi Tempeacuterature maximum quotidienne pour une peacuteriode de 24 heures

Tni Tempeacuterature minimum quotidienne pour une peacuteriode de 24 heures

i une journeacutee donneacutee

Nmois Nombre de jours dans un mois

Degreacutes jours de de gel et de deacutegel mensuel

Cumul du nombre de degreacutes au-dessus de 0 ˚C et cumul du nombre de degreacutes-jours au-dessous de 0 ˚C

DJDGmois=

Nmois

iTbaseiTmoy

10

DJGmois=

Nmois

iiTmoyTbase

10

Tmoyi Tempeacuterature moyenne du jour i

Tbase Tempeacuterature de base (0 degC)

i une journeacutee donneacutee

Nmois Nombre de jours dans un mois

Degreacutes-jours de croissance

Lrsquoeacutecart en degreacutes Celsius qui seacutepare la tempeacuterature moyenne

quotidienne drsquoune valeur de base de 5˚C Si la valeur est eacutegale ou

infeacuterieure agrave 5˚C la journeacutee agrave zeacutero degreacute-jour de croissance Les

valeurs quotidiennes de degreacute-jours sont cumuleacutees sur une base

annuelle

DJC = )365

15(

iTbaseiTmoyMas

DJC Le nombre total de degreacutes-jours de croissance par anneacutee

Tmoyi La tempeacuterature moyenne du jour i

Tbase La tempeacuterature de base de 5degC

i une journeacutee donneacutee

Deacutebut de la saison de croissance

La saison de croissance deacutebute lorsque la tempeacuterature

quotidienne moyenne est eacutegale ou supeacuterieure agrave 5 degC pendant 5 jours conseacutecutifs agrave partir du 1er mars

(Cette deacutefinition est utiliseacutee pour deacutefinir les bioclimats du Queacutebec)

DSC = min jTC5j gt 5 degC

1198791198625119895 = (119879119898119900119910(119895 minus 4) +119879119898119900119910(119895 minus 3) + 119879119898119900119910(119895 minus 2) +

119879119898119900119910(119895 minus 1) + 119879119898119900119910119895)5

j jour julien 60

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 13

TC5 tempeacuterature quotidienne au-dessus de 5degC

Fin de la saison de croissance

La saison de croissance se termine quand la tempeacuterature quotidienne

moyenne est infeacuterieure agrave -2 degC agrave partir du 1er aoucirct (Cette deacutefinition

est utiliseacutee pour deacutefinir les bioclimats du Queacutebec)

FSC = Fin de la saison de croissance

FSC = min kTk lt -2 degC

k jour julien 213

Longueur de la saison de croissance

Voir les deux deacutefinitions preacuteceacutedentes

LSC = DSC - FSC

LSC La longueur de la saison de croissance

DSC = Deacutebut de la saison de croissance

FSC = Fin de la saison de croissance

Peacuteriode ougrave la tempeacuterature oscille autour de 0 degC

Nombre de jours ougrave la tempeacuterature passe au-dessus et au-dessous de

zeacutero durant les peacuteriodes qui preacutecegravedent et qui suivent une

peacuteriode de gel en continu (soit agrave lrsquoautomne et au printemps) La peacuteriode de gel en continu est

deacutefinie comme la peacuteriode la longue de lrsquoanneacutee (juillet agrave juillet) ougrave une moyenne mobile de 30 jours des tempeacuteratures reste sous un seuil

de 0 degC

Automne

Automn0 = DGdcont - DPGTgel

Printemps

Print0 = DDGTgel - DGfcont

DPGTgel = Date du premier gel agrave lrsquoautomne

DDGTgel = Date du dernier gel au printemps

DGdcont = Date du deacutebut du gel en continu

DGfcont = Date de la fin du gel en continu

Tgel = 0 degC

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 14

Quantiteacute de preacutecipitations annuelles

Accumulation des preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui

tombent sous forme de pluie et de neige au courant drsquoune anneacutee

Ptotalesann = N

j

jPt

Ptj Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de pluie

et de neige

N le nombre total de jours dans une anneacutee

Quantiteacute de preacutecipitations mensuelles

Accumulations de preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui

tombent sous forme de pluie et de neige au courant drsquoun mois

Ptotalesmois = Nmen

j

jPt

Pti Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de pluie

et de neige

Nmois le nombre total de jours dans un mois

Quantiteacute de preacutecipitations liquides et solides mensuelles

Accumulations de preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui

tombent sous forme de pluie ou de neige au courant drsquoun mois

Pliquidemois = Nmen

j

jPl

Psolidemois = Nmen

j

jPs

Pli Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de pluie

Pli Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de neige

Nmois le nombre total de jours dans un mois

Type de preacutecipitation (fraction neige)

Preacutecipitations quotidiennes (mm) annuelles totales qui tombent sous

forme de neige par rapport aux preacutecipitations quotidiennes (mm)

annuelles totales

Fractioneauneige =

N

j

j

N

j

j

Ptotales

Pneige

Ptotalesj Preacutecipitations quotidiennes totales en mm

Pneigej Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme

de neige

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 15

N le nombre total de jours dans une anneacutee

Deacutebut du couvert de neige

Premier jour ougrave lrsquoeacutepaisseur de la neige accumuleacutee au sol est au-

dessus drsquoun seuil donneacute

DCneige = min jNsol gtNdeacutebut

Ndeacutebut 5 mm en EEN

Fin du couvert de neige

Premier jour ougrave lrsquoeacutepaisseur de la neige accumuleacutee au sol est en

dessous drsquoun seuil donneacute apregraves le 1er mars

FCneige = max jNsol ltNfin

Nfin 5 mm en EEN

Dureacutee du couvert de neige

Nombre de jours entre le deacutebut et la fin du couvert de neige

LDCneige = DCneige ndash FCneige

Maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige (EEN)

Lrsquoeacutequivalent en eau de lrsquoaccumulation maximale de neige

durant une anneacutee

EENmax = max(Pneige Densiteacuteneige)

Pneige = Preacutecipitations de neige

Densiteacuteneige = Densiteacute de la neige soit la masse de la neigevolume occupeacute

(souvent 10 aux stations)

22 Bioclimats

Une bonne information cartographique drsquoun territoire est un outil souvent indispensable

afin de proceacuteder agrave lrsquoameacutenagement de ce territoire et eacutevaluer ses capaciteacutes et sensibiliteacutes

eacutecologiques Au Queacutebec trois principales ressources sont disponibles agrave cette fin La

premiegravere est le cadre eacutecologique de reacutefeacuterence (CER) du ministegravere du Deacuteveloppement

durable de lrsquoEnvironnement et de la Lutte contre les changements climatiques

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 16

(MDDELCC) aussi communeacutement appeleacute le cadre eacutecologique du Queacutebec (CERQ1) Il srsquoagit

drsquoune classification cartographique fondeacutee principalement sur les formes de terrains sur

leur organisation spatiale et sur la configuration du reacuteseau hydrographique Ces variables

eacutecologiques sont dites permanentes crsquoest-agrave-dire qursquoelles ne changent pas ou tregraves peu

dans le temps La deuxiegraveme est le systegraveme hieacuterarchique de classification eacutecologique du

territoire du MFFP (httpswwwmffpgouvqccaforetsinventaireinventaire-zones-

cartejsp) Cette cartographie deacutetaille les diffeacuterentes zones de veacutegeacutetation du territoire

queacutebeacutecois

Une troisiegraveme ressource particuliegraverement utile pour la planification du territoire est la

cartographie des bioclimats du Queacutebec (Gerardin et McKenney 2001) Il existe plusieurs

classifications mondiales des bioclimats celle utiliseacutee au Queacutebec est baseacutee sur la meacutethode

de Litynski (1988) fondeacutee sur la tempeacuterature moyenne annuelle (C) les preacutecipitations

totales annuelles (mm) et la dureacutee de la saison de croissance (jours) Une seule

cartographie des bioclimats du Queacutebec a eacuteteacute effectueacutee jusqursquoici soit en 2001 par Gerardin

et McKenney2 Cet exercice reposait sur une interpolation spatiale de donneacutees

climatiques des stations meacuteteacuteorologiques du MDDELCC pour la peacuteriode 1966-1996

Gerardin et McKenney ont en premier lieu effectueacute une cateacutegorisation du climat

queacutebeacutecois baseacutee sur neuf variables climatiques reacutesultant en une classification en 15

reacutegions climatiques (figure 2) Agrave la suite de cette classification un regroupement a eacuteteacute

effectueacute agrave lrsquoaide de trois variables climatiques selon la classification mondiale de Litynski

reacutesultant en un deacutecompte final de 12 classes preacutesenteacutees en haut agrave gauche sur la figure 2

La reacutevision de la carte des bioclimats dans le cadre du preacutesent projet permettra non

seulement drsquoactualiser la classification avec une information climatique plus reacutecente

tenant compte de lrsquoeacutevolution du climat (1981-2010) mais aussi drsquoinclure de nouvelles

sources de donneacutees qui pourraient permettre de raffiner la distribution des bioclimats

1 Pour en savoir plus sur le CER voir le site httpwwwmddelccgouvqccabiodiversitecadre-ecologiquerapportscer_partie_1pdf 2 Pour en savoir plus sur la classification climatique du Queacutebec voir le site httpwwwmddelccgouvqccachangementsclassification

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 17

Quatre bioclimats sont identifieacutes pour la reacutegion agrave lrsquoeacutetude au nord du 55deg La zone la plus

au nord est caracteacuteriseacutee par des tempeacuteratures polaires (-94 agrave -60 degC) un reacutegime de

preacutecipitations semi-aride (250 agrave 469 mm) et une saison de croissance tregraves courte (90 agrave

119 jours) La zone la plus au sud du Nunavik est caracteacuteriseacutee par des tempeacuteratures

subpolaires froides (-59 agrave -15 degC) par des preacutecipitations modeacutereacutees (470 agrave 799 mm) et

par une saison de croissance tregraves courte (90 agrave 119 jours) La troisiegraveme zone qui se situe

dans la portion est de la zone drsquoeacutetude en bordure avec le Labrador est caracteacuteriseacutee par

des tempeacuteratures polaires (-94 agrave -60 degC) par un reacutegime de preacutecipitations modeacutereacutees (470

agrave 799 mm) et par une saison de croissance courte (120 agrave 149 jours)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 18

Figure 2 Classification climatique du Queacutebec tireacutee de Gerardin et McKenney (2001) Notez que bien que la carte preacutesente 15 classes ces classes ont eacuteteacute regroupeacutees en 12 reacutegions climatiques selon la classification mondiale de Litynski

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 19

CHAPITRE 3 MEacuteTHODOLOGIE

31 Peacuteriode seacutelectionneacutee pour le climat de reacutefeacuterence

La peacuteriode de temps retenue dans cette eacutetude pour deacutecrire le climat de reacutefeacuterence du

Nunavik va de 1981 agrave 2010 Ce choix deacutecoule en partie du fait que les donneacutees de

reacuteanalyses seacutelectionneacutees ne sont disponibles qursquoagrave compter de 1979 (tableau 2) De plus

cette peacuteriode repreacutesente lrsquohorizon temporel sur lequel les normales climatiques sont

maintenant calculeacutees selon les recommandations de lrsquoOrganisation Meacuteteacuteorologique

Mondiale (OMM) Elle est par exemple utiliseacutee par le MDDELCC pour cartographier les

normales climatiques du Queacutebec qui sont disponibles en ligne sur le site de surveillance

du climat (httpwwwmddelccgouvqccaclimatnormales )

32 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash tempeacuteratures et preacutecipitations

Le premier objectif de ce projet eacutetait drsquoeacutevaluer la pertinence et lrsquoutiliteacute des diffeacuterents jeux

de donneacutees disponibles sur la reacutegion du Nunavik Les jeux de donneacutees diffegraverent entre

autres par leurs reacutesolutions temporelles et spatiales et certaines drsquoentre elles pouvaient

srsquoaveacuterer moins inteacuteressantes pour une analyse du climat sur le nord du Queacutebec De plus

la repreacutesentativiteacute des donneacutees par rapport aux stations drsquoobservations nrsquoest pas

forceacutement eacutequivalente et elle se devait drsquoecirctre eacutevalueacutee agrave la piegravece La seacutelection finale des

jeux de donneacutees pour lrsquoanalyse et la cartographie des indicateurs srsquoest faite en deux

grandes eacutetapes

321 Reacutesolution et vintage des jeux de donneacutees

Premiegraverement les donneacutees sur des grilles ayant des tuiles de plus de 100 km de cocircteacute ont

eacuteteacute eacutelimineacutees puisqursquoune telle reacutesolution geacutenegravere seulement deux ou trois tuiles sur la

reacutegion agrave lrsquoeacutetude ce qui srsquoavegravere tregraves peu avantageux comparativement aux jeux de donneacutees

agrave plus fine reacutesolution Cette eacutetape a conduit agrave lrsquoeacutelimination des donneacutees interpoleacutees

suivantes GPCP v2 HadCRUT3v CRUTEM4v GISTEMP ainsi que des reacuteanalyses NCEP2 et

20CR Deuxiegravemement la seacuterie GPCCv6 qui nrsquooffre que des donneacutees de preacutecipitations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 20

mensuelles a aussi eacuteteacute retireacutee compte tenu du faible nombre drsquoindices climatiques

drsquointeacuterecirct pouvant ecirctre calculeacutes avec ces donneacutees

Suite agrave ce premier tri nous avons retrancheacute les donneacutees de reacuteanalyses provenant

drsquoanciennes versions Ce faisant la seacuterie NARR a eacuteteacute eacutelimineacutee car elle est maintenant

remplaceacutee par la seacuterie CFSR On note que le jeu de donneacutees NCEP2 deacutejagrave eacutelimineacute agrave cause

de sa reacutesolution spatiale est aussi doreacutenavant remplaceacute par CFSR Le jeu de donneacutees

ERA40 est aussi eacutelimineacute puisqursquoil repreacutesente une version anteacuterieure agrave la seacuterie ERA-Interim

et qursquoil offre une couverture de donneacutees plus discontinue ainsi qursquoune reacutesolution

grossiegravere lorsque compareacute agrave la version plus reacutecente (Rapaic et al 2015) Enfin le jeu de

donneacutees JRA25 a eacuteteacute remplaceacute par une version plus reacutecente soit JRA55

322 Validation avec les donneacutees aux stations

Lrsquoeacutetape finale de seacutelection des jeux de donneacutees consistait agrave valider chacun des jeux de

donneacutees avec les donneacutees aux stations meacuteteacuteorologiques du reacuteseau CLIMATOLOGIE du

MDDELCC

Pour cette comparaison des donneacutees quotidiennes de tempeacuteratures et de preacutecipitations

eacutetaient disponibles pour 46 stations (figure 3) Parmi cet ensemble les donneacutees de quatre

stations sont partageacutees avec Environnement Canada et sont utiliseacutees pour construire les

fichiers de donneacutees interpoleacutees (ex CANDGRD et NRCan) Par conseacutequent elles ne

peuvent pas ecirctre consideacutereacutees indeacutependantes de ces jeux de donneacutees et ecirctre utiliseacutees

comme critegravere de validation

Bien que les donneacutees quotidiennes de 42 stations meacuteteacuteorologiques demeuraient

disponibles plusieurs seacuteries nrsquoeacutetaient pas complegravetes et ne couvraient pas neacutecessairement

les mecircmes anneacutees Des critegraveres de seacutelection ont ducirc ecirctre imposeacutes afin de trouver des seacuteries

aux stations dites laquovalidesraquo Le premier critegravere consistait agrave conserver uniquement les

anneacutees ayant moins de 20 de donneacutees manquantes pour une peacuteriode drsquoenregistrement

annuelle Ensuite une seacuterie valide a eacuteteacute deacutefinie comme une seacuterie ayant au moins dix

anneacutees valides qursquoelles soient conseacutecutives ou non et qui recoupaient les anneacutees

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 21

disponibles pour les diffeacuterents jeux de donneacutees Le but eacutetait de maximiser le nombre de

seacuteries aux stations qui pouvait ecirctre utiliseacute pour la validation La reacutesultante est donc un

ensemble de stations ayant des seacuteries valides speacutecifiques agrave chacun des jeux de donneacutees

interpoleacutees et de reacuteanalyses En effet le nombre de seacuteries valides nrsquoest pas

neacutecessairement le mecircme pour chacune des stations et il diffegravere aussi deacutependamment du

jeu de donneacutees avec lequel les seacuteries valides sont compareacutees

Une fois les seacuteries valides obtenues elles ont eacuteteacute compareacutees au point de grille le plus pregraves

pour chacun des jeux de donneacutees alternatives Trois indicateurs couramment utiliseacutes pour

comparer des donneacutees de stations agrave des donneacutees alternatives ont eacuteteacute calculeacutes Le premier

est le coefficient de correacutelation (r) le deuxiegraveme est lrsquoerreur quadratique moyenne (Root

Mean Square Error RMSE) et le troisiegraveme est lrsquoeacutecart-type normaliseacute soit lrsquoeacutecart-type du

jeu de donneacutees diviseacute par lrsquoeacutecart-type des donneacutees stations (σjeuσstation) Les

comparaisons sont faites agrave partir des valeurs de tempeacuteratures et de preacutecipitations

mensuelles moyennes

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 22

Figure 3 Distribution des 46 stations du reacuteseau MDDELCC disponibles dans la reacutegion agrave lrsquoeacutetude Seules les stations indeacutependantes en vert sont utiliseacutees pour la validation

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 23

33 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash couvert de neige

Lrsquoanalyse des bases de donneacutees du couvert nival nrsquoa pas suivi exactement la mecircme

meacutethodologie que celle utiliseacutee pour les donneacutees de tempeacuteratures et de preacutecipitations

Le premier tri baseacute sur la reacutesolution spatiale et temporelle des jeux de donneacutees est resteacute

le mecircme Ce processus a permis drsquoeacuteliminer la seacuterie NCEP disponible sur une grille de

200 km De plus les seacuteries B2003 HQ et CMC (snow depth analysis) ont eacuteteacute eacutelimineacutees ducirc

au manque de donneacutees sur la peacuteriode de reacutefeacuterence agrave lrsquoeacutetude

Lrsquoeacutetape consistant agrave comparer les jeux de donneacutees sur grille aux donneacutees aux stations nrsquoa

pas eacuteteacute effectueacutee pour le couvert de neige car il a eacuteteacute deacutemontreacute que ce dernier est

beaucoup trop heacuteteacuterogegravene sur le territoire (Mudryk et al 2015) Autrement dit une

valeur agrave une station ne peut repreacutesenter adeacutequatement une valeur moyenneacutee sur un

point de grille car lrsquoaccumulation de neige peut varier de faccedilon tregraves importante sur

quelques megravetres La validation des donneacutees sur grille devrait ainsi reposer sur plusieurs

mesures agrave lrsquointeacuterieur drsquoun point de grille chose impossible dans le cas preacutesent

De plus dix stations de reacuteseau du MDDELCC offraient des donneacutees de neige sur le

territoire agrave lrsquoeacutetude Par contre de ces dix stations seulement deux stations avaient des

seacuteries disponibles qui 1) correspondaient aux mecircmes anneacutees que celles disponibles dans

les jeux de donneacutees Liston-Hiemstra et Brown-Derksen et 2) remplissaient les critegraveres de

donneacutees valides eacutetablies soit de conserver uniquement les anneacutees ayant moins de 20

de donneacutees manquantes pour une peacuteriode drsquoenregistrement annuelle et de deacutefinir une

seacuterie valide comme ayant au moins dix anneacutees valides Il eacutetait par conseacutequent tregraves difficile

de valider les jeux de donneacutees avec les donneacutees aux stations

Mudryk et al (2015) propose cependant une autre approche adopteacutee ici qui consiste agrave

comparer les reacuteanalyses entre elles afin drsquoeacutevaluer leurs similitudes et les eacutecarts entre leurs

valeurs respectives Ceci permet drsquoeacuteliminer les reacuteanalyses qui preacutesentent des eacutecarts trop

importants face aux autres On obtient au final un ensemble de jeux de donneacutees pouvant

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 24

ecirctre utiliseacute pour caracteacuteriser la neige sur le territoire Il faut toutefois noter que faute

drsquoobservations terrains suffisantes lrsquoaccord entre les jeux de donneacutees ne veut pas

forceacutement dire qursquoils repreacutesentent plus adeacutequatement la reacutealiteacute

La comparaison entre les jeux de donneacutees conserveacutes de la liste drsquoorigine (GlobSnow

MERRA ERA-Interim CFSR Brown-Derksen et Liston-Hiemstra) a eacuteteacute effectueacutee en

analysant les seacuteries temporelles annuelles des quatre indicateurs climatiques relieacutes agrave la

neige choisis pour ce projet soit lrsquoeacutequivalent en eau de la neige le deacutebut la fin et la dureacutee

de lrsquoenneigement Les seacuteries temporelles de ces variables sont compareacutees pour les

diffeacuterentes reacutegions bioclimatiques identifieacutees agrave travers ce projet (voir sections 35 et 44)

Lrsquoagreacutegation spatiale des donneacutees a eacuteteacute faite parce que la qualiteacute des bases de donneacutees

de neige est tregraves heacuteteacuterogegravene dans le nord Il faut rappeler que les reacuteanalyses assimilent

les donneacutees aux stations et que celles-ci sont tregraves rares sur lrsquoextrecircme nord du territoire

(voir section 11) En analysant les jeux de donneacutees par bioclimats il nous eacutetait possible

de mieux eacutevaluer lrsquoampleur de ce problegraveme

34 Formats de preacutesentation des indicateurs climatiques

341 Cartographie

Un des livrables principaux de ce projet eacutetait la production de cartes pour les indicateurs

climatiques drsquointeacuterecirct Lrsquointerpolation des indicateurs a eacuteteacute faite sur une grille commune

de 50 km un compromis adeacutequat entre les reacutesolutions des jeux de donneacutees retenus

Suite agrave une consultation aupregraves des membres du comiteacute de suivi du projet il a eacuteteacute deacutecideacute

que les cartes preacutesenteraient les moyennes des jeux de donneacutees seacutelectionneacutes Afin

drsquoillustrer les marges drsquoerreur autour de la moyenne nous preacutesentons aussi des cartes

des eacutecarts-types entre les jeux de donneacutees Il faut noter que lrsquoajout des cartes drsquoeacutecarts-

types a fait lrsquoobjet de nombreuses discussions avec le comiteacute de suivi Il est clair que cette

information peut paraicirctre complexe par contre il nous apparaissait primordial de

preacutesenter les divergences entre les jeux de donneacutees afin de bien appreacutecier lrsquoincertitude

associeacutee aux cartes produites

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 25

Les cartes ont eacuteteacute preacutepareacutees selon les recommandations de la direction geacuteneacuterale de

lrsquoinformation geacuteographique du Ministegravere de lrsquoEacutenergie et des Ressources naturelles

(MERN) Toutes les donneacutees ayant servi agrave produire les cartes du projet ont eacuteteacute transfeacutereacutees

au MFFP ainsi qursquoau MERN sous forme de fichiers SIG

342 Tableau synthegravese et seacuteries temporelles

En compleacutement aux cartes produites dans le projet un tableau synthegravese ainsi que des

figures preacutesentant les valeurs annuelles des variables et indicateurs climatiques ont eacuteteacute

preacutepareacutes Le tableau synthegravese collige les reacutesultats de tous les indicateurs pour lrsquoensemble

de la reacutegion agrave lrsquoeacutetude et donne une vue drsquoensemble du climat de lrsquohorizon 1981-2020 au

nord du 55deg Pour chaque indice climatique le tableau preacutesente une moyenne des jeux

de donneacutees seacutelectionneacutes ainsi que lrsquoeacutecart-type entre les jeux de donneacutees Quant aux

figures elles illustrent les valeurs annuelles des indicateurs climatiques moyenneacutees sur la

reacutegion agrave lrsquoeacutetude et ce pour chaque jeu de donneacutees moyenneacutees Ces figures permettent

drsquoappreacutecier la variabiliteacute interannuelle ainsi que lrsquoeacutevolution des indicateurs dans le temps

35 Distribution des bioclimats

La distribution des bioclimats est revue par le preacutesent projet afin de tenir compte des

donneacutees climatiques plus reacutecentes et permettant potentiellement de mieux caracteacuteriser

les patrons spatiaux du climat nordique queacutebeacutecois Bien qursquoune autre classification

climatique mondiale aurait pu ecirctre utiliseacutee pour revoir la distribution des bioclimats du

Queacutebec soit celle de Koumlppen-Geiger (par exemple Kottek et al 2006) il a eacuteteacute jugeacute plus

pertinent de revoir les bioclimats du Queacutebec en utilisant la classification de Litynski

utiliseacutee par Gerardin et McKenney (2001) (figure 2) Cette derniegravere offre lrsquoavantage de

tenir compte de variables de type plus biologique ou eacutecologique comme la longueur de la

saison de croissance un eacuteleacutement jugeacute important dans la planification territoriale De plus

la conservation de la meacutethode anteacuterieure permettra de comparer plus facilement la

nouvelle distribution avec la preacuteceacutedente

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 26

La meacutethodologie adopteacutee par Litynski (1988) est fondeacutee sur trois variables et indicateurs

climatiques soit la tempeacuterature moyenne annuelle les preacutecipitations totales annuelles

et la longueur de la saison de croissance Les cateacutegories utiliseacutes sont les mecircmes que celles

preacutesenteacutees agrave la figure 2 et repris au tableau 6

Les bases de donneacutees utiliseacutees sont celles deacutecrites agrave la section 31 La cartographie

individuelle des trois variables drsquointeacuterecirct est reacutealiseacutee sur une grille de 50 km de cocircteacute (tel

qursquoexpliqueacute agrave la section 341) Une classe de tempeacuterature de preacutecipitation et de saison

de croissance est ensuite attribueacutee agrave chaque point de grille selon les valeurs preacutesenteacutees

au tableau 6

Tableau 6 Caracteacuteristiques sommaires de la classification de Litynski (tireacutees de Gerardin et McKenney 2001)

Tempeacuterature (C) Preacutecipitation (mm) Saison de croissance (jours)

P polaire -94 agrave -60 SA semi-aride 250 agrave 469 TC tregraves courte

90 agrave 119

SpF subpolaire froide

-59 agrave -15 M modeacutereacutee 470 agrave 799 C courte 120 agrave 149

Sp subpolaire -14 agrave 19 SH subhumide

800 agrave 1359 M moyenne 150 agrave 179

SpD subpolaire douce

20 agrave 45 H humide gt1360 L longue 180 agrave 209

M modeacutereacutee 46 agrave 66

CHAPITRE 4 REacuteSULTATS

41 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash tempeacuteratures et preacutecipitations

Les figures 4 et 5 preacutesentent les reacutesultats de validation entre les donneacutees aux stations du

MDDELCC et les jeux de donneacutees alternatives Chaque ligne de couleur repreacutesente la

comparaison entre une seacuterie valide drsquoune station indeacutependante et la seacuterie du point de

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 27

grille le plus pregraves tireacute du jeu de donneacutees alternatives les lignes noires repreacutesentent la

combinaison parfaite (correacutelation de 1 RMSE de 0 et eacutecart-type normaliseacute de 1)

Pour les tempeacuteratures mensuelles moyennes (figure 4) les comparaisons entre les huit

jeux de donneacutees soit interpoleacutees ou de reacuteanalyses sont sensiblement similaires En effet

plusieurs lignes de couleurs se retrouvent tregraves pregraves (sinon par-dessus) la ligne noire de

correacutelation parfaite Il nrsquoy a que quelques stations ougrave les erreurs (RMSE) sont plus eacuteleveacutees

les correacutelations sont plus faibles et lrsquoeacutecart-type normaliseacute est plus petit (une indication

que le jeu de donneacutees sous-estime la variance) ou plus grand (une indication que le jeu

de donneacutees surestime la variance) Toutefois il faut noter que le nombre de stations

indeacutependantes ayant des seacuteries valides pour cette variable est tregraves faible il varie entre

n=6 et n=8

Pour les preacutecipitations mensuelles moyennes (figure 5) les similitudes entre les donneacutees

aux stations du MDDELCC et les jeux de donneacutees alternatives sont moins eacuteleveacutees tel que

le montrent les plus faibles correacutelations les plus grandes erreurs RMSE et le plus grand

nombre drsquoeacutecarts normaliseacutes qui diffegravere de 1 Ceci nrsquoest pas tregraves surprenant eacutetant donneacute

que les preacutecipitations preacutesentent geacuteneacuteralement une plus grande variabiliteacute spatiale que

les tempeacuteratures En drsquoautres mots la similitude entre les preacutecipitations agrave une station et

les preacutecipitations moyenneacutees sur une tuile relativement grande ne peut pas ecirctre tregraves

eacuteleveacutee Les quatre jeux de donneacutees interpoleacutees preacutesentent de plus grandes variations

dans les valeurs RMSE que les quatre reacuteanalyses Ces variations plus importantes

suggegraverent que pour certaines stations les valeurs interpoleacutees sont bonnes (similaires aux

valeurs observeacutees) tandis que pour drsquoautres elles sont mauvaises (diffeacuterentes des valeurs

observeacutees) Drsquoun autre cocircteacute les RMSE des jeux des reacuteanalyses preacutesentent de plus faibles

variations une indication que la similitude entre les donneacutees aux stations et les points de

grille est toujours sensiblement la mecircme

Plusieurs points sont agrave consideacuterer afin de seacutelectionner les jeux de donneacutees

Premiegraverement la figure 4 indique qursquoen geacuteneacuteral les jeux de donneacutees interpoleacutees et les

reacuteanalyses repreacutesentent tregraves bien les tempeacuteratures observeacutees Il nrsquoest pas possible agrave

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 28

partir de cette analyse de favoriser ou drsquoeacuteliminer un jeu de donneacutees de lrsquoensemble Par

contre la validation sur les preacutecipitations reacutevegravele que les reacuteanalyses offrent un certain

avantage eacutetant donneacute leur plus grande similitude avec les donneacutees de stations

indeacutependantes (figure 5) De plus il faut consideacuterer que la grande majoriteacute des

indicateurs drsquointeacuterecirct (sauf les tempeacuteratures et preacutecipitations mensuelles tableau 5)

requiegraverent des donneacutees climatiques quotidiennes pour leur calcul Or trois des jeux de

donneacutees interpoleacutees soit CANGRD CRU TS31 et Willmott-Matsuura nrsquooffrent que des

donneacutees mensuelles Consideacuterant de surcroicirct la faible performance de ces jeux de

donneacutees lorsqursquoon les compare aux stations indeacutependantes il a eacuteteacute deacutecideacute drsquoeacuteliminer ces

jeux de donneacutees mecircme pour la caracteacuterisation des tempeacuteratures et des preacutecipitations

mensuelles Lrsquoinclusion ou non du jeu de donneacutees RNCan eacutetait plus incertain et lrsquoopinion

du comiteacute de suivi a eacuteteacute sondeacutee lors drsquoune reacuteunion en date du 11 juin 2015 Il a alors eacuteteacute

deacutecideacute drsquoeacuteliminer cette seacuterie eacutetant donneacute entre autres sa faible performance avec les

preacutecipitations et de ne conserver que les quatre reacuteanalyses pour bacirctir le climat de

reacutefeacuterence pour ce projet

42 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash couvert de neige

La comparaison entre les reacuteanalyses disponibles pour le couvert de neige a eacuteteacute effectueacutee

pour les reacutegions bioclimatiques identifieacutees agrave la figure 21 Nous preacutesentons ici les reacutesultats

des quatre plus grandes reacutegions sur le territoire agrave lrsquoeacutetude bien que toutes les analyses

soient disponibles dans le tome 2 du rapport

Les figures 6 agrave 9 preacutesentent une comparaison entre les seacuteries temporelles de sept

reacuteanalyses en termes du maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige (EEN) ainsi que du

deacutebut de la fin et de la dureacutee de lrsquoenneigement On remarque premiegraverement un plus

grand consensus entre les bases de donneacutees pour lrsquoeacutequivalent en eau de la neige et pour

le deacutebut de la peacuteriode drsquoenneigement que pour la fin et la dureacutee de lrsquoenneigement et ce

pour toutes les reacutegions On note aussi que le choix final drsquoun jeu de donneacutees sur la neige

baseacute sur lrsquoanalyse de ces courbes nrsquoest pas simple Sans donneacutees drsquoobservations il est en

effet tregraves difficile de faire une validation Par conseacutequent il faut comprendre que le choix

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 29

de conserver ou drsquoeacuteliminer lrsquoune ou lrsquoautre des bases de donneacutees srsquoest fait parfois de

faccedilon quelque peu subjective avec lrsquoappui de Ross Brown un expert sur ce sujet

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 30

Figure 4 Validation des donneacutees alternatives de tempeacuteratures mensuelles moyennes avec les donneacutees aux stations du MDDELCC Le lsquonrsquo indique le nombre de seacuteries observeacutees valides pour chaque jeu de donneacutees alternatives

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 31

Figure 5 Validation des donneacutees alternatives de preacutecipitations mensuelles moyennes avec les donneacutees aux stations du MDDELCC Le lsquonrsquo indique le nombre de seacuteries observeacutees valides pour chaque jeu de donneacutees alternatives

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 32

La premiegravere base de donneacutees agrave ecirctre eacutelimineacutee est la base ERA-Interim qui nrsquooffre aucune

variabiliteacute dans le maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige particuliegraverement pour les

reacutegions plus au nord En drsquoautres mots cette reacuteanalyse produit essentiellement la mecircme

valeur en EEN pour chacune des anneacutees entre 1981 et 2010 La base de donneacutees CFSR est

aussi eacutecarteacutee de la liste eacutetant donneacute lrsquouniformiteacute et la faiblesse des valeurs drsquoEEN qursquoelle

produit Une troisiegraveme seacuterie agrave ecirctre eacutelimineacutee est JRA55 car les valeurs de EEN produites

pour les 15 premiegraveres anneacutees agrave lrsquoeacutetude sont beaucoup trop eacuteleveacutees particuliegraverement

pour les 2 reacutegions les plus au nord La base de donneacutees GlobSnow est aussi retrancheacutee

parce qursquoelle ne reproduit pas adeacutequatement le deacutebut de lrsquoenneigement reacutesultant en des

valeurs aberrantes de la dureacutee du couvert de neige Ce problegraveme avait deacutejagrave eacuteteacute identifieacute

par Takala et al (2011) au Canada

Ces choix ont donc conduit agrave un ensemble de trois bases de donneacutees du couvert de neige

soit MERRA Liston-Hiemstra et Brown-Derksen Cependant tel que preacuteciseacute agrave la

section 21 la base de donneacutees Liston-Hiemstra utilise les donneacutees MERRA afin de piloter

un modegravele de neige il eacutetait donc reacutepeacutetitif drsquoinclure les deux jeux de donneacutees drsquoautant

plus que lrsquoeacutetude de Liston et Hiemstra (2011) suggegravere que les valeurs de leur modegravele de

neige sont beaucoup plus reacutealistes que celles de MERRA

Par conseacutequent seules les bases de donneacutees Liston-Hiemstra et Brown-Derksen sont

retenues pour produire les cartes de couvert de neige sur le territoire Dans ce cas au lieu

de preacutesenter la moyenne des deux seacuteries et les eacutecarts-types nous preacutesenterons plutocirct les

deux jeux de donneacutees seacutepareacutement

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 33

Figure 6 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion au nord approximativement du 59deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 34

Figure 7 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 58deg et 59deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 35

Figure 8 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 56deg et 58deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 36

Figure 9 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 55deg et 56deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 37

43 Description du climat du passeacute reacutecent au Nunavik

La section qui suit preacutesente un reacutesumeacute de lrsquoanalyse des indicateurs climatiques qui ont

eacuteteacute calculeacutes agrave lrsquoaide des donneacutees alternatives seacutelectionneacutees Le tableau 5 permet de

constater qursquoun grand nombre drsquoindicateurs climatiques sont agrave lrsquoeacutetude et de surcroicirct

plusieurs drsquoentre eux doivent ecirctre preacutesenteacutes sur une base mensuelle La cartographie de

tous ces indicateurs a conduit agrave la production drsquoun total de 121 cartes auxquelles

srsquoajoutent des figures preacutesentant les seacuteries temporelles Eacutetant donneacute qursquoil ne serait pas

utile de deacutecrire ici toutes ces figures la section qui suit preacutesente une synthegravese des

reacutesultats Les tableaux 7a et 7 b preacutesenteacutes offrent drsquoabord un sommaire de tous les

indicateurs climatiques puis les figures 10 agrave 20 preacutesentent la distribution spatiale des trois

indicateurs utiliseacutes pour lrsquoanalyse des bioclimats soit les tempeacuteratures annuelles les

preacutecipitations annuelles et longueur de la saison de croissance ainsi que les degreacutes-jours

de croissance et quelques indices relieacutes au couvert de neige Lrsquoensemble des cartes et

figures produites pour ce projet sont disponibles dans le Tome 2 qui accompagne le

preacutesent rapport

Rappelons que toutes les donneacutees ayant servi agrave produire les cartes preacutesenteacutees dans cette

section et dans le Tome 2 ont eacuteteacute transfeacutereacutees au MFFP ainsi qursquoau MERN sous forme de

fichiers SIG

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 38

Tableau 7a Synthegravese des indicateurs climatiques agrave lrsquoeacutetude calculeacutes agrave partir des variables de tempeacuteratures et de preacutecipitations Les valeurs repreacutesentent la moyenne des quatre reacuteanalyses moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave de 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 lrsquoeacutecart-type de lrsquoensemble est donneacute entre parenthegraveses

Peacuteriode Tempeacuteratures moyennes (degC)

Nombre de cycles de gel-

deacutegel

Degreacutes-jours de gel

Degreacutes-jours de deacutegel

Degreacutes-jours de croissance

Annuel -54 (plusmn02) 580 (plusmn36) 30649 (plusmn992) 11957 (plusmn405) 5666 (plusmn284)

Janvier -245 (plusmn07) 01 (plusmn01) 7501 (plusmn180) 00 (plusmn00) 00 (plusmn00)

Feacutevrier -235 (plusmn04) 04 (plusmn01) 6483 (plusmn170) 01 (plusmn01) 00 (plusmn00)

Mars -172 (plusmn05) 16 (plusmn04) 5125 (plusmn218) 04 (plusmn04) 00 (plusmn00)

Avril -80 (plusmn05) 77 (plusmn17) 2337 (plusmn190) 59 (plusmn40) 04 (plusmn03)

Mai 01 (plusmn02) 147 (plusmn12) 619 (plusmn41) 754 (plusmn70) 246 (plusmn26)

Juin 72 (plusmn04) 81 (plusmn05) 21 (plusmn07) 2295 (plusmn96) 1070 (plusmn52)

Juillet 113 (plusmn03) 04 (plusmn01) 00 (plusmn00) 3582 (plusmn82) 2058 (plusmn80)

Aoucirct 102 (plusmn03) 05 (plusmn01) 00 (plusmn00) 3242 (plusmn114) 1720 (plusmn109)

Septembre 52 (plusmn01) 72 (plusmn06) 23 (plusmn04) 1662 (plusmn88) 530 (plusmn59)

Octobre -09 (plusmn04) 133 (plusmn04) 586 (plusmn93) 344 (plusmn56) 38 (plusmn12)

Novembre -83 (plusmn09) 34 (plusmn07) 2503 (plusmn262) 14 (plusmn07) 00 (plusmn00)

Deacutecembre -177 (plusmn09) 06 (plusmn02) 5452 (plusmn262) 01 (plusmn01) 00 (plusmn00)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 39

Peacuteriode Preacutecipitations totales (mm)

Preacutecipitations liquides (mm)

Preacutecipitations solides (mm)

Fraction de neige

Annuel 7506 (plusmn1316) 4330 (plusmn568) 3176 (plusmn790) 420 (plusmn36)

Janvier 330 (plusmn67) 00 (plusmn00) 330 (plusmn67) 999 (plusmn01)

Feacutevrier 281 (plusmn58) 02 (plusmn01) 279 (plusmn58) 995 (plusmn03)

Mars 387 (plusmn92) 08 (plusmn05) 380 (plusmn93) 978 (plusmn15)

Avril 455 (plusmn137) 62 (plusmn28) 394 (plusmn135) 865 (plusmn71)

Mai 583 (plusmn130) 307 (plusmn52) 276 (plusmn88) 460 (plusmn59)

Juin 729 (plusmn80) 692 (plusmn60) 37 (plusmn21) 48 (plusmn23)

Juillet 853 (plusmn83) 852 (plusmn83) 01 (plusmn01) 01 (plusmn01)

Aoucirct 933 (plusmn117) 932 (plusmn117) 00 (plusmn00) 00 (plusmn00)

Septembre 1022 (plusmn153) 974 (plusmn146) 49 (plusmn14) 47 (plusmn12)

Octobre 819 (plusmn154) 445 (plusmn93) 375 (plusmn82) 464 (plusmn57)

Novembre 668 (plusmn156) 51 (plusmn21) 617 (plusmn149) 922 (plusmn35)

Deacutecembre 446 (plusmn100) 06 (plusmn03) 40 (plusmn100) 990 (plusmn07)

Saison de croissance

Saison sans gel

Peacuteriode ougrave la tempeacuterature

oscille autour de 0 degC agrave lrsquoautomne

Peacuteriode ougrave la tempeacuterature

oscille autour de 0 degC agrave au

printemps

Deacutebut 08-Juin (plusmn19) 07-Juin (plusmn11) 01-Oct (plusmn14) 29-Avr (plusmn17)

Fin 10-Oct (plusmn19) 01-Oct (plusmn14) 26-Oct (plusmn15) 07-Juin (plusmn11)

Longueur (jours)

1242 (plusmn16) 1160 (plusmn12) 263 (plusmn07) 400 (plusmn21)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 40

Tableau 7 b Synthegravese des indicateurs climatiques relieacutes au couvert nival Les valeurs repreacutesentent la moyenne des jeux de donneacutees moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave du 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 Lrsquoeacutecart-type nrsquoest pas calculeacute eacutetant donneacute qursquoil nrsquoy a que deux jeux de donneacutees

Liston-Hiemstra Brown-Dersken

Max ENN 2621 1642

Deacutebut 24-sept 28-sept

Fin 31-mai 09-juin

Longueur (jours)

2507 2554

431 Tempeacuterature annuelle moyenne

La tempeacuterature annuelle moyenne (figure 10) preacutesente un gradient nord-sud dans toutes

les reacuteanalyses avec des tempeacuteratures de lrsquoordre de -8 agrave -10 degC au nord du Nunavik et de

-2 agrave -4 degC au sud du territoire Les eacutecarts-types inter-reacuteanalyses sont geacuteneacuteralement tregraves

faibles sur lrsquoensemble du territoire une indication que les quatre reacuteanalyses preacutesentent

un consensus entre elles Lrsquoeacutecart-type tend toutefois agrave augmenter agrave proximiteacute des cocirctes

Le gradient de tempeacuterature et les faibles valeurs drsquoeacutecart-type inter-reacuteanalyses sont

geacuteneacuteraliseacutes aux valeurs de tempeacuteratures pour les douze mois de lrsquoanneacutee (Tome 2)

Lrsquoeacutevolution des tempeacuteratures moyennes (figure 11) montre une tendance geacuteneacuterale agrave la

hausse pour les tempeacuteratures annuelles et mensuelles sur le Nunavik entre 1981 et 2010

Tandis que certains mois preacutesentent une diminution des tempeacuteratures entre 1981 et

1990 par exemple pour le mois de feacutevrier tous les mois preacutesentent une augmentation

marqueacutee agrave partir de 1990

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 41

Figure 10 Le panneau du haut preacutesente la moyenne des tempeacuteratures moyennes annuelles (degC) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 42

Figure 11 Lrsquoeacutevolution des tempeacuteratures moyennes annuelles et mensuelles (degC) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 43

432 Preacutecipitations totales annuelles

Les preacutecipitations totales annuelles (figure 12) preacutesentent un gradient similaire aux

tempeacuteratures avec des valeurs plus eacuteleveacutees au sud de lrsquoordre de pregraves de 1000 mm et

de 450-500 mm au nord Les eacutecarts-types sont geacuteneacuteralement plus importants sur

lrsquoensemble du territoire mais particuliegraverement aux abords des Baies James et drsquoHudson

Ces variations entre les quatre reacuteanalyses ne sont pas tregraves surprenantes eacutetant donneacute la

plus grande variabiliteacute spatiale des preacutecipitations et la difficulteacute agrave simuler cette variable

lorsque compareacutee aux tempeacuteratures Ce gradient sud-nord des preacutecipitations totales est

geacuteneacuteraliseacute aux douze mois de lrsquoanneacutee (Tome 2) On note que les preacutecipitations totales

sont plus abondantes durant les mois drsquoeacuteteacute et drsquoautomne que durant les mois drsquohiver et

de printemps (Tome 2)

En ce qui a trait agrave lrsquoeacutevolution des preacutecipitations totales la figure 13 suggegravere une

augmentation des preacutecipitations annuelles sur lrsquoensemble du territoire pour la

peacuteriode 1981-2010 Il faut noter par contre que tel que discuteacute plus haut les valeurs

obtenues par les quatre reacuteanalyses divergent beaucoup plus que pour les tempeacuteratures

avec un eacutecart drsquoenviron 300 mm annuellement entre les deux reacuteanalyses les plus

diffeacuterentes Les tendances des valeurs mensuelles de preacutecipitations sont quant agrave elles plus

partageacutees avec certains mois affichant des augmentations tel que les mois de juillet agrave

deacutecembre tandis que les autres mois preacutesentent des changements plus variables entre

1981-2010

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 44

Figure 12 Le panneau du haut preacutesente la moyenne des preacutecipitations totales annuelles (mm) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 45

Figure 13 Lrsquoeacutevolution des preacutecipitations totales annuelles et mensuelles (mm) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 46

433 Longueur de la saison de croissance

La figure 14 illustre que la longueur de la saison de croissance atteint des valeurs plus

importantes au sud-est pregraves de la Baie James soit drsquoenviron 160 agrave 170 jours tandis que

la saison est beaucoup plus courte au nord avec des valeurs de lrsquoordre de 80 agrave 90 jours

Les eacutecarts-types sont faibles sur la majoriteacute du territoire sauf sur le pourtour de la baie

drsquoUngava ougrave les reacuteanalyses ne srsquoentendent pas aussi bien sur la longueur de la saison de

croissance

En ce qui concerne le deacutebut de la saison de croissance il survient environ 70 jours plus

tocirct dans le sud que dans le nord (figure 15) tandis que la fin peut arriver jusqursquoagrave environ

50 jours plus tard dans le sud qursquoau nord (figure 16)

La figure 17 illustre clairement lrsquoallongement de la saison de croissance sur le territoire

entre 1981 et 2010 (panneau du haut) ainsi que le devancement du deacutebut de la saison

(panneau du centre) et sa fin plus tardive (panneau du bas)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 47

Figure 14 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la longueur de la saison de croissance (jours) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2020 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 48

Figure 15 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date du deacutebut de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 49

Figure 16 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date de la fin de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 50

Figure 17 Lrsquoeacutevolution de la longueur du deacutebut et de la fin de la saison de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 51

434 Degreacutes-jours de croissance

La figure 18 illustre que le nombre de degreacutes-jours de croissance est plus important au

sud-est pregraves de la Baie James soit drsquoenviron 1600 agrave 2000 degreacutes-jours tandis que ce

nombre est beaucoup plus faible au nord avec des valeurs de lrsquoordre de 400 agrave 600 Les

eacutecarts-types sont faibles sur la majoriteacute du territoire sauf pour certains points de grille sur

le pourtour de la baie drsquoUngava ougrave les reacuteanalyses ne srsquoentendent pas aussi bien

Le nombre de degreacutes-jours de croissance augmente entre 1981 et 2010 sur une base

annuelle largement relieacute agrave des augmentations au printemps et en eacuteteacute (figure 19) On

remarque pour les mois drsquohiver une seule reacuteanalyse (ERA-Interim) donne des valeurs ce

qui peut influencer les eacutecarts-types preacutesenteacutes agrave la figure 18

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 52

Figure 18 Le panneau du haut preacutesente la moyenne du nombre annuel de degreacutes-jours de croissance calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 53

Figure 19 Lrsquoeacutevolution du nombre de degreacutes-jours annuel de de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 54

435 Couvert de neige

La figure 20 preacutesente le maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige (EEN mm) pour les

deux bases de donneacutees retenues On note premiegraverement des eacutecarts importants entre les

deux jeux de donneacutees un point bien illustreacute agrave la figure 22 La seacuterie Liston-Hiemstra

preacutesente des valeurs plus eacuteleveacutees et plus heacuteteacuterogegravenes sur le territoire avec des valeurs

entre 122-150 et 501-800 mm tandis que Brown-Derksen preacutesente des valeurs allant de

122-150 agrave 251-300 mm Par contre les deux deacutemontrent des taux drsquoEEN plus importants

dans la reacutegion montagneuse aux abords de Terre-Neuve-et-Labrador Ces diffeacuterences

limitent la confiance qui peut ecirctre accordeacutee agrave lrsquoune ou lrsquoautre de ces bases de donneacutees

Cependant lrsquoanalyse des preacutecipitations solides annuelles preacutesenteacutees dans le Tome 2

(figure A102) selon les quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) ajoute une

information compleacutementaire qui peut srsquoaveacuterer utile En effet cette figure suggegravere que les

preacutecipitations solides annuelles sur le territoire sont de lrsquoordre drsquoenviron 200 agrave 300 mm

sauf sur la reacutegion montagneuse agrave lrsquoest ougrave les valeurs peuvent atteindre 450 mm Ces

valeurs se rapprochent davantage de la base de donneacutees de Liston et Hiemstra que de

celles de Brown et Derksen

Les indicateurs lieacutes au deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement sont quant agrave elles plus

similaires entre les deux jeux de donneacutees (figures 21 et 22) une bonne indication qursquoil est

plus facile de preacutedire la preacutesence ou non de neige que la quantiteacute de neige en cas de

preacutesence

La figure 22 suggegravere que lrsquoeacutequivalent en eau de la neige a peu changeacute entre 1981 et 2010

tandis que la dureacutee du couvert nival a diminueacute Ce pheacutenomegravene est principalement lieacute agrave

une fin drsquoenneigement plus preacutecoce et moins agrave un deacutebut plus tardif

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 55

Figure 20 Le maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige (mm) calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 56

Figure 21 La dureacutee du couvert de neige (seuil de 1 mm) calculeacutee agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 57

Figure 22 Lrsquoeacutevolution du maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige du deacutebut de la fin et de la dureacutee de lrsquoenneigement calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra et de Brown-Derksen moyenneacutes pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 58

44 Bioclimats

Lrsquoanalyse des bioclimats baseacutee sur lrsquoensemble de donneacutees de reacuteanalyses seacutelectionneacutees

pour la peacuteriode 1981-2010 (figure 23) offre un portrait passablement diffeacuterent de celui

preacutesenteacute en 2001 par Gerardin et McKenney qui eacutetait quant agrave lui baseacute sur des donneacutees

drsquoobservations aux stations pour la peacuteriode 1966 agrave 1996 (chapitre 2)

Premiegraverement le niveau de raffinement de la nouvelle classification est plus eacuteleveacute ce qui

nrsquoest pas surprenant eacutetant donneacute que la premiegravere classification eacutetait baseacutee sur des

donneacutees de stations situeacutees principalement au sud du 50deg (Gerardin et McKenney 2001)

Par conseacutequent les donneacutees sur grille des reacuteanalyses offrent une information climatique

plus deacutetailleacutee sur le nord du Queacutebec

La figure 23 preacutesente sept cateacutegories pour la reacutegion au nord du 55deg (on note que les 2

autres cateacutegories preacutesenteacutees sur cette figure deacutecrivent une reacutegion au sud de la reacutegion agrave

lrsquoeacutetude) comparativement agrave quatre cateacutegories dans la classification originale Les grandes

reacutegions bioclimatiques sont sensiblement les mecircmes mais les nouvelles cateacutegories aident

agrave deacutecrire avec plus de preacutecision certains eacuteleacutements climatiques et topographiques

importants

Pour les tempeacuteratures annuelles moyennes le gradient nord-sud est sensiblement le

mecircme que sur la carte drsquoorigine avec une reacutegion subpolaire froide (-59 agrave -15 degC) plus au

sud et une reacutegion polaire (-94 agrave -60 degC) plus au nord Par contre la zone polaire est moins

eacutetendue comparativement agrave celle de Gerardin et McKenney tandis que la zone subpolaire

a pris de lrsquoexpansion au nord On note aussi une zone de tempeacuterature plus froide agrave la

limite ouest du territoire qui borde Terre-Neuve-et-Labrador Cette zone longe plusieurs

monts importants tels le Mont Iberville le Mont Jacques-Rousseau ainsi que les Collines

Hadegraves

Le gradient nord-sud est aussi preacutesent en termes de longueur de la saison de croissance

qui passe de courte au sud (120 agrave 149 jours) agrave tregraves courte au nord (90 agrave 119 jours) Un

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 59

gradient de court agrave tregraves court est aussi preacutesent agrave la frontiegravere de Terre-Neuve-et-Labrador

ougrave il y a un important gradient drsquoeacuteleacutevation

Le gradient de preacutecipitation preacutesente quant agrave lui une zone subhumide au sud caracteacuteriseacutee

par des preacutecipitations totales plus abondantes (800 agrave 1359 mm) tandis que la reacutegion plus

au nord est repreacutesenteacutee par des preacutecipitations modeacutereacutees (470 agrave 799 mm) Ces

preacutecipitations sont plus importantes que sur la carte drsquoorigine qui preacutesentait une zone

modeacutereacutee au sud et semi-aride au nord

Ce portrait des bioclimats deacutenote que les conditions sont particuliegraverement difficiles dans

le Nord queacutebeacutecois En effet environ 50 du territoire au nord du 55deg est compris dans

une zone consideacutereacutee polaire en termes de tempeacuterature ougrave la saison de croissance est

tregraves courte et ougrave les preacutecipitations sont modeacutereacutees

Ce nouveau redeacutecoupage des zones bioclimatiques pourrait influencer la reacutepartition des

zones de veacutegeacutetation du Queacutebec que le MPFP est aussi en processus de revoir

(httpswwwmffpgouvqccaforetsinventaireinventaire-zones-cartejsp)

Preacutesentement le territoire au nord du 55e parallegravele regroupe trois grandes zones soit le

domaine de la toundra forestiegravere (du 55e au 58e) le domaine de la toundra arctique

arbustive (du 58e au 61e) et le domaine de la toundra arctique herbaceacutee (au nord du 61e)

On note que ces trois zones sont caracteacuteriseacutees par une veacutegeacutetation de type arbustive et

que la limite nord de la plupart des arbres de la forecirct boreacuteale (sapin baumier pin gris) se

situe entre le 52e et 55e parallegravele mis agrave part pour lrsquoeacutepinette noire qui quant agrave elle est

preacutesente mais de faccedilon limiteacutee dans la toundra forestiegravere Lrsquoanalyse du climat de

reacutefeacuterence ainsi que la nouvelle cartographie des bioclimats laissent preacutesager que les zones

de veacutegeacutetation seraient appeleacutees agrave se deacuteplacer vers le nord

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 60

Figure 23 Classification des bioclimats eacutetablie sur la moyenne climatique de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFRS JRA55 MERRA) disponibles sur une grille de 50 km La classification suit les critegraveres eacutetablis par Litynski tels que preacutesenteacutes dans Gerardin et McKenney (2001)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 61

CHAPITRE 5 EacuteTAT DES CONNAISSANCES DrsquoAUTRES VARIABLES CLIMATIQUES

Le chapitre 5 preacutesente un eacutetat des connaissances tireacute de la litteacuterature pour trois

indicateurs importants pour le Nord queacutebeacutecois soit le vent les glaces marines et le

reacutegime hydrique Ces indicateurs de par le manque de donneacutees disponibles ou de leur

plus grande complexiteacute nrsquoont pas fait pas partie de la liste drsquoindicateurs prioriseacutes pour le

projet En effet leur eacutevaluation aurait requis une analyse plus approfondie et trop longue

pour ce projet Toutefois il a eacuteteacute possible de tirer profit de la revue de litteacuterature reacutealiseacutee

reacutecemment pour la publication de la Synthegravese des connaissances sur les changements

climatiques au Queacutebec (Ouranos 2015)

51 Les vents

Les vents pregraves de la surface sont mesureacutes aux stations meacuteteacuteorologiques par des

aneacutemomegravetres situeacutes agrave 10 megravetres de hauteur Malheureusement la faible densiteacute des

reacuteseaux au Queacutebec limite grandement la compreacutehension de cette variable complexe

Puisque le vent est grandement influenceacute par des processus tregraves locaux le vent mesureacute

nrsquoest repreacutesentatif que des environs immeacutediats de la station ce qui en complique

lrsquointerpolation pour des fins de cartographie et drsquoanalyse agrave moins drsquoavoir un reacuteseau de

stations drsquoune tregraves grande densiteacute Par ailleurs les observations de vent sont tregraves

sensibles aux changements survenus dans les types drsquoaneacutemomegravetres agrave la hauteur agrave

laquelle ils ont eacuteteacute installeacutes (qui nrsquoa pas toujours eacuteteacute de 10 m) au deacuteplacement des

stations ainsi qursquoaux changements de lrsquoenvironnement autour de la station comme la

croissance ou la disparition de la forecirct et lrsquourbanisation Crsquoest pourquoi lrsquoeacutetude du vent

doit impeacuterativement se faire sur des donneacutees homogeacuteneacuteiseacutees

Des statistiques agrave long terme de la vitesse du vent ont eacuteteacute obtenues au moyen de stations

meacuteteacuteorologiques canadiennes sur la peacuteriode 1953-2006 par Wan et al (2010) apregraves en

avoir compleacuteteacute lrsquohomogeacuteneacuteisation De ces stations treize se situent dans des aeacuteroports

du Queacutebec (Val-DrsquoOr Rouyn Sept-Icircles Bagotville St-Hubert Montreacuteal (Pierre-Elliot-

Trudeau) Schefferville Kuujjuaq Queacutebec (Jean-Lesage) Roberval Baie-Comeau

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 62

Kuujjuarapik et Mont-Joli) Lrsquoanalyse de Wan et al (2010) nous apprend que les moyennes

saisonniegraveres de la vitesse de vent pour la peacuteriode 1953-2006 se situent entre 10 et

20 kmh Les seules stations faisant exception sont Mont-Joli en hiver et Kuujjuarapik en

automne pour lesquelles les moyennes saisonniegraveres excegravedent 20 kmh On constate que

la vitesse moyenne des vents pour la grande majoriteacute des stations varie tregraves peu drsquoune

saison agrave lrsquoautre On peut en dire autant de la variation interannuelle de la moyenne

saisonniegravere du vent Pour la majoriteacute des stations la variabiliteacute interannuelle se situe en

deccedilagrave de 5 kmh peu importe la saison Toutefois quelques stations nordiques se

comportent diffeacuteremment Agrave Kuujjuarapik Kuujjuaq Schefferville et Mont-Joli les

moyennes hivernales et automnales fluctuent drsquoune anneacutee agrave lrsquoautre de 5 agrave 10 kmh

tandis que la variabiliteacute excegravede 10 kmh en eacuteteacute agrave Kuujjuarapik Les tendances observeacutees

ont aussi eacuteteacute calculeacutees par Wan et al (2010) qui remarquent une tendance agrave la diminution

de la vitesse moyenne des vents pour la majoriteacute des stations tout au long de lrsquoanneacutee

entre 1953 et 2006 Par contre quelques stations deacuterogent de ce constat geacuteneacuteral et

preacutesentent de faibles tendances agrave lrsquoaugmentation de la vitesse du vent Encore une fois

crsquoest le cas pour les stations nordiques de Schefferville (hiver printemps et automne) de

Kuujjuaq et de Kuujjuarapik en hiver et finalement de Val-DrsquoOr et de Baie-Comeau en

automne

Bien qursquoutiles pour dresser un portrait sommaire du vent dans le nord les analyses agrave long

terme et sur de grandes eacutechelles spatiales peuvent masquer certains comportements

importants du vent notamment en termes de pointes de vent extrecircmes Ces eacuteveacutenements

sont particuliegraverement importants pour les infrastructures du nord et se meacuteritent drsquoecirctre

mieux eacutetudieacutes Un enjeu difficile agrave aborder eacutetant donneacute lrsquoaspect tregraves local du vent En

effet puisque les pointes de vent ne surviennent pas neacutecessairement au point de stations

il est difficile de bien les caracteacuteriser Par contre des informations plus qualitatives ou

ponctuelles peuvent servir agrave mieux comprendre lrsquoimportance des pics de vents sur ce

territoire Par exemple un article dans le Nunatsiaq News relate des eacuteveacutenements

extrecircmes agrave Salluit ougrave des vents de plus de 140 kmh ont eacuteteacute enregistreacutes le 19 novembre

2015 Plusieurs toitures de reacutesidences ont eacuteteacute arracheacutees lors ce cet eacuteveacutenement Un

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 63

avertissement de pointes de vent importantes pouvant atteindre 106 kmh eacutetait eacutemis

pour cette reacutegion pendant quelques jours Cet eacuteveacutenement illustre bien que la force des

vents dans le nord peut avoir des conseacutequences tregraves importantes

52 Glaces marines

Les glaces marines sont une composante importante de la cryosphegravere qui joue un rocircle

significatif sur le climat terrestre agrave travers son influence sur lrsquoeacutenergie le cycle de lrsquoeau la

productiviteacute primaire les eacutechanges gazeux ainsi que le niveau des mers Les glaces de

lrsquoArctique peuvent perdurer pendant plusieurs anneacutees et srsquoaccumulent agrave la base avec le

gel de lrsquoeau de mer Les glaces saisonniegraveres nrsquoatteignent geacuteneacuteralement pas plus de 2

megravetres drsquoeacutepaisseur tandis que les glaces qui ont plus drsquoun an peuvent atteindre plusieurs

megravetres drsquoeacutepaisseur Les glaces marines sont sensibles agrave plusieurs facteurs tels que la

tempeacuterature de lrsquoair la tempeacuterature des oceacuteans le vent et les courants marins

Lrsquoinfluence des changements de tempeacuterature sur les glaces de mer fait en sorte que

celles-ci forment lrsquoune des signatures les plus visibles des changements climatiques

(Vaughan et al 2013)

Depuis le deacuteploiement drsquoun systegraveme drsquoimagerie satellitaire agrave micro-ondes passives en

1979 il est possible drsquoavoir une estimation de lrsquoeacutetendue des glaces marines avec une

reacutesolution temporelle infeacuterieure agrave une journeacutee Ces trente-quatre anneacutees de donneacutees

montrent tout drsquoabord que le couvert annuel de la glace arctique a diminueacute drsquoenviron

de 35 agrave 41 par deacutecennie de 1979 agrave aujourdrsquohui (Vaughan et al 2013) Cette diminution

est plus rapide en eacuteteacute et en automne mais le couvert a neacuteanmoins diminueacute agrave chaque

saison De plus malgreacute la tendance eacutevidente agrave la baisse agrave partir des anneacutees 1970 on

observe la preacutesence drsquoune forte variabiliteacute interannuelle dans lrsquoeacutetendue de glace Dans le

centre de lrsquoArctique (excluant la mer du Groenland) les couverts de la glace peacuterenne

(glace qui perdure un eacuteteacute) et de la glace pluriannuelle (glace qui dure plusieurs eacuteteacutes) ont

aussi diminueacute durant ces mecircmes anneacutees drsquoenviron 115 et de 135 par deacutecennie

respectivement (Vaughan et al 2013) Enfin lrsquoeacutepaisseur de la glace hivernale a diminueacute

en moyenne de 06 m par deacutecennie sur le bassin de lrsquoArctique pendant la peacuteriode 1980 agrave

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 64

2008 ce qui indique que le volume de glace est aussi agrave la baisse Ces donneacutees drsquoeacutepaisseur

des glaces proviennent de plusieurs techniques telles que lrsquoutilisation des sonars sous-

marins drsquoaltimeacutetrie satellitaire et de la deacutetection eacutelectromagneacutetique Pour les endroits

ougrave une diminution de lrsquoeacutepaisseur de la glace est enregistreacutee on note une augmentation

de la vitesse de la deacuterive des glaces (Vaughan et al 2013)

Des eacutetudes reacutecentes sur la baie drsquoHudson et la mer du Labrador montrent aussi le deacuteclin

de lrsquoeacutetendue des glaces marines sur ce territoire pendant les 50 derniegraveres anneacutees

(Derksen et al 2012 Tivy et al 2011) Plus speacutecifiquement on note que lrsquoeacutetendue des

glaces dans la baie drsquoHudson a diminueacute de 6 agrave 15 par deacutecennie tandis que la reacutegion du

Labrador a perdu pregraves de 17 de ses glaces drsquoeacuteteacute au courant de la peacuteriode 1968-2010

(figure 24 tireacutee de Derksen et al 2012) La perte totale du couvert de glace et par

conseacutequent lrsquoapparition de lrsquoeau libre en septembre sur plusieurs reacutegions autour du

Queacutebec sont similaires aux reacutesultats observeacutes dans lrsquooceacutean Arctique

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 65

Figure 24 Reacuteduction du couvert de glace ( par deacutecennie) pour la peacuteriode 1968-2010 dans lrsquoarctique canadien Seulement les tendances statistiquement significatives (α=005) sont montreacutees Adapteacutee de Derksen et al 2012

53 Reacutegime hydrique

La premiegravere constatation pour le reacutegime hydrique est le manque de ressources

disponibles afin de pouvoir dresser un portrait fiable sur le nord du Queacutebec

Premiegraverement le nombre de stations de jaugeage pour mesurer le deacutebit des riviegraveres au

Nunavik soit agrave travers le Centre drsquoexpertise hydrique du Queacutebec (CEHQ) ou

Environnement Canada demeure faible Deuxiegravemement peu de chercheurs semblent

srsquoecirctre inteacuteresseacutes au reacutegime hydrique du nord queacutebeacutecois faisant en sorte que la litteacuterature

nrsquoest pas tregraves abondante pour cette reacutegion Il est facile drsquoimaginer que ce deuxiegraveme point

deacutecoule du premier il est difficile de bacirctir des analyses solides quand le manque de

donneacutees est si criant

Toutefois il est possible de preacutesenter ici certaines tendances du reacutegime hydrique du nord

queacutebeacutecois en grande partie gracircce aux eacutetudes meneacutees par Stephen Deacutery (de lrsquoUniversiteacute

du nord de la Colombie-Britannique) En reacutesumeacute ses travaux montrent que bien que les

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 66

deacutebits annuels vers lrsquoArctique ne preacutesentent pas de tendances significatives entre 1964

et 2003 des tendances agrave la baisse sont observeacutees pour les riviegraveres se deacuteversant dans les

Baies James drsquoHudson drsquoUngava entre 1964 et 2000 (Deacutery et Wood 2005 Deacutery et al

2005) Par contre en incluant des donneacutees plus reacutecentes les reacutesultats suggegraverent une

augmentation des deacutebits entre les anneacutees 1980 et 2007 (Deacutery et al 2009) Un exemple de

variations observeacutees selon la peacuteriode agrave lrsquoeacutetude est preacutesenteacute agrave la figure 25 qui illustre les

tendances dans les variations annuelles des deacutebits de plusieurs riviegraveres du nord canadien

sur diffeacuterentes peacuteriodes temporelles On remarque par exemple que la peacuteriode 1982-

2002 preacutesente davantage de tendances agrave la hausse aux abords de la baie James que les

trois autres peacuteriodes agrave lrsquoeacutetude Cette figure illustre aussi un problegraveme important soit que

les seacuteries hydromeacutetriques ne sont pas toujours en continu et que comme crsquoest le cas pour

les stations meacuteteacuteorologiques plusieurs stations de jaugeage ont eacuteteacute fermeacutees au fil du

temps On remarque entre autres que sur le nord queacutebeacutecois plusieurs points

disparaissent quand les peacuteriodes drsquoanalyses incluent les anneacutees apregraves 1990 (figure 25)

Drsquoautres eacutetudes rapportent aussi des changements dans le reacutegime hydrique du nord

queacutebeacutecois dans le passeacute reacutecent Par exemple Thistle et Cassie (2013) ont analyseacute les

donneacutees hydromeacutetriques obtenues du Centre drsquoexpertise hydrique du Queacutebec (CEHQ)

afin de deacutetecter des tendances des deacutebits de riviegraveres pour la peacuteriode 1950-2009 dont

quatre stations de jaugeage agrave lrsquointeacuterieur du territoire agrave lrsquoeacutetude ici (Grande riviegravere de la

Baleine 5524 et -7699 Lac des Loups Marins 5645 et -7422 Aux Meacutelegravezes 5768 et -

6962 Agrave la Baleine 5789 et -6760) Leurs reacutesultats suggegraverent une faible baisse des deacutebits

annuels moyens entre 1950-2009 sans changement significatif entre 1980-2009 tandis

que la saisonnaliteacute des deacutebits extrecircmes nrsquoa pas changeacute de faccedilon significative pendant

lrsquoune ou lrsquoautre de ces deux peacuteriodes Des eacutetudes baseacutees sur des donneacutees hydromeacutetriques

drsquoEnvironnement Canada (Canadian Reference Hydrometric Basin Network) ougrave le

nombre de stations est extrecircmement faible au Nunavik abondent dans le mecircme sens

avec de tregraves faibles diminutions ou pas de changement sur cette reacutegion pour des peacuteriodes

similaires (Zhang et al 2001 Yue et al 2003)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 67

Figure 25 Cartes du coefficient de la variabiliteacute temporelle des deacutebits annuels de 45 riviegraveres du Nord canadien pour (a) 1970ndash1990 (b) 1976ndash1996 (c) 1982ndash2002 et (d) 1970ndash2002 Les triangles pointant vers le haut (bas) indiquent une tendance positive (neacutegative) la taille des triangles indique lrsquoampleur du changement lorsque deacutetectable Les riviegraveres ameacutenageacutees par lrsquohomme (reacuteservoirs barrages diversion) sont indiqueacutees par des triangles vides

Les meacutecanismes responsables de ces variations dans le temps sont mal compris

Toutefois il semble que les deacutebits des riviegraveres du nord canadien soient influenceacutes en

partie par des changements des patrons de circulation atmospheacuterique notamment par

lrsquooscillation Arctique (Deacutery et Wood 2004 Overland et Wang 2005 Deacutery et al 2009) Une

eacutevaluation robuste de la relation entre le reacutegime hydrique et ce pheacutenomegravene requiert de

longues seacuteries temporelles de deacutebits qui sont tregraves rares dans le nord Par conseacutequent

bien que certains changements dans le reacutegime hydrique du nord coiumlncident avec des

changements de circulation atmospheacuterique ce meacutecanisme se doit drsquoecirctre davantage

eacutetudieacute Les changements climatiques sont aussi souvent citeacutes comme un meacutecanisme lieacute agrave

des hausses de la variabiliteacute du cycle hydrologique (par ex Huntington 2006 Holland et

al 2007) bien que cette relation demande agrave ecirctre mieux exploreacutee

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 68

CHAPITRE 6 EacuteVALUATION DU POTENTIEL DES REacuteANALYSES POUR LrsquoESTIMATION DES INTENSITEacuteS DES PREacuteCIPITATIONS EXTREcircMES

Par A Mailhot G Talbot P Aubin S Bolduc INRS-Eau Terre et Environnement

Le volet lsquoAnalyse des seacuteries de preacutecipitations extrecircmes du projet Eacutelaboration du portrait

climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du

Nunavik avait pour objectif drsquoeacutevaluer le potentiel des reacuteanalyses pour lrsquoestimation des

intensiteacutes de pluies extrecircmes pour la reacutegion nord du Queacutebec Le preacutesent chapitre

preacutesente un reacutesumeacute de la deacutemarche utiliseacutee et des principaux reacutesultats obtenus Un

document intituleacute Eacutevaluation du potentiel des reacuteanalyses pour lrsquoestimation des intensiteacutes

des preacutecipitations extrecircmes dans le Nord queacutebeacutecois (Mailhot et al 2015) donne une

description deacutetailleacutee des eacuteleacutements techniques et des reacutesultats obtenus dans le cadre de

ce volet Le document deacutetailleacute est preacutesenteacute dans le Tome 1 du preacutesent rapport

Le travail a eacuteteacute reacutealiseacute en trois eacutetapes Une premiegravere eacutetape a consisteacute agrave comparer les

estimations des intensiteacutes de preacutecipitations extrecircmes de trois reacuteanalyses agrave savoir ERA-

Interim (European ReAnalysis) CFSR (Climate Forecast System Reanalysis) et MERRA

(Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications- voir Tableau 8) aux

valeurs correspondantes aux stations du Ministegravere du Deacuteveloppement durable de

lrsquoEnvironnement et de la Lutte contre les Changements Climatiques (MDDLECC) et

drsquoEnvironnement Canada (EC) Les seacuteries journaliegraveres de preacutecipitations aux diffeacuterents

points de grille couvrant le territoire au nord du 49e parallegravele ont eacuteteacute utiliseacutees comme

valeurs de reacutefeacuterence Seules les stations comportant 10 ans ou plus de donneacutees valides

(une anneacutee est jugeacutee valide si elle contient moins de 20 de donneacutees manquantes) sont

retenues pour un total de 90 stations (la carte des stations de la figure 26 donne la

position de celles-ci) Les seacuteries aux stations ont eacuteteacute preacutefeacutereacutees aux donneacutees interpoleacutees

sur grille (p ex les donneacutees interpoleacutees sur grille de 10 km de Ressources Naturelles

Canada McKenney et al 2011) puisque les donneacutees sur grille sont construites par

interpolation des donneacutees aux stations et que dans les reacutegions ougrave les densiteacutes de stations

sont faibles lrsquoexactitude de ces valeurs interpoleacutees est questionnable De plus

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 69

consideacuterant que la preacutesente eacutetude srsquointeacuteresse agrave la caracteacuterisation des extrecircmes de

preacutecipitations il est connu que les donneacutees sur grille sous-estiment ces valeurs (Gervais

et al 2014)

Tableau 8 Liste et caracteacuteristiques des reacuteanalyses retenues

Nom Reacutesolution spatiale1 Reacutesolution temporelle

Peacuteriode couverte

Reacutefeacuterence

Climate Forecast System Reanalysis

(CFSR)

35 km x 25 km (031deg x 031deg)

1 heure 1979-2009 Saha et al

(2010)

ERA-Interim (Europen

ReAnalysis)

83 km x 64 km (075deg x 075deg)

12 heures 1979-2012 Dee et al

(2011)

Modern-Era Retrospective

Analysis for Research and Applications

(MERRA)

55 km x 55 km (05deg x 067deg)

1 heure 1979-2012 Rienecker et al

(2011)

1 La reacutesolution en km indiqueacutee est estimeacutee pour les latitudes du territoire sous eacutetude

Les seacuteries des maxima annuels de dureacutee 1 3 et 5 jours ont eacuteteacute construites en chacun des

points de grille pour chacune des reacuteanalyses et pour chaque station Les intensiteacutes de

preacutecipitations de peacuteriodes de retour 2 5 10 et 20 ans ont ensuite eacuteteacute estimeacutees en ajustant

une distribution GEV ou Gumbel agrave chacune de ces seacuteries Les quantiles calculeacutes aux

stations ont ensuite eacuteteacute compareacutes aux quantiles des reacuteanalyses au point de grille

correspondant La figure 26 preacutesente un exemple des reacutesultats obtenus dans le cas de la

dureacutee 1 jour et la peacuteriode de retour 2 ans Les valeurs non corrigeacutees de cette figure

preacutesentent des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans qui

varient entre 25-30 mm pour la portion sud du Nunavik agrave 20 mm pour la section la plus

au nord selon les reacuteanalyses ERA et MERRA tandis que CFSR preacutesente des valeurs plus

importantes de lrsquoordre de 30-35 mm au sud et de 25-30 mm geacuteneacuteralement dans le nord

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 70

La figure 26 suggegravere que bien que les reacuteanalyses preacutesentent des biais parfois importants

(geacuteneacuteralement une sous-estimation des valeurs aux stations notamment pour les reacutegions

de la Cocircte-Nord et de la Basse-Cocircte-Nord) la distribution spatiale de ces valeurs colle tregraves

bien au patron suggeacutereacute par les valeurs aux stations Toutefois on note une sous-

estimation systeacutematique (pour toutes les reacuteanalyses toutes les dureacutees et les peacuteriodes de

retour les plus eacuteleveacutees) des valeurs les plus eacuteleveacutees enregistreacutees aux stations Ces stations

se trouvent essentiellement dans la partie sud du territoire ce qui laisse entendre que la

performance des reacuteanalyses pour la portion plus au nord du territoire sous eacutetude est tregraves

bonne

Figure 26 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses et aux stations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 71

Ces reacutesultats obtenus agrave partir des seacuteries lsquobrutesrsquo des reacuteanalyses montrent lrsquoimportance de

proceacuteder agrave un post-traitement de ces seacuteries Ce post-traitement vise agrave corriger les biais

(diffeacuterences dans les valeurs moyennes) et agrave reacuteduire les eacutecarts entre intensiteacutes extrecircmes

aux stations et estimeacutees agrave partir des reacuteanalyses

Deux approches de post-traitement ont eacuteteacute consideacutereacutees Une premiegravere approche vise agrave

appliquer un post-traitement agrave chaque reacuteanalyse prise individuellement Le post-

traitement en question fait intervenir deux paramegravetres un premier qui permet de

corriger le biais (fait en sorte que la valeur moyenne sur lrsquoensemble des stations est eacutegale

agrave la valeur correspondante pour la reacuteanalyse) et un second qui permet de faire en sorte

que la variance des valeurs aux points de grille de la reacuteanalyse est eacutegale agrave la variance des

valeurs aux stations (les deacuteveloppements theacuteoriques de cette approche sont deacutetailleacutes

dans Mailhot et al 2015)

Lrsquoapplication de ce post-traitement permet une ameacutelioration sensible des reacutesultats La

figure 27 reprend le cas preacutesenteacute agrave la figure 26 (dureacutee 1 jour et peacuteriode de retour 2 ans)

On constate que les reacuteanalyses reproduisent plus adeacutequatement les intensiteacutes plus

eacuteleveacutees observeacutees sur la Cocircte-Nord Le tableau 9 dresse la liste des reacuteanalyses offrant les

meilleures performances apregraves post-traitement individuel des reacuteanalyses pour chaque

dureacutee et chaque peacuteriode de retour Il convient de noter que les diffeacuterences entre valeurs

de MSE sont souvent tregraves petites suggeacuterant que la seacutelection de lrsquoune ou lrsquoautre des

reacuteanalyses a peu de conseacutequence De plus il faut noter que sans surprise le problegraveme

fondamental de sous-estimation des valeurs aux stations preacutesentant les intensiteacutes les plus

eacuteleveacutees persiste mecircme apregraves post-traitement

Une fois les biais corrigeacutes (figure 27) les patrons des maxima annuels de preacutecipitations 1

jour de peacuteriode de retour 2 ans diffegraverent passablement pour les reacuteanalyses CFSR et

MERRA comparativement aux valeurs non corrigeacutees de la figure 24 Pour CFSR le

gradient sud-nord est plus important avec des valeurs drsquoenviron 35 mm au sud et de 20

mm au nord tandis que pour MERRA les valeurs corrigeacutees sont un peu plus importantes

sur tout le territoire allant de 30-35 mm au sud et de 25-30 au nord

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 72

Figure 27 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 73

Tableau 9 Reacuteanalyse (ou paire de reacuteanalyses) offrant le meilleur accord avec les intensiteacutes aux stations apregraves post-traitement individuel (ou post-traitement par paire)

Peacuteriode de retour Dureacutee

1 jour 3 jours 5 jours

2 ans MERRA (ERACFSR) MERRA (ERACFSR) CFSR (ERACFSR)

5 ans CFSR (ERACFSR) CFSR (ERACFSR) CFSR (ERACFSR)

10 ans CFSR (CFSRMERRA) CFSR (ERACFSR) ERA (ERACFSR)

20 ans CFSR (CFSRMERRA) ERA (ERACFSR) ERA (ERAMERRA)

La deuxiegraveme approche de post-traitement consiste agrave combiner les intensiteacutes des

preacutecipitations extrecircmes estimeacutees agrave partir de chaque reacuteanalyse Il srsquoagit en quelque sorte

de combiner de faccedilon optimale les reacutesultats des reacuteanalyses On peut montrer que lrsquoaccord

entre les intensiteacutes de preacutecipitations estimeacutees en combinant les reacuteanalyses et celles aux

stations est toujours meilleur que lrsquoaccord entre les intensiteacutes de preacutecipitations estimeacutees

agrave partir de chaque reacuteanalyse prise individuellement et les intensiteacutes aux stations Dans le

cadre de la preacutesente eacutetude les reacuteanalyses ont eacuteteacute combineacutees par paire (ERACFSR

ERAMERRA CFSRMERRA) La contrainte que la variance des quantiles aux points de

grille soit eacutegale agrave la variance de ces valeurs aux stations a eacutegalement eacuteteacute imposeacutee Le

Tableau 9 regroupe les paires de reacuteanalyses (entre parenthegraveses) qui preacutesentent les

meilleures performances On constate que la paire ERACFSR est souvent seacutelectionneacutee

Encore ici il convient drsquoobserver que les eacutecarts entre valeurs de MSE pour les diffeacuterentes

paires de reacuteanalyses sont souvent petits et que le problegraveme de sous-estimation eacutevoqueacute

plus haut demeure Les figures 28 et 29 regroupent les cartes des intensiteacutes des maxima

annuels de dureacutee 1 jour de peacuteriodes de retour 2 ans et 20 ans respectivement (les cartes

pour les autres dureacutees et peacuteriodes de retour se trouvent dans Mailhot et al 2015) Ces

cartes repreacutesentent donc la meilleure estimation pour la combinaison de paires de

reacuteanalyses qursquoil est possible drsquoobtenir agrave partir des reacuteanalyses disponibles des intensiteacutes

de preacutecipitations extrecircmes pour le territoire sous eacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 74

Les patrons de maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour

diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses preacutesenteacutes agrave la figure 26 preacutesentent

geacuteneacuteralement des valeurs qui varient de 30-35 mm au sud et de 20-25 mm au nord La

combinaison ERA-CFSR preacutesente des valeurs plus faibles sur une plus grande reacutegion du

nord que les combinaisons ERA-MERRA et CFSR-MERRA Les maxima annuels 1 jour de

peacuteriode de retour 20 ans (figure 29) varient de 50-60 mm dans le sud agrave 30-40 mm pour

certaines reacutegions plus au nord

Figure 28 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 75

Figure 29 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 20 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations

Afin drsquoavoir une estimation des incertitudes associeacutees agrave ces valeurs en un site quelconque

(pour lequel aucune seacuterie observeacutee nrsquoest disponible) les eacutecarts-types entre intensiteacutes

estimeacutees agrave partir des reacuteanalyses (ou paires de reacuteanalyses) et les valeurs correspondantes

aux stations ont eacuteteacute calculeacutees pour lrsquoensemble des stations du territoire Lrsquohypothegravese est

que ces eacutecarts-types sont repreacutesentatifs des eacutecarts sur lrsquoensemble du territoire et donc

des incertitudes associeacutees aux estimations des reacuteanalyses Les reacutesultats montrent que 1)

les eacutecarts-types varient peu en fonction de la dureacutee 2) les paires de reacuteanalyses reacuteduisent

systeacutematiquement les eacutecarts relatifs par rapport au cas des reacuteanalyses post-traiteacutees

individuellement (bien que ces reacuteductions soient modestes dans plusieurs cas) 3) les

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 76

eacutecarts-types augmentent avec la peacuteriode de retour (ce qui nrsquoest pas surprenant compte

tenu des incertitudes drsquoestimation plus eacuteleveacutees pour les eacuteveacutenements plus rares donc de

peacuteriodes de retour plus eacuteleveacutees) Les incertitudes drsquoestimation (eacutecarts-types) des

quantiles sont de lrsquoordre de plusmn 15 pour les peacuteriodes de retour 2 5 et 10 ans et de lrsquoordre

de plusmn 20 pour la peacuteriode de retour 20 ans

Les reacutesultats de la preacutesente eacutetude montrent tout lrsquointeacuterecirct drsquoutiliser les reacuteanalyses

individuellement ou combineacutees pour lrsquoestimation des intensiteacutes de pluies extrecircmes dans

le nord du Queacutebec et de faccedilon plus geacuteneacuterale dans les reacutegions du nord reacutegions pour

lesquelles la caracteacuterisation des extrecircmes de preacutecipitations et des reacutegimes climatiques

pose problegraveme compte tenu du faible nombre de stations et de lrsquoimmensiteacute du territoire

Ces travaux ouvrent des perspectives tregraves inteacuteressantes Drsquoabord en termes de post-

traitement le deacuteveloppement drsquoapproche combinant trois reacuteanalyses ou plus est agrave

eacutetudier En effet les reacutesultats de la preacutesente eacutetude montrent qursquoil peut srsquoaveacuterer difficile

de choisir une reacuteanalyse parmi toutes celles disponibles car elles se ressemblent toutes

beaucoup En combinant les reacuteanalyses il possible drsquoeacuteviter ce choix et de plutocirct mettre agrave

profit lrsquoinformation provenant de toutes les reacuteanalyses Ce type drsquoapproche montre

toutefois ses limites et notamment agrave cause de son caractegravere lsquodeacuteterministersquo ougrave une valeur

de la reacuteanalyse est associeacutee de faccedilon univoque agrave la valeur agrave une station Il est clair qursquoune

approche de type stochastique ougrave lrsquoon associe une distribution de valeurs possibles agrave la

station conditionnellement agrave la donneacutee de la valeur de la reacuteanalyse doit ecirctre privileacutegieacutee

(Maraun 2013) Une approche de ce type a drsquoailleurs deacutejagrave eacuteteacute proposeacutee par Wong et al

(2014)

CHAPITRE 7 DISCUSSION ET CONCLUSION

Le projet Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des

vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik sous la responsabiliteacute du Ministegravere des

Forecircts de la Faune et des Parcs visait agrave ameacuteliorer le niveau de connaissance du climat de

cette reacutegion ougrave le manque de donneacutees climatiques est un enjeu important En effet bien

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 77

que plusieurs reacutecentes eacutetudes deacutemontrent que les changements climatiques risquent

drsquoecirctre particuliegraverement importants dans le Nord queacutebeacutecois le faible nombre de stations

climatologiques du reacuteseau limite la capaciteacute agrave analyser le climat passeacute et preacutesent ainsi que

les tendances ce qui influence la capaciteacute agrave bien eacutevaluer lrsquoampleur des changements

climatiques futurs

La premiegravere eacutetape du projet consistait agrave eacutevaluer le potentiel de donneacutees interpoleacutees sur

grille et de reacuteanalyses afin de deacutecrire le climat du Nunavik Deux jeux de donneacutees eacutetaient

agrave lrsquoeacutetude soit un pour les tempeacuteratures et les preacutecipitations (et leurs indicateurs

climatiques deacuteriveacutes) et un autre lieacutes agrave la caracteacuterisation du couvert de neige Pour les

variables de tempeacuteratures et de preacutecipitations une premiegravere seacutelection srsquoest faite sur la

base de la reacutesolution spatiale des diffeacuterentes grilles des jeux de donneacutees les grilles de

plus de 100 km de cocircteacute ayant eacuteteacute retireacutees de la liste Ce premier tri a permis de reacuteduire agrave

quatre le nombre de jeux de donneacutees interpoleacutees (CANGRD CRU T31 Willmott-

Matsuura NRCan) et de reacuteanalyses potentiels (MERRA ERA-Interim JRA55 CFSR) Les

valeurs de ces jeux de donneacutees ont ensuite eacuteteacute valideacutees en les comparant aux donneacutees

drsquoobservations indeacutependantes du reacuteseau CLIMATOLOGIE du MDDELCC

Cette eacutetape de validation reacutevegravele que les reacuteanalyses offrent un potentiel tregraves inteacuteressant

pour caracteacuteriser le climat passeacute du Nord queacutebeacutecois Ce potentiel est lieacute au fait que

premiegraverement les reacuteanalyses offrent des donneacutees journaliegraveres qui permettent de calculer

tous les indicateurs agrave lrsquoeacutetude contrairement aux donneacutees interpoleacutees qui offrent

seulement des donneacutees mensuelles (sauf la base de donneacutees RNCan) De plus la

validation avec les donneacutees aux stations a deacutemontreacute de plus grandes similitudes avec les

reacuteanalyses qursquoavec les donneacutees interpoleacutees notamment pour les preacutecipitations Les

quatre reacuteanalyses ont donc eacuteteacute utiliseacutees pour construire les cartes du climat de reacutefeacuterence

Le potentiel de trois des reacuteanalyses choisies soit MERRA ERA-Interim et CFSR avait

drsquoailleurs eacuteteacute deacutemontreacute reacutecemment (Linsday et al 2014) La reacuteanalyse JRA55 est tregraves

reacutecente et donc peu eacutetudieacutee Notre analyse deacutemontre qursquoelle srsquoeacuteloigne quelque peu des

trois autres reacuteanalyses crsquoest-agrave-dire qursquoelle preacutesente de moins grandes similitudes avec

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 78

les donneacutees des stations indeacutependantes Il est toutefois difficile de lrsquoeacuteliminer de la liste

eacutetant donneacute le faible nombre de stations indeacutependantes disponibles pour la validation

Lrsquoutilisation des reacuteanalyses pour construire le climat de reacutefeacuterence est un enjeu important

car le climat de reacutefeacuterence est geacuteneacuteralement deacutecrit agrave partir de donneacutees aux stations ou

interpoleacutees Or pour le Nunavik lrsquoanalyse des bases de donneacutees climatiques disponibles

reacutevegravele que lrsquoutilisation des reacuteanalyses offre un avantage certain sur les autres types de

donneacutees Ceci est relieacute agrave deux points importants Premiegraverement le nombre de stations

meacuteteacuteorologiques est faible dans le nord et ces stations offrent une couverture temporelle

limiteacutee ce qui rend difficile une bonne analyse du climat passeacute Deuxiegravemement les jeux

de donneacutees interpoleacutees sont baseacutes sur ces mecircmes donneacutees aux stations Or leur faible

repreacutesentativiteacute du territoire nordique influence neacutegativement la capaciteacute des jeux de

donneacutees interpoleacutees agrave bien caracteacuteriser le climat du territoire drsquointeacuterecirct Bien que les

reacuteanalyses assimilent les donneacutees drsquoobservations elles sont deacuteveloppeacutees agrave lrsquoaide drsquoun

modegravele de preacutevision meacuteteacuteorologique afin de reproduire le climat passeacute Ce type de

donneacutees semble ecirctre une avenue inteacuteressante pour pallier agrave la rareteacute des donneacutees

drsquoobservations dans la reacutegion nordique

Pour les bases disponibles pour caracteacuteriser le couvert nival la seacutelection srsquoest aveacutereacutee plus

ardue puisque les donneacutees de neige aux stations nrsquoont pu ecirctre utiliseacutees eacutetant donneacute la

grande heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute spatiale de cette variable agrave lrsquointeacuterieur mecircme des points de grille

Autrement dit la valeur agrave la station ne repreacutesente pas bien la valeur moyenne drsquoun point

de grille Un premier tri a permis drsquoeacuteliminer les donneacutees sur une grille trop grossiegravere pour

le territoire (NCEP) ainsi que celles qui nrsquooffraient pas une couverture temporelle

suffisamment longue pour couvrir la peacuteriode de reacutefeacuterence (HQ Tabsoba B2003 CMC)

Enfin les reacuteanalyses restantes ont eacuteteacute compareacutees entre elles afin drsquoeacuteliminer celles qui

preacutesentent des eacutecarts trop importants par rapport aux autres On obtient au final un

ensemble de jeux de donneacutees pouvant ecirctre utiliseacute pour caracteacuteriser le couvert de neige

sur le territoire Il faut noter par contre que faute drsquoobservations suffisantes lrsquoaccord

entre les jeux de donneacutees de cet ensemble ne veut pas forceacutement dire qursquoil repreacutesente la

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 79

reacutealiteacute avec plus drsquoexactitude Le choix final des bases de donneacutees a eacuteteacute dicteacute en partie

par un jugement drsquoexperts et a meneacute agrave la seacutelection de deux bases de donneacutees Liston-

Hiemstra et Brown-Hiemstra Il srsquoavegravere cependant que les reacutesultats des deux bases de

donneacutees sont passablement diffeacuterents sur le territoire ce qui limite la confiance dans

cette cartographie Par contre les valeurs de preacutecipitations solides srsquoaccordent davantage

avec les donneacutees de Liston-Hiemstra

Une fois la seacutelection des bases de donneacutees effectueacutee la synthegravese reacutegionale des variables

et indicateurs climatiques ainsi que leur cartographie ont eacuteteacute reacutealiseacutees pour la

peacuteriode 1981-2010 En tout le projet aura geacuteneacutereacute plus de 100 cartes en format SIG ainsi

que des figures preacutesentant lrsquoeacutevolution des indicateurs entre 1981 et 2010 Agrave titre

drsquoexemple notre analyse montre que pour cette peacuteriode les tempeacuteratures augmentent

les preacutecipitations totales sont agrave la hausse la saison de croissance srsquoallonge que

lrsquoeacutequivalent en eau de la neige a peu changeacute et que la dureacutee du couvert nival a diminueacutee

Ce pheacutenomegravene semble principalement lieacute agrave une fin drsquoenneigement plus preacutecoce et moins

agrave un deacutebut plus tardif

Une mise agrave jour de la cartographie des bioclimats au nord du 55iegraveme parallegravele a aussi eacuteteacute

reacutealiseacutee avec les reacuteanalyses seacutelectionneacutees preacuteceacutedemment La mise agrave jour des bioclimats

pour la peacuteriode 1981-2010 est baseacutee sur la classification de Litynski (tireacutee de Gerardin et

McKenney 2001) La nouvelle classification offre un portrait sensiblement plus deacutetailleacute

que celui preacutesenteacute en 2001 et qui eacutetait baseacute sur des donneacutees drsquoobservations aux stations

pour la peacuteriode 1966 agrave 1996 Ce niveau de deacutetail nrsquoest pas surprenant eacutetant donneacute que

les reacuteanalyses sont interpoleacutees sur une grille reacuteguliegravere de 50 km offrant ainsi une

information climatique plus riche spatialement que les stations utiliseacutees agrave lrsquoorigine sur le

territoire du Nunavik On deacutenote agrave preacutesent sept bioclimats pour la reacutegion au nord du 55deg

comparativement agrave quatre dans la classification preacuteceacutedente Bien que les grandes reacutegions

bioclimatiques soient sensiblement les mecircmes la mise agrave jour permet de deacutecrire avec plus

de preacutecision certains eacuteleacutements climatiques et topographiques importants tels que la

reacutegion montagneuse agrave la frontiegravere de Terre-Neuve-et-Labrador

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 80

Les reacutesultats de cette eacutetude ouvrent une avenue inteacuteressante pour lrsquoutilisation des

reacuteanalyses afin de caracteacuteriser le climat du Nord queacutebeacutecois En effet les cartes des

indicateurs agrave lrsquoeacutetude fournissent une information qui nrsquoeacutetait pas disponible agrave ce jour pour

le Nunavik Lrsquoanalyse des bioclimats semble aussi avoir ajouteacute un niveau de deacutetails

inteacuteressant par rapport agrave la carte qui eacutetait utiliseacutee agrave ce jour Finalement la pertinence des

reacuteanalyses pour lrsquoestimation des intensiteacutes de pluies extrecircmes dans le nord du Queacutebec a

eacuteteacute deacutemontreacutee et le patron spatial de ces pluies a pu ecirctre cartographieacute

Il faut neacuteanmoins mettre les utilisateurs de cette information en garde par rapport aux

incertitudes associeacutees aux valeurs preacutesenteacutees sur les diffeacuterentes cartes En effet les eacutecarts

entre les diffeacuterentes reacuteanalyses particuliegraverement pour les preacutecipitations liquides et sous

forme de neige montrent agrave quel point les incertitudes demeurent grandes pour

lrsquoinformation climatique du Nord queacutebeacutecois Il nous est toujours impossible de favoriser

lrsquoune ou lrsquoautre des bases de donneacutees analyseacutees ici en grande partie ducirc au manque des

donneacutees drsquoobservations qui pourraient servir agrave valider les jeux de donneacutees Il faut donc

utiliser lrsquoinformation preacutesenteacutee ici de faccedilon relativement prudente

CHAPITRE 8 RECOMMANDATIONS

Le manque criant de donneacutees au nord du Queacutebec demeure un enjeu important Une

bonne compreacutehension du climat passeacute nrsquoest possible qursquoavec lrsquoappui de donneacutees

drsquoobservations adeacutequates Bien que les reacutesultats du projet deacutemontrent que les reacuteanalyses

peuvent servir agrave pallier un certain manque de donneacutees dans le nord il nrsquoen est pas moins

que ces donneacutees de reacuteanalyses doivent tout de mecircme ecirctre valideacutees avec de lsquovraiesrsquo

donneacutees Or le manque de donneacutees de stations dans le nord est probleacutematique Non

seulement le nombre de stations est faible mais ces stations ne couvrent souvent que de

tregraves courte peacuteriode de temps Il nous apparait donc important de recommander lrsquoajout

de stations dans le nord ainsi que le maintien de ces infrastructures agrave long terme Ces

donneacutees sont importantes non seulement pour comprendre le climat passeacute mais servent

aussi agrave valider les modegraveles climatiques utiliseacutes pour eacutevaluer les changements futurs

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 81

Le mecircme constat srsquoapplique pour le reacutegime hydrique du Nord queacutebeacutecois tregraves peu eacutetudieacute

jusqursquoici Le faible nombre de stations drsquoobservations de jaugeages est un enjeu majeur

qui se doit drsquoecirctre consideacutereacute dans le futur afin de pouvoir analyser le reacutegime des riviegraveres

nordiques de faccedilon plus robuste

Une des variables tregraves importantes pour les infrastructures nordiques est sans contredit

le vent particuliegraverement les vents de pointe Or cette variable nrsquoa eacuteteacute prise en compte

ici que de faccedilon sommaire agrave lrsquoaide drsquoinformations deacutejagrave disponibles dans la litteacuterature

Cette limite est due principalement au fait que les donneacutees drsquoobservations des vents sont

quasiment inexistantes En effet bien que les donneacutees de stations discuteacutees au

paragraphe preacuteceacutedent offrent geacuteneacuteralement toutes des donneacutees de tempeacuteratures et de

preacutecipitations elles nrsquooffrent pas de donneacutees sur les vents En fait tregraves peu de stations

meacuteteacuteorologiques installeacutees au Canada ont les installations neacutecessaires pour mesurer le

vent Ceci fait en sorte que les bases de donneacutees interpoleacutees de vent ne sont pas

disponibles De plus sans donneacutees aux stations il est impossible de bien valider les

donneacutees des reacuteanalyses Ce type de donneacutees offre un potentiel inteacuteressant pour les

tempeacuteratures et les preacutecipitations et il serait inteacuteressant drsquoanalyser leur potentiel pour

caracteacuteriser le vent Bien que ce deacuteveloppement des connaissances sur les vents

demanderait un effort important il semble qursquoil soit indispensable

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 82

BIBLIOGRAPHIE

Allard M Lemay M (dir) 2013 Le Nunavik et le Nunatsiavut De la science aux politiques publiques Une eacutetude inteacutegreacutee drsquoimpact reacutegional des changements climatiques et de la modernisation Queacutebec Canada ArcticNet Inc 318 p

Adler RF Huffman GF Chang A Ferraro R Xie P-P Janowiak J Rudolf B Schneider U Curtis S Bolvin D Gruber A Susskind J Arkin Nelkin E 2003 The Version-2 Global Precipitation Climatology Project (GPCP) Monthly Precipitation Analysis (1979ndashPresent) J Hydrometeor 4(6) 1147-1167

Brohan P Kennedy JJ Harris I Tett SFB Jones PD 2006 Uncertainty estimates in regional and global observed temperature changes A new data set from 1850 J Geophysical Research Atmospheres 111(D12) 1-21

Brown RD 2010 Analysis of snow cover variability and change in Queacutebec 1948-2005 Hydrological Processes 24(14)1929-1954

Brown RD Brasnett B 2010 Updated Anually Canadian Meteorological Centre (CMC) Daily Snow Depth Analysis Data copy Environment Canada Boulder Colorado USA National Snow and Ice Data Center

Brown RD Brasnett B Robinson D 2003 Gridded North American monthly snow depth and snow water equivalent for GCM evaluation Atmosphere-Ocean 41 1ndash14

Brown RD Derksen C 2013 Is Eurasian October snow cover extent increasing Environ Res Lett 8(2) 024006

Brown R Lemay M 2013 Variabiliteacute et changements climatiques dans la peacuteninsule du Nunavik et du Nunatsiavut (IRIS de la reacutegion subarctique de lrsquoEst du Canada) chapitre 2 dans Allard M Lemay M (dir) Le Nunavik et le Nunatsiavut De la science aux politiques publiques Une eacutetude inteacutegreacutee drsquoimpact reacutegional des changements climatiques et de la modernisation Queacutebec Canada ArcticNet Inc 318 p

Compo GP Whitaker JS Sardeshmukh PD Matsui N Allan RJ Yin X Gleason BE Vose RS Rutledge G Bessemoulin P Broumlnnimann S Brunet M Crouthamel RI Grant AN Groisman PY Jones PD Kruk MC Kruger AC Marshall GJ Maugeri M Mok HY Nordli Oslash Ross TF Trigo RM Wang XL Woodruff D Worley SJ 2011 The Twentieth Century Reanalysis Project Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 137(654) 1-28

Dee DP Uppala SM Simmons AJ Berrisford P Poli P Kobayashi S Andrae U Balmaseda MA Balsamo G Bauer P Bechtold P Beljaars ACM van de Berg L Bidlot J Bormann N Delsol C Dragani R Fuentes M Geer AJ Haimberger L Healy SB Hersbach H Holm EV Isaksen L Karingllberg P Koumlhler M Matricardi M McNally AP Monge-Sanz BM Morcrette JJ Park BK Peubey C de Rosnay P Tavolato C Theacutepaut N Vitart F (2011) The ERA-Interim reanalysis

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 83

configuration and performance of the data assimilation system Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 137(656) 553-597

Derksen C Smith SL Sharp M Brown L Howell S Copland L Mueller DR Gauthier Y Fletcher CG Tivy A Bernier M Bourgeois J Brown R Burn CR Duguay C Kushner P Langlois A Lewkowicz AG Royer A Walker A 2012 Variability and change in the Canadian cryosphere Climatic Change 115(1) 59-88

Deacutery SJ Wood EF 2004 Teleconnection between the Arctic Oscillation and Hudson Bay river discharge Geophys Res Letters 31(18) 2-5

Deacutery SJ Wood EF 2005 Decreasing river discharge in northern Canada Geophys Res Letters 32(10)1-4

Deacutery SJ Stieglitz M McKenna EC Wood EF 2005 Characteristics and trends of river discharge into Hudson James and Ungava bays 1964ndash 2000 J Clim 18 2540ndash2557

Deacutery SJ Hernaacutendez-Henriacutequez MA Burford JA Wood EF 2009 Observational evidence of an intensifying hydrological cycle in northern Canada Geophys Res Letters 36(13) L13402

Gervais M Gyakum JR Atallah EH Tremblay LB 2014 How Well Are the Distribution and Extreme Values of Daily Precipitation over North America Represented in the Community Climate System Model A Comparison to Reanalysis Satellite and Gridded Station Data J Climate 27 5219-5239

Gerardin V McKenney K 2001 Une classification climatique du Queacutebec agrave partir de modegraveles de distribution spatiale de donneacutees climatiques mensuelles vers une deacutefinition des bioclimats du Queacutebec Direction du patrimoine eacutecologique et du deacuteveloppement durable ministegravere du Deacuteveloppement durable de lrsquoEnvironnement et de Lutte contre les changements climatiques Repeacutereacute agrave httpwwwmddelccgouvqccachangementsclassification

Guay C Minville M Braun M 2015 A global portrait of hydrological changes at the 2050 horizon for the province of Queacutebec Can Water Res J 40 285-302

Hansen JR Ruedy R Sato M Lo K 2010 Global surface temperature change Rev Geophys48(4) RG4004

Harris I Jones PD Osborn TJ Lister DH 2014 Updated high-resolution grids of monthly climatic observations - the CRU TS310 dataset Int J Clim 34 623-642

Holland MM Finnis J Barrett AP Serreze MC 2007Projected changes in Arctic Ocean freshwater budgets J Geophys Res 112(4) 1-13

Huntington TG 2006 Evidence for intensification of the global water cycle Review and synthesis

Journal of Hydrology 319(1-4) 83‑95

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 84

Hutchinson MF McKenney DQ Lawrence K Hopkinson RF Milewska E Papadopol P 2009 Development and Testing of Canada-Wide Interpolated Spatial Models of Daily MinimumndashMaximum Temperature and Precipitation for 1961ndash2003 J Appl Meteorol Climatol 48 725ndash741

Jones PD Lister DH Osborn TJ Harpham C Salmon M Morice CP 2012 Hemispheric and large-scale land-surface air temperature variations An extensive revision and an update to 2010 J Geophys Res 117(5)

Kanamitsu M Ebisuzaki W Woollen J Yang SndashK Hnilo JJ Fiorino M Potter GL 2002 NCEPDOE AMIP-II Reanalysis (Reanalysis-2) Bull Amer Meteor Soc 83(11) 1631-1643

Kottek M Grieser J Beck C Rudolf B Rubel F 2006 World map of the Koumlppen-Geiger climate classification updated Meteorologische Zeitschrift 15(3) 259-263

Lindsay R Wensnahan M Schweiger A Zhang J 2014 Evaluation of seven different atmospheric reanalysis products in the Arctic J Climate 27(7) 2588-2602

Liston GE Hiemstra CA 2011 The changing cryosphere Pan-Arctic snow trends (1979-2009) J Climate 24(21) 5691-5712

Litynski J 1988 Climat du Queacutebec drsquoapregraves la classification numeacuterique Carte de format 100 x 130 cm Eacuteditions Gamma

Mailhot A Talbot G Aubin P Bolduc S 2015 Eacutevaluation du potentiel des reacuteanalyses pour lrsquoestimation des intensiteacutes des preacutecipitations extrecircmes pour le nord queacutebeacutecois Institut National de la Recherche Scientifique Centre Eau Terre et Environnement (Rapport de recherche R1629) 95 p

Maraun D 2013 Bias Correction Quantile Mapping and Downscaling Revisiting the Inflation Issue J Climate 26(6) 2137-2143

McKenney DW Hutchinson MF Papadopol P Lawrence K Pedlar J Campbell K Milewska E Hopkinson RF Price D Owen T (2011) Customized spatial climate models for North America Bulletin of the American Meteorological Society 92(12) 1611-1622

MDDELCC 2014 Surveillance du Climat Ministegravere du Deacuteveloppement durable de lrsquoenvironnement et de la Lutte contre les changements climatiques (MDDELCC) Repeacutereacute agrave httpwwwmddelccgouvqccaclimatsurveillanceindexasp

Mesinger F DiMego G Kalnay E Mitchell K Shafran PC Ebisuzaki W Jović D Woollen J Rogers E Berbery EH Ek MB Fan Y Grumbine R Higgins W Li H Lin Y Manikin G Parrish D Shi W 2006 North American regional reanalysis Bulletin of the American Meteorological Society 87(3) 343-360

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 85

Mudryk LR Derksen C Kushner CJ Brown R 2015 Characterization of Northern Hemisphere Snow Water Equivalent Datasets 1981ndash2010 Journal of Climate 150904104833007 Repeacutereacute agrave httpjournalsametsocorgdoiabs101175JCLI-D-15-02291

Onogi K Tsutsui J Koide H Sakamoto M Kobayashi S Hatsushika H Matsumoto T Yamazaki N Kamahori H Takahashi K Kadokura S Wada K Kato K Oyama R Ose T Mannoji N Taira R 2007 The JRA-25 Reanalysis J Meteor Soc Japan 85 369-432

Ouranos (2015) Vers lrsquoadaptation Synthegravese des connaissances sur les changements climatiques au Queacutebec Partie 1 Eacutevolution climatique au Queacutebec Eacutedition 2015 Montreacuteal Queacutebec Ouranos 79 p

Overland JE Wang M 2005 The third Arctic climate pattern 1930s and early 2000s Geophys Res Letters 32(23) 1-4

Rapaic M Brown R Markovic M Chaumont D 2015 An Evaluation of Temperature and Precipitation Surface-Based and Reanalysis Datasets for the Canadian Arctic 1950ndash2010 Atmosphere-Ocean 53(3) 283-303

Rienecker MM Suarez MJ Gelaro R Todling R Bacmeister J Liu E Gosilovich MG Schubert SD Tacaks L Kim GK Bloom S Chen J Collins D Conaty A da Silva A Gu W Joiner J Koster RD Lucchesi R Molod A Owens T Pawson S Pegion P Redder CR Reichle R Robertson FR Ruddick AG Sienkiewicz M Woollen J 2011 MERRA NASAs Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications J Climate 24(14) 3624-3648

Saha S Shrinivas M PanH-L Wu X Wang J Nadiga S Tripp P Kistler R Woollen H Behringer D Liu H Stokes D Grumbine R Gayno G Wang J Hou Y-T Chuang H-Y Juang H-MH Sela J Iredell M Treadon R Kleist D Van Delst P Keyser D Derber J Ek M Meng J Wei H Yang Rongqian Lord Y van den Doll H Kumar A Wang W Long C Chelliah M Xue Y Huang B Schemm J-K Ebisuzaki W Lin R Xie P Chen M Zhou S Higgins W Zou C-Z Liu Q Chen Y Han Y Cucurull L Reynolds RW Rutledge G Goldberg M 2010 The NCEP climate forecast

system reanalysis Bull Am Meteor Soc 91(8) 1015‑1057

Schneider U Becker A Finger P Meyer-Christoffer A Ziese MRudolf B 2013 GPCCs new land surface precipitation climatology based on quality-controlled in situ data and its role in quantifying the global water cycle Theoretical and Applied Climatology 115(1-2) 15-40

Takala M Luojus K lliainen J Derksen C Lemmetyinen J Petri Kaumlrnauml J Koskinen J Bojkov B 2011 Estimating northern hemisphere snow water equivalent for climate research through assimilation of space-borne radiometer data and ground-based measurements Remote Sensing of Environment 115(12) 3517-3529

Thistle MEacute Caissie D 2013 Trends in air temperature total precipitation and streamflow characteristics in eastern Canada Canadian Technical Report of Fisheries and Aquatic Sciences 3018 Moncton New Brusnwick 109 p

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 86

Tivy A Howell SEL Alt B McCourt S Chagnon R Crocker G Carrieres T Yackel JJ 2011 Trends and variability in summer sea ice cover in the Canadian Arctic based on the Canadian Ice Service Digital Archive 1960ndash2008 and 1968ndash2008 J Geophys Research 116 C03007

Tranter M Jones HG 2001 The chemistry of snow Processes and nutrient cycling Dans Snow Ecology An interdisciplinary examination of snow-covered ecosystems Jones HG Pomeroy JW Walker DA Homan RW (dir) Cambridge Cambridge University Press 127-167

Uppala SM KÅllberg PW Simmons AJ Andrae U Da Costa Bechtold V Fiorino M Gibson JK Haseler J Hernandez A Kelly GA Li X Onogi K Saarinen S Sokka N Allan RP Andersson E Arpe K Balmaseda MA Beljaars ACM van de Berg L Bidlot J Bormann N Caires S Chevallier F Dethof A Fragosavac M Fisher M Fuentes M Hagemann S Hoacutelm E Hoskins BJ Isaksen L Hanssen PAEM Jenne R McNally AP Mahfouf J-F Morcrette J-J Rayner NA Saudnders RW Simon P Sterl A Trenberth KE Untch A Vasiljevic D Vitervo P Woollen J 2005 The ERA-40 re-analysis QJR Meteorol Soc 131 2961-3012

Vaughan DG Comiso JC Allison J Carrasco G Kaser R Kwok P Mote P Murray T Paul F Ren J Rignot E Solomina O Steffen K Zhang T 2013 Observations Cryosphere Dans Climate Change 2013 The physical Science Basis Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate change Stocker TF Qin D Plattner GK Tignor M Allen SK Boschung J Nauels A Xia Y Bex V Midgley PM (dir) United Kingdom et New York NY USA Cambridge University Press

Wan H Wang XL Swail VR 2010 Homogenization and Trend Analysis of Canadian Near-Surface Wind Speeds J Climate 23(5) 1209-1225

Willmott CJ Matsuura K 1995 Smart Interpolation of Annually Averaged Air Temperature in the United States J Appl Meteorol 34 2577-2586

Wong G Maraun D Vrac M Widmann M Eden JM Kent T 2014 Stochastic Model Output Statistics for Bias Correcting and Downscaling Precipitation Including Extremes J Climate 27(18) 6940-6959

Yue S Pilon P Phinney B 2003 Canadian streamflow trend detection impacts of serial and cross-correlation Hydrological Sciences J 48(1) 51-63

Zhang X Vincent LA Hogg WD Niitsoo A 2000 Temperature and precipitation trends in Canada during the 20th century Atmosphere-Ocean 38(3) 395-429

Zhang X Harvey KD Hogg WD Yuzyk TR 2001 Trends in Canadian streamflow Water Ress Res 37(4) 987-998

Page 7: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques

Bioclimats

Une mise agrave jour de la cartographie des bioclimats au nord du 55iegraveme parallegravele a eacuteteacute

effectueacutee avec des donneacutees de 1981 agrave 2010 et offre un portrait plus deacutetailleacute que celui

preacutesenteacute en 2001 qui eacutetait baseacute sur des donneacutees drsquoobservations aux stations pour la

peacuteriode 1966 agrave 1996

Les nouvelles cateacutegories aident agrave deacutecrire avec plus de preacutecision certains eacuteleacutements

climatiques et topographiques importants tels que la reacutegion montagneuse agrave la

frontiegravere du Labrador

La zone subpolaire a pris de lrsquoexpansion au nord tandis que la zone polaire est

moins eacutetendue

Les preacutecipitations sont plus importantes sur tout le territoire comparativement agrave

la carte drsquoorigine

Important agrave retenir

Bien que nous ayons produit de nombreuses cartes drsquoindicateurs et revu la distribution

des bioclimats pour le nord du Queacutebec il faut mettre les utilisateurs de cette information

en garde par rapport aux incertitudes associeacutees En effet les eacutecarts entre les reacuteanalyses

particuliegraverement pour les preacutecipitations liquides et sous forme de neige deacutemontrent agrave

quel point les incertitudes sur lrsquoinformation climatique du nord queacutebeacutecois demeurent

grandes Il nous est toujours impossible de favoriser lrsquoune ou lrsquoautre des reacuteanalyses

eacutetudieacutees en grande partie agrave cause du manque de donneacutees drsquoobservations qui pourraient

servir agrave valider les jeux de donneacutees Il faut donc utiliser lrsquoinformation preacutesenteacutee ici de

faccedilon prudente

Projet 20043

Projet 20043 viii

TABLE DES MATIEgraveRES

RENSEIGNEMENTS GEacuteNEacuteRAUX SUR LE PROJET II

REMERCIEMENTS III

SOMMAIRE EXEacuteCUTIF IV

TABLE DES MATIEgraveRES VIII

LISTE DES FIGURES X

LISTE DES TABLEAUX XIII

LISTE DES ABREacuteVIATIONS ET DES SIGLES XIV

CHAPITRE 1 INTRODUCTION 1

11 MISE EN CONTEXTE 1

12 OBJECTIFS 5

CHAPITRE 2 DONNEacuteES INDICATEURS CLIMATIQUES ET BIOCLIMATS 6

21 DONNEacuteES 6

22 INDICATEURS CLIMATIQUES 10

22 BIOCLIMATS 15

CHAPITRE 3 MEacuteTHODOLOGIE 19

31 PEacuteRIODE SEacuteLECTIONNEacuteE POUR LE CLIMAT DE REacuteFEacuteRENCE 19

32 SEacuteLECTION DES JEUX DE DONNEacuteES ndash TEMPEacuteRATURES ET PREacuteCIPITATIONS 19

321 Reacutesolution et vintage des jeux de donneacutees 19

322 Validation avec les donneacutees aux stations 20

33 SEacuteLECTION DES JEUX DE DONNEacuteES ndash COUVERT DE NEIGE 23

34 FORMATS DE PREacuteSENTATION DES INDICATEURS CLIMATIQUES 24

341 Cartographie 24

342 Tableau synthegravese et seacuteries temporelles 25

35 DISTRIBUTION DES BIOCLIMATS 25

CHAPITRE 4 REacuteSULTATS 26

Projet 20043

Projet 20043 ix

41 SEacuteLECTION DES JEUX DE DONNEacuteES ndash TEMPEacuteRATURES ET PREacuteCIPITATIONS 26

42 SEacuteLECTION DES JEUX DE DONNEacuteES ndash COUVERT DE NEIGE 28

43 DESCRIPTION DU CLIMAT DU PASSEacute REacuteCENT AU NUNAVIK 37

431 Tempeacuterature annuelle moyenne 40

432 Preacutecipitations totales annuelles 43

433 Longueur de la saison de croissance 46

434 Degreacutes-jours de croissance 51

435 Couvert de neige 54

44 BIOCLIMATS 58

CHAPITRE 5 EacuteTAT DES CONNAISSANCES DrsquoAUTRES VARIABLES CLIMATIQUES 61

51 LES VENTS 61

52 GLACES MARINES 63

53 REacuteGIME HYDRIQUE 65

CHAPITRE 6 EacuteVALUATION DU POTENTIEL DES REacuteANALYSES POUR LrsquoESTIMATION DES

INTENSITEacuteS DES PREacuteCIPITATIONS EXTREcircMES 68

CHAPITRE 7 DISCUSSION ET CONCLUSION 76

CHAPITRE 8 RECOMMANDATIONS 80

BIBLIOGRAPHIE 82

Projet 20043

Projet 20043 x

LISTE DES FIGURES

Figure 1 Stations meacuteteacuteorologiques du reacuteseau drsquoEnvironnement Canada pour lesquelles des donneacutees sont disponibles pour plus de 20 ans incluant lrsquoanneacutee 2010 3

Figure 2 Classification climatique du Queacutebec tireacutee de Gerardin et McKenney (2001) Notez que bien que la carte preacutesente 15 classes ces classes ont eacuteteacute regroupeacutees en 12 reacutegions climatiques selon la classification mondiale de Litynski 18

Figure 3 Distribution des 46 stations du reacuteseau MDDELCC disponibles dans la reacutegion agrave lrsquoeacutetude Seules les stations indeacutependantes en vert sont utiliseacutees pour la validation 22

Figure 4 Validation des donneacutees alternatives de tempeacuteratures mensuelles moyennes avec les donneacutees aux stations du MDDELCC Le lsquonrsquo indique le nombre de seacuteries observeacutees valides pour chaque jeu de donneacutees alternatives 30

Figure 5 Validation des donneacutees alternatives de preacutecipitations mensuelles moyennes avec les donneacutees aux stations du MDDELCC Le lsquonrsquo indique le nombre de seacuteries observeacutees valides pour chaque jeu de donneacutees alternatives 31

Figure 6 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion au nord approximativement du 59deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21 33

Figure 7 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 58deg et 59deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21 34

Figure 8 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 56deg et 58deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21 35

Figure 9 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 55deg et 56deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21 36

Figure 10 Le panneau du haut preacutesente la moyenne des tempeacuteratures moyennes annuelles (degC) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 41

Figure 11 Lrsquoeacutevolution des tempeacuteratures moyennes annuelles et mensuelles (degC) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 42

Figure 12 Le panneau du haut preacutesente la moyenne des preacutecipitations totales annuelles (mm) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 44

Projet 20043

Projet 20043 xi

Figure 13 Lrsquoeacutevolution des preacutecipitations totales annuelles et mensuelles (mm) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 45

Figure 14 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la longueur de la saison de croissance (jours) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2020 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 47

Figure 15 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date du deacutebut de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 48

Figure 16 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date de la fin de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 49

Figure 17 Lrsquoeacutevolution de la longueur du deacutebut et de la fin de la saison de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 50

Figure 18 Le panneau du haut preacutesente la moyenne du nombre annuel de degreacutes-jours de croissance calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 52

Figure 19 Lrsquoeacutevolution du nombre de degreacutes-jours annuel de de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 53

Figure 20 Le maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige (mm) calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg 55

Figure 21 La dureacutee du couvert de neige (seuil de 1 mm) calculeacutee agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg 56

Figure 22 Lrsquoeacutevolution du maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige du deacutebut de la fin et de la dureacutee de lrsquoenneigement calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra et de Brown-Derksen moyenneacutes pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 57

Figure 23 Classification des bioclimats eacutetablie sur la moyenne climatique de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFRS JRA55 MERRA) disponibles sur une grille de 50 km La classification suit les critegraveres eacutetablis par Litynski tels que preacutesenteacutes dans Gerardin et McKenney (2001) 60

Figure 24 Reacuteduction du couvert de glace ( par deacutecennie) pour la peacuteriode 1968-2010 dans lrsquoarctique canadien Seulement les tendances statistiquement significatives (α=005) sont montreacutees Adapteacutee de Derksen et al 2012 65

Projet 20043

Projet 20043 xii

Figure 25 Cartes du coefficient de la variabiliteacute temporelle des deacutebits annuels de 45 riviegraveres du Nord canadien pour (a) 1970ndash1990 (b) 1976ndash1996 (c) 1982ndash2002 et (d) 1970ndash2002 Les triangles pointant vers le haut (bas) indiquent une tendance positive (neacutegative) la taille des triangles indique lrsquoampleur du changement lorsque deacutetectable Les riviegraveres ameacutenageacutees par lrsquohomme (reacuteservoirs barrages diversion) sont indiqueacutees par des triangles vides 67

Figure 26 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses et aux stations 70

Figure 27 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations 72

Figure 28 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations 74

Figure 29 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 20 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations 75

Projet 20043

Projet 20043 xiii

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques observeacutees et interpoleacutees sur grille (tempeacuterature et preacutecipitation) 7

Tableau 2 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques de reacuteanalyses (tempeacuterature et preacutecipitation) 8

Tableau 3 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees interpoleacutees 9

Tableau 4 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees de reacuteanalyses 9

Tableau 5 Liste deacutefinition et formulation des indicateurs climatiques drsquointeacuterecirct 11

Tableau 6 Caracteacuteristiques sommaires de la classification de Litynski (tireacutees de Gerardin et McKenney 2001) 26

Tableau 7a Synthegravese des indicateurs climatiques agrave lrsquoeacutetude calculeacutes agrave partir des variables de tempeacuteratures et de preacutecipitations Les valeurs repreacutesentent la moyenne des quatre reacuteanalyses moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave de 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 lrsquoeacutecart-type de lrsquoensemble est donneacute entre parenthegraveses 38

Tableau 7 b Synthegravese des indicateurs climatiques relieacutes au couvert nival Les valeurs repreacutesentent la moyenne des jeux de donneacutees moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave du 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 Lrsquoeacutecart-type nrsquoest pas calculeacute eacutetant donneacute qursquoil nrsquoy a que deux jeux de donneacutees 40

Tableau 8 Liste et caracteacuteristiques des reacuteanalyses retenues 69

Tableau 9 Reacuteanalyse (ou paire de reacuteanalyses) offrant le meilleur accord avec les intensiteacutes aux stations apregraves post-traitement individuel (ou post-traitement par paire) 73

Projet 20043

Projet 20043 xiv

LISTE DES ABREacuteVIATIONS ET DES SIGLES

B2003 Brown 2003

CANGRD Canadian Gridded Temperature and Precipitation Anomalies

CFSR Climate Forecast System Reanalysis

CRU Climatic Research Unit

EC Environnement Canada

EEN Eacutequivalent en eau de la neige

ERA European ReAnalysis

GEV Generalized Extreme Value

GPCC Global Precipitation Climatology Centre

GPCP Global Precipitation Climatology Project

GISTEMP Goddard Institute for Space Studies Temperature Analysis

GlobSnow Global Snow Monitoring for Climate Research

HadCRU Hadley Center-Climatic Research Unit

JRA55 Japanese 55-year Reanalysis

MERRA Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications

MFFP Ministegravere des Forecircts de la Faune et des Parcs

MDDELCC Ministegravere du Deacuteveloppement durable de lrsquoEnvironnement et de la Lutte contre les Changements Climatiques

NARR North American Regional Reanalysis

NCEP National Centers for Environmental Prediction

NRCan Natural Resources Canda

20CR 20 th Century Reanalysis

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 1

CHAPITRE 1 INTRODUCTION

11 Mise en contexte

Le territoire nordique du Queacutebec possegravede un grand potentiel de deacuteveloppement

susceptible drsquoecirctre exploiteacute au cours des prochaines deacutecennies Pour bien encadrer ces

activiteacutes eacuteconomiques et les infrastructures qui les soutiennent il est important de

comprendre et caracteacuteriser le climat reacutegional actuel ainsi que son eacutevolution Ceci est aussi

primordial pour la protection de lrsquoenvironnement biophysique la peacuterenniteacute des

infrastructures existantes et lrsquoidentification des vulneacuterabiliteacutes socio-eacuteconomiques de la

reacutegion

Le changement du climat a deacutejagrave commenceacute agrave provoquer des impacts biophysiques

importants dans le nord du Queacutebec Une analyse approfondie de ces impacts est

preacutesenteacutee dans le livre publieacute par ArcticNet Le Nunavik et le Nunatsiavut de la science

aux politiques publiques (Allard et Lemay 2013) Par exemple un impact bien connu est

celui lieacute agrave la deacutegradation du pergeacutelisol et les conseacutequences pour les infrastructures (Allard

et Lemay 2013 chap6) La dynamique de la veacutegeacutetation est aussi en eacutevolution ceci devrait

se poursuivre dans le futur et entraicircner une augmentation de la couverture veacutegeacutetale et

de la hauteur drsquoespegraveces arbustives eacuterigeacutees (Allard et Lemay 2013 chap8) Les projections

climatiques futures suggegraverent la venue de nouveaux impacts par exemple lrsquoeacuterosion des

cocirctes associeacutee aux reacutegimes de tempecirctes qui provoquent une augmentation des risques

de surcotes les changements au reacutegime hydrologique avec une augmentation du deacutebit

annuel moyen (Guay et al 2015) ce qui pourrait entraicircner des impacts au niveau du

drainage dans les villages ainsi qursquoune augmentation des risques naturels

La modification de lrsquoenvironnement biophysique amplifie aussi les vulneacuterabiliteacutes socio-

eacuteconomiques les infrastructures existantes et agrave construire ont tregraves souvent un caractegravere

critique dans la reacutegion et leur deacutefaillance peut provoquer des conseacutequences graves pour

la population lrsquoaccegraves maritime accru gracircce au prolongement de la saison sans glace

pourrait exacerber des conflits drsquousage la gestion de lrsquoeau potable et des eaux useacutees

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 2

pourrait ecirctre complexifieacutee dans un contexte ougrave lrsquoenvironnement naturel change et

finalement le mode de vie et la culture des reacutesidents de la reacutegion tregraves deacutependants des

ressources et de lrsquoenvironnement naturel seront aussi affecteacutes

Lrsquoidentification et lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes lieacutees au climat de mecircme que la recherche

de solutions drsquoadaptation pour faire face agrave son changement requiegraverent des donneacutees sur

le climat reacutecent en premier lieu puis sur le climat futur Or pour caracteacuteriser le climat

reacutecent la disponibiliteacute de seacuteries de donneacutees drsquoobservations suffisamment longues et bien

reacuteparties sur le Queacutebec nordique srsquoavegravere un enjeu majeur En effet alors qursquoon peut

compter depuis longtemps sur un reacuteseau de stations meacuteteacuteorologiques relativement

dense dans le sud du Queacutebec celui du nord est peu dense et principalement localiseacute le

long de la cocircte (figure 1) Plusieurs projets de recherche sur le climat ont drsquoailleurs eacuteteacute

confronteacutes agrave ces lacunes Par exemple dans le livre drsquoArcticNet citeacute plus haut les analyses

climatiques des derniegraveres deacutecennies ont en grande partie eacuteteacute limiteacutees aux six stations

meacuteteacuteorologiques du reacuteseau drsquoEnvironnement Canada disponibles dans la reacutegion (Brown

et Lemay 2013)

Afin de pallier la rareteacute des observations dans la reacutegion nordique il est possible de

compter sur quelques jeux de donneacutees alternatifs soient les donneacutees interpoleacutees par

krigeage des stations existantes ainsi que les donneacutees de reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 3

Figure 1 Stations meacuteteacuteorologiques du reacuteseau drsquoEnvironnement Canada pour lesquelles des donneacutees sont disponibles pour plus de 20 ans incluant lrsquoanneacutee 2010

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 4

Le krigeage consiste agrave reacutegionaliser par interpolation spatiale une variable mesureacutee aux

stations meacuteteacuteorologiques par exemple la tempeacuterature en utilisant une autre variable

explicative par exemple lrsquoeacuteleacutevation La qualiteacute de ce type de donneacutees deacutepend du nombre

de stations meacuteteacuteorologiques et de le la qualiteacute de leurs donneacutees ainsi que de la meacutethode

drsquointerpolation Deux points sont importants ici Premiegraverement la reacutesolution spatiale de

ces types de donneacutees peut varier grandement reacutesultant en des grilles de quelques

kilomegravetres de cocircteacute agrave des centaines de kilomegravetres et il peut ecirctre difficile de trouver une

reacutesolution spatiale assez fine pour bien repreacutesenter le climat reacutegional Deuxiegravemement les

donneacutees sont disponibles sur diffeacuterentes eacutechelles de temps allant drsquoune base journaliegravere

agrave mensuelle La base mensuelle offre moins drsquoattrait puisqursquoelle limite la varieacuteteacute

drsquoindicateurs climatiques qui peuvent ecirctre estimeacutes plusieurs drsquoentre eux neacutecessitant des

donneacutees quotidiennes (par exemple cumul de degreacutes-jour longueur de saison de gel de

croissance etc)

La reacuteanalyse est une meacutethode qui consiste agrave combiner un modegravele de preacutevision

meacuteteacuteorologique et des observations existantes pour produire geacuteneacuteralement pour

lrsquoensemble du globe des archives drsquoun grand nombre de variables atmospheacuteriques et

oceacuteaniques sur des grilles agrave une reacutesolution temporelle de quelques heures pour plusieurs

deacutecennies du passeacute Ceci srsquoeffectue agrave lrsquoaide drsquoun modegravele de preacutevision meacuteteacuteorologique

ainsi qursquoun algorithme drsquoassimilation des donneacutees pour lesquels il importe de fixer des

reacutesolutions horizontale et verticale qui demeurent uniformes pour toute la peacuteriode

revisiteacutee De nouvelles sources drsquoobservations peuvent mecircme ecirctre inteacutegreacutees agrave la

proceacutedure ce qui permet drsquoameacuteliorer la repreacutesentation du climat Ce travail est

geacuteneacuteralement fait pour des peacuteriodes ougrave les reacuteseaux drsquoobservations sont varieacutes denses et

fiables Les reacuteanalyses offrent plusieurs avantages notamment elles peuvent couvrir

plusieurs deacutecennies elles sont souvent disponibles sur des reacutesolutions spatiales

relativement fines et avec des pas de temps journaliers (ou mecircme plus court)

Les donneacutees de reacuteanalyses diffegraverent entre elles sur plusieurs aspects Drsquoabord bien

qursquoelles integravegrent diffeacuterentes donneacutees drsquoobservations ces derniegraveres varient selon leur

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 5

provenance allant de radiosondages aeacuterologiques de stations meacuteteacuteorologiques de

surface de satellites de radars etc Leurs reacutesolutions tout comme leurs seacutelections

drsquoobservations varient eacutegalement Finalement les reacuteanalyses sont issues de modegraveles de

preacutevisions diffeacuterents qui nrsquoutilisent pas les mecircmes scheacutemas drsquoassimilation De maniegravere

geacuteneacuterale les variables pour lesquelles il nrsquoexiste pas drsquoobservations preacutesentent

potentiellement les plus grandes dispariteacutes car elles sont deacutetermineacutees uniquement par

le modegravele de preacutevision

Devant la disponibiliteacute des diffeacuterentes sources de donneacutees il est possible drsquoenvisager de

combiner les jeux de donneacutees afin de calculer une marge drsquoerreur autour du climat

nordique reacutecent et de le caracteacuteriser de maniegravere adeacutequate pour soutenir les analyses sur

les vulneacuterabiliteacutes les impacts et les strateacutegies drsquoadaptation aux changements climatiques

12 Objectifs

Le mandat drsquoOuranos pour ce projet eacutetait par conseacutequent centreacute sur la caracteacuterisation du

climat reacutecent sur le territoire nordique queacutebeacutecois au nord du 55e parallegravele en analysant

les jeux de donneacutees disponibles

Les objectifs speacutecifiques eacutetaient les suivants

1 Ameacuteliorer le niveau de connaissance du climat du Nunavik et de sa variabiliteacute

spatiale et temporelle

2 Produire des cartes et des tableaux synthegraveses du climat reacutecent pour diffeacuterents

indicateurs

3 Produire des cartes synthegraveses agrave fine eacutechelle exposant une seacutelection drsquoindicateurs

cleacutes

4 Identifier les zones ougrave les marges drsquoerreur sur la connaissance du climat reacutegional

sont les plus importantes

5 Eacutevaluer le potentiel des donneacutees alternatives (reacuteanalyses) pour lrsquoestimation des

quantiles de pluies extrecircmes

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 6

6 Fournir un eacutetat des connaissances sur drsquoautres variables drsquointeacuterecirct (reacutegime des

vents hydrologie et couvert de glace)

7 Proposer des recommandations pour des travaux subseacutequents

Il faut noter que tous les objectifs agrave lrsquoexception du cinquiegraveme eacutetaient sous la

responsabiliteacute du consortium Ouranos et sont abordeacutes en deacutetail dans le preacutesent rapport

Lrsquoobjectif drsquoeacutevaluer le potentiel des donneacutees alternatives (reacuteanalyses) pour lrsquoestimation

des quantiles de pluies extrecircmes eacutetait quant agrave lui confieacute agrave lrsquoeacutequipe de recherche drsquoAlain

Mailhot de lrsquoINRS-ETE Un compte-rendu des meacutethodes utiliseacutees et des principaux

reacutesultats est preacutesenteacute au chapitre 6 du preacutesent rapport alors que les informations plus

deacutetailleacutees font lrsquoobjet drsquoun document technique (Tome 1)

CHAPITRE 2 DONNEacuteES INDICATEURS CLIMATIQUES ET BIOCLIMATS

21 Donneacutees

Tel que mentionneacute plus haut un des principaux objectifs de ce projet eacutetait drsquoeacutevaluer la

possibiliteacute drsquoutiliser des jeux de donneacutees alternatifs soient les donneacutees de stations

meacuteteacuteorologiques interpoleacutees sur grilles ou les reacuteanalyses pour pallier au manque de

stations meacuteteacuteorologiques dans le nord queacutebeacutecois Plusieurs bases de donneacutees de

tempeacuteratures et de preacutecipitations offraient un potentiel elles sont preacutesenteacutees aux

tableaux 1 (donneacutees interpoleacutees sur grille) et 2 (reacuteanalyses) tandis que les tableaux 3 et

4 preacutesentent les jeux de donneacutees disponibles pour le couvert nival

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 7

Tableau 1 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques observeacutees et interpoleacutees sur grille (tempeacuterature et preacutecipitation)

Nom Peacuteriode Reacutesolution

spatiale Domaine Variables

Pas de temps

Reacutefeacuterences

CLIMATOLOGIE 1925-

preacutesent Observations Queacutebec

Tmax Tmin

Tmoy PCP Quotidien

MDDELCC 2014

CANGRD 1900-2010

50 km polaire steacutereacuteographi

que Canada

Tmoy

PCP Mensuel

Zhang et al 2000

CRU TS31 1901-

preacutesent 05deg lat-lon

global terrestre

Tmoy

PCP Mensuel

Harris et al 2013

Willmott-Matsuura

1900-2010

05deg lat-lon global

terrestre

Tmoy

PCP Mensuel

Willmott et Matsuura

1995

GPCC v6 1900-2010

05deg lat-lon global

terrestre PCP Mensuel

Schneider et al 2013

GPCP v2 1979-

preacutesent 25deg lat-lon global PCP Mensuel

Adler et al 2003

HadCRUT3v 1850-

preacutesent 5deg lat-lon global

Anomalie Tmoy

Mensuel Brohan et al

2006

CRUTEM4v 1850-

preacutesent 5deg lat-lon

global terrestre

Anomalie Tmoy

Mensuel Jones et al

2012

GISTEMP 1850-

preacutesent 1deg lat-lon global

Anomalie Tmoy

Mensuel Hansen et al

2010

NRCan 1950-2014

10 km Canada Tmoy

PCP Quotidien

Hutchinson et al 2009

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 8

Tableau 2 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques de reacuteanalyses (tempeacuterature et preacutecipitation)

Nom Peacuteriode Reacutesolution

spatiale Domaine Variables Reacutefeacuterences

NCEP2 1979-

preacutesent 25deg lat-lon Global TmoyPCP

Kanamitsu et al 2002

NARR 1979-

preacutesent 32 km

Ameacuterique du Nord

regional TmoyPCP

Mesinger et al 2006

MERRA 1979-

preacutesent 05deg lat

067deg lon Global TmoyPCP

Rienecker et al 2011

ERA-Interim 1979-

preacutesent 075deg lat-lon Global TmoyPCP

Dee et al 2011

ERA40 1958 -2002 125deg lat-lon Global TmoyPCP Uppala et al

2005

JRA25 1979-2007 125deg lat-lon Global TmoyPCP Onogi et al

2007

CFSR 1979-2009 ~38 km Global TmoyPCP Saha et al

2010

20CR 1871-2010 2deg lat-lon Global TmoyPCP Compo et al

2011

Note Tous ces jeux de donneacutees sont disponibles agrave un pas de temps quotidien

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 9

Tableau 3 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees interpoleacutees

Nom Peacuteriode Reacutesolution Domaine Pas de temps

Reacutefeacuterences

CLIMATOLOGIE 1965-2005 Observations Stations quotidien MDDELC 2014

B2003 1979-1997 30 km Ameacuterique du

nord quotidien

Brown et al 2003

GlobSnow 1979-2012 25 km Global quotidien Takala et al

2011

CMC snow depth analysis

1999-2012 30 km Heacutemisphegravere

nord quotidien

Brown et Brasnett 2010

Tableau 4 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees de reacuteanalyses

Nom Peacuteriode Reacutesolution Domaine Pas de temps Reacutefeacuterences

MERRA 1980-2012 75 km-

reacuteanalyse Global quotidien

Rienecker et al 2011

ERA-interim 1980-2012 75 km-

reacuteanalyse Global quotidien

Dee et al 2011

CFSR 1979-2009 ~38 km Global quotidien Saha et al 2010

NCEP reconstruction

1948-2004

50 km polaire

steacutereacuteographique

Queacutebec quotidien Brown 2010

Brown-Derksen 1979-2012 75 km

reacuteanalyse (ERA-interim)

Heacutemisphegravere nord (nord

du 30deg) quotidien

Brown et Derksen (2013)

Liston-Hiemstra 1979-2009 10 km x 10 km

Heacutemisphegravere nord (nord du 50degN)

quotidien Liston et Hiemstra

(2011)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 10

Il faut preacuteciser que les deux derniers jeux de donneacutees du tableau 4 (Brown-Derksen et

Liston-Hiemstra) diffegraverent des autres reacuteanalyses agrave lrsquoeacutetude car elles utilisent en fait une

reacuteanalyse afin de piloter un modegravele de neige La seacuterie Brown-Derksen utilise la reacuteanalyse

ERA-Interim comme pilote tandis que la seacuterie Liston-Hiemstra utilise MERRA

22 Indicateurs climatiques

La caracteacuterisation du climat au nord de 55deg est baseacutee sur les variables de tempeacuteratures

preacutecipitations et neige au sol auxquelles srsquoajoute un grand nombre drsquoindicateurs

climatiques calculeacutes agrave partir des trois variables de base Ces indicateurs permettent de

faire des liens entre le climat et des probleacutematiques appliqueacutees Notons qursquoune premiegravere

liste de variables et drsquoindicateurs a eacuteteacute eacutetablie dans la proposition de projet en

collaboration avec le MFFP et le comiteacute de suivi alors que de nouveaux indicateurs se

sont ajouteacutes en cours de projet Ces ajouts sont le fruit drsquoeacutechanges avec certains membres

du comiteacute de suivi et collaborateurs du projet Le tableau 5 preacutesente tous les indicateurs

agrave lrsquoeacutetude ainsi que leurs deacutefinitions et les formules utiliseacutees pour les calculer

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 11

Tableau 5 Liste deacutefinition et formulation des indicateurs climatiques drsquointeacuterecirct

Indicateur Deacutefinition Formule

Tempeacuterature moyenne annuelle

Moyenne annuelle des tempeacuteratures moyennes

quotidiennes

Tmoyann = N

TmoyN

i

j

Tmoyj Tempeacuterature moyenne de chaque journeacutee (j)

N Nombre de jours dans une anneacutee

Tempeacuterature moyenne mensuelle

Moyenne mensuelle des tempeacuteratures moyennes

quotidiennes

Tmoymois= Nmen

TmoyNmen

i

j

Tmoyj Tempeacuterature moyenne de chaque journeacutee (j)

Nmois Nombre de jours dans un mois

Deacutebut de la saison sans gel (printanier)

Le premier jour suivant lrsquohiver ougrave la tempeacuterature minimale quotidienne est infeacuterieure ou eacutegale agrave un seuil de

tempeacuterature geacutelive Tgel selon une moyenne mobile de 10 jours

DDGTgel = max jTminj le Tgel

Tgel =0 degC

Fin de la saison sans gel (automnal)

Le premier jour de lrsquoautomne ougrave la tempeacuterature minimale quotidienne est infeacuterieure ou eacutegale agrave un seuil de

tempeacuterature geacutelive Tgel selon une moyenne mobile de 10 jours

DPGTgel = min jTminj le Tgel

Tgel =0 degC

Longueur de la saison sans gel

Le nombre de jours entre le premier et le dernier gel de lrsquoanneacutee

(voir 2 deacutefinitions preacuteceacutedentes) selon un seuil Tgel

LSsgel = DPGTgel ndash DDGTgel

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 12

Nombre mensuel de gel-deacutegel

Les journeacutees avec un eacuteveacutenement de geldeacutegel sont celles ougrave la

tempeacuterature oscille autour de 0 ˚C en 24 heures Plus speacutecifiquement

un eacuteveacutenement quotidien de gel-deacutegel est observeacute lorsque Tmin de la journeacutee est infeacuterieure agrave 0 ˚C et Tmax de la mecircme journeacutee est supeacuterieure

agrave 0 ˚C

Gel-Deacutegelmois=

)C0()C01 (

iTneti

iTx

Nmois

Txi Tempeacuterature maximum quotidienne pour une peacuteriode de 24 heures

Tni Tempeacuterature minimum quotidienne pour une peacuteriode de 24 heures

i une journeacutee donneacutee

Nmois Nombre de jours dans un mois

Degreacutes jours de de gel et de deacutegel mensuel

Cumul du nombre de degreacutes au-dessus de 0 ˚C et cumul du nombre de degreacutes-jours au-dessous de 0 ˚C

DJDGmois=

Nmois

iTbaseiTmoy

10

DJGmois=

Nmois

iiTmoyTbase

10

Tmoyi Tempeacuterature moyenne du jour i

Tbase Tempeacuterature de base (0 degC)

i une journeacutee donneacutee

Nmois Nombre de jours dans un mois

Degreacutes-jours de croissance

Lrsquoeacutecart en degreacutes Celsius qui seacutepare la tempeacuterature moyenne

quotidienne drsquoune valeur de base de 5˚C Si la valeur est eacutegale ou

infeacuterieure agrave 5˚C la journeacutee agrave zeacutero degreacute-jour de croissance Les

valeurs quotidiennes de degreacute-jours sont cumuleacutees sur une base

annuelle

DJC = )365

15(

iTbaseiTmoyMas

DJC Le nombre total de degreacutes-jours de croissance par anneacutee

Tmoyi La tempeacuterature moyenne du jour i

Tbase La tempeacuterature de base de 5degC

i une journeacutee donneacutee

Deacutebut de la saison de croissance

La saison de croissance deacutebute lorsque la tempeacuterature

quotidienne moyenne est eacutegale ou supeacuterieure agrave 5 degC pendant 5 jours conseacutecutifs agrave partir du 1er mars

(Cette deacutefinition est utiliseacutee pour deacutefinir les bioclimats du Queacutebec)

DSC = min jTC5j gt 5 degC

1198791198625119895 = (119879119898119900119910(119895 minus 4) +119879119898119900119910(119895 minus 3) + 119879119898119900119910(119895 minus 2) +

119879119898119900119910(119895 minus 1) + 119879119898119900119910119895)5

j jour julien 60

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 13

TC5 tempeacuterature quotidienne au-dessus de 5degC

Fin de la saison de croissance

La saison de croissance se termine quand la tempeacuterature quotidienne

moyenne est infeacuterieure agrave -2 degC agrave partir du 1er aoucirct (Cette deacutefinition

est utiliseacutee pour deacutefinir les bioclimats du Queacutebec)

FSC = Fin de la saison de croissance

FSC = min kTk lt -2 degC

k jour julien 213

Longueur de la saison de croissance

Voir les deux deacutefinitions preacuteceacutedentes

LSC = DSC - FSC

LSC La longueur de la saison de croissance

DSC = Deacutebut de la saison de croissance

FSC = Fin de la saison de croissance

Peacuteriode ougrave la tempeacuterature oscille autour de 0 degC

Nombre de jours ougrave la tempeacuterature passe au-dessus et au-dessous de

zeacutero durant les peacuteriodes qui preacutecegravedent et qui suivent une

peacuteriode de gel en continu (soit agrave lrsquoautomne et au printemps) La peacuteriode de gel en continu est

deacutefinie comme la peacuteriode la longue de lrsquoanneacutee (juillet agrave juillet) ougrave une moyenne mobile de 30 jours des tempeacuteratures reste sous un seuil

de 0 degC

Automne

Automn0 = DGdcont - DPGTgel

Printemps

Print0 = DDGTgel - DGfcont

DPGTgel = Date du premier gel agrave lrsquoautomne

DDGTgel = Date du dernier gel au printemps

DGdcont = Date du deacutebut du gel en continu

DGfcont = Date de la fin du gel en continu

Tgel = 0 degC

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 14

Quantiteacute de preacutecipitations annuelles

Accumulation des preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui

tombent sous forme de pluie et de neige au courant drsquoune anneacutee

Ptotalesann = N

j

jPt

Ptj Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de pluie

et de neige

N le nombre total de jours dans une anneacutee

Quantiteacute de preacutecipitations mensuelles

Accumulations de preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui

tombent sous forme de pluie et de neige au courant drsquoun mois

Ptotalesmois = Nmen

j

jPt

Pti Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de pluie

et de neige

Nmois le nombre total de jours dans un mois

Quantiteacute de preacutecipitations liquides et solides mensuelles

Accumulations de preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui

tombent sous forme de pluie ou de neige au courant drsquoun mois

Pliquidemois = Nmen

j

jPl

Psolidemois = Nmen

j

jPs

Pli Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de pluie

Pli Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de neige

Nmois le nombre total de jours dans un mois

Type de preacutecipitation (fraction neige)

Preacutecipitations quotidiennes (mm) annuelles totales qui tombent sous

forme de neige par rapport aux preacutecipitations quotidiennes (mm)

annuelles totales

Fractioneauneige =

N

j

j

N

j

j

Ptotales

Pneige

Ptotalesj Preacutecipitations quotidiennes totales en mm

Pneigej Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme

de neige

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 15

N le nombre total de jours dans une anneacutee

Deacutebut du couvert de neige

Premier jour ougrave lrsquoeacutepaisseur de la neige accumuleacutee au sol est au-

dessus drsquoun seuil donneacute

DCneige = min jNsol gtNdeacutebut

Ndeacutebut 5 mm en EEN

Fin du couvert de neige

Premier jour ougrave lrsquoeacutepaisseur de la neige accumuleacutee au sol est en

dessous drsquoun seuil donneacute apregraves le 1er mars

FCneige = max jNsol ltNfin

Nfin 5 mm en EEN

Dureacutee du couvert de neige

Nombre de jours entre le deacutebut et la fin du couvert de neige

LDCneige = DCneige ndash FCneige

Maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige (EEN)

Lrsquoeacutequivalent en eau de lrsquoaccumulation maximale de neige

durant une anneacutee

EENmax = max(Pneige Densiteacuteneige)

Pneige = Preacutecipitations de neige

Densiteacuteneige = Densiteacute de la neige soit la masse de la neigevolume occupeacute

(souvent 10 aux stations)

22 Bioclimats

Une bonne information cartographique drsquoun territoire est un outil souvent indispensable

afin de proceacuteder agrave lrsquoameacutenagement de ce territoire et eacutevaluer ses capaciteacutes et sensibiliteacutes

eacutecologiques Au Queacutebec trois principales ressources sont disponibles agrave cette fin La

premiegravere est le cadre eacutecologique de reacutefeacuterence (CER) du ministegravere du Deacuteveloppement

durable de lrsquoEnvironnement et de la Lutte contre les changements climatiques

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 16

(MDDELCC) aussi communeacutement appeleacute le cadre eacutecologique du Queacutebec (CERQ1) Il srsquoagit

drsquoune classification cartographique fondeacutee principalement sur les formes de terrains sur

leur organisation spatiale et sur la configuration du reacuteseau hydrographique Ces variables

eacutecologiques sont dites permanentes crsquoest-agrave-dire qursquoelles ne changent pas ou tregraves peu

dans le temps La deuxiegraveme est le systegraveme hieacuterarchique de classification eacutecologique du

territoire du MFFP (httpswwwmffpgouvqccaforetsinventaireinventaire-zones-

cartejsp) Cette cartographie deacutetaille les diffeacuterentes zones de veacutegeacutetation du territoire

queacutebeacutecois

Une troisiegraveme ressource particuliegraverement utile pour la planification du territoire est la

cartographie des bioclimats du Queacutebec (Gerardin et McKenney 2001) Il existe plusieurs

classifications mondiales des bioclimats celle utiliseacutee au Queacutebec est baseacutee sur la meacutethode

de Litynski (1988) fondeacutee sur la tempeacuterature moyenne annuelle (C) les preacutecipitations

totales annuelles (mm) et la dureacutee de la saison de croissance (jours) Une seule

cartographie des bioclimats du Queacutebec a eacuteteacute effectueacutee jusqursquoici soit en 2001 par Gerardin

et McKenney2 Cet exercice reposait sur une interpolation spatiale de donneacutees

climatiques des stations meacuteteacuteorologiques du MDDELCC pour la peacuteriode 1966-1996

Gerardin et McKenney ont en premier lieu effectueacute une cateacutegorisation du climat

queacutebeacutecois baseacutee sur neuf variables climatiques reacutesultant en une classification en 15

reacutegions climatiques (figure 2) Agrave la suite de cette classification un regroupement a eacuteteacute

effectueacute agrave lrsquoaide de trois variables climatiques selon la classification mondiale de Litynski

reacutesultant en un deacutecompte final de 12 classes preacutesenteacutees en haut agrave gauche sur la figure 2

La reacutevision de la carte des bioclimats dans le cadre du preacutesent projet permettra non

seulement drsquoactualiser la classification avec une information climatique plus reacutecente

tenant compte de lrsquoeacutevolution du climat (1981-2010) mais aussi drsquoinclure de nouvelles

sources de donneacutees qui pourraient permettre de raffiner la distribution des bioclimats

1 Pour en savoir plus sur le CER voir le site httpwwwmddelccgouvqccabiodiversitecadre-ecologiquerapportscer_partie_1pdf 2 Pour en savoir plus sur la classification climatique du Queacutebec voir le site httpwwwmddelccgouvqccachangementsclassification

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 17

Quatre bioclimats sont identifieacutes pour la reacutegion agrave lrsquoeacutetude au nord du 55deg La zone la plus

au nord est caracteacuteriseacutee par des tempeacuteratures polaires (-94 agrave -60 degC) un reacutegime de

preacutecipitations semi-aride (250 agrave 469 mm) et une saison de croissance tregraves courte (90 agrave

119 jours) La zone la plus au sud du Nunavik est caracteacuteriseacutee par des tempeacuteratures

subpolaires froides (-59 agrave -15 degC) par des preacutecipitations modeacutereacutees (470 agrave 799 mm) et

par une saison de croissance tregraves courte (90 agrave 119 jours) La troisiegraveme zone qui se situe

dans la portion est de la zone drsquoeacutetude en bordure avec le Labrador est caracteacuteriseacutee par

des tempeacuteratures polaires (-94 agrave -60 degC) par un reacutegime de preacutecipitations modeacutereacutees (470

agrave 799 mm) et par une saison de croissance courte (120 agrave 149 jours)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 18

Figure 2 Classification climatique du Queacutebec tireacutee de Gerardin et McKenney (2001) Notez que bien que la carte preacutesente 15 classes ces classes ont eacuteteacute regroupeacutees en 12 reacutegions climatiques selon la classification mondiale de Litynski

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 19

CHAPITRE 3 MEacuteTHODOLOGIE

31 Peacuteriode seacutelectionneacutee pour le climat de reacutefeacuterence

La peacuteriode de temps retenue dans cette eacutetude pour deacutecrire le climat de reacutefeacuterence du

Nunavik va de 1981 agrave 2010 Ce choix deacutecoule en partie du fait que les donneacutees de

reacuteanalyses seacutelectionneacutees ne sont disponibles qursquoagrave compter de 1979 (tableau 2) De plus

cette peacuteriode repreacutesente lrsquohorizon temporel sur lequel les normales climatiques sont

maintenant calculeacutees selon les recommandations de lrsquoOrganisation Meacuteteacuteorologique

Mondiale (OMM) Elle est par exemple utiliseacutee par le MDDELCC pour cartographier les

normales climatiques du Queacutebec qui sont disponibles en ligne sur le site de surveillance

du climat (httpwwwmddelccgouvqccaclimatnormales )

32 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash tempeacuteratures et preacutecipitations

Le premier objectif de ce projet eacutetait drsquoeacutevaluer la pertinence et lrsquoutiliteacute des diffeacuterents jeux

de donneacutees disponibles sur la reacutegion du Nunavik Les jeux de donneacutees diffegraverent entre

autres par leurs reacutesolutions temporelles et spatiales et certaines drsquoentre elles pouvaient

srsquoaveacuterer moins inteacuteressantes pour une analyse du climat sur le nord du Queacutebec De plus

la repreacutesentativiteacute des donneacutees par rapport aux stations drsquoobservations nrsquoest pas

forceacutement eacutequivalente et elle se devait drsquoecirctre eacutevalueacutee agrave la piegravece La seacutelection finale des

jeux de donneacutees pour lrsquoanalyse et la cartographie des indicateurs srsquoest faite en deux

grandes eacutetapes

321 Reacutesolution et vintage des jeux de donneacutees

Premiegraverement les donneacutees sur des grilles ayant des tuiles de plus de 100 km de cocircteacute ont

eacuteteacute eacutelimineacutees puisqursquoune telle reacutesolution geacutenegravere seulement deux ou trois tuiles sur la

reacutegion agrave lrsquoeacutetude ce qui srsquoavegravere tregraves peu avantageux comparativement aux jeux de donneacutees

agrave plus fine reacutesolution Cette eacutetape a conduit agrave lrsquoeacutelimination des donneacutees interpoleacutees

suivantes GPCP v2 HadCRUT3v CRUTEM4v GISTEMP ainsi que des reacuteanalyses NCEP2 et

20CR Deuxiegravemement la seacuterie GPCCv6 qui nrsquooffre que des donneacutees de preacutecipitations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 20

mensuelles a aussi eacuteteacute retireacutee compte tenu du faible nombre drsquoindices climatiques

drsquointeacuterecirct pouvant ecirctre calculeacutes avec ces donneacutees

Suite agrave ce premier tri nous avons retrancheacute les donneacutees de reacuteanalyses provenant

drsquoanciennes versions Ce faisant la seacuterie NARR a eacuteteacute eacutelimineacutee car elle est maintenant

remplaceacutee par la seacuterie CFSR On note que le jeu de donneacutees NCEP2 deacutejagrave eacutelimineacute agrave cause

de sa reacutesolution spatiale est aussi doreacutenavant remplaceacute par CFSR Le jeu de donneacutees

ERA40 est aussi eacutelimineacute puisqursquoil repreacutesente une version anteacuterieure agrave la seacuterie ERA-Interim

et qursquoil offre une couverture de donneacutees plus discontinue ainsi qursquoune reacutesolution

grossiegravere lorsque compareacute agrave la version plus reacutecente (Rapaic et al 2015) Enfin le jeu de

donneacutees JRA25 a eacuteteacute remplaceacute par une version plus reacutecente soit JRA55

322 Validation avec les donneacutees aux stations

Lrsquoeacutetape finale de seacutelection des jeux de donneacutees consistait agrave valider chacun des jeux de

donneacutees avec les donneacutees aux stations meacuteteacuteorologiques du reacuteseau CLIMATOLOGIE du

MDDELCC

Pour cette comparaison des donneacutees quotidiennes de tempeacuteratures et de preacutecipitations

eacutetaient disponibles pour 46 stations (figure 3) Parmi cet ensemble les donneacutees de quatre

stations sont partageacutees avec Environnement Canada et sont utiliseacutees pour construire les

fichiers de donneacutees interpoleacutees (ex CANDGRD et NRCan) Par conseacutequent elles ne

peuvent pas ecirctre consideacutereacutees indeacutependantes de ces jeux de donneacutees et ecirctre utiliseacutees

comme critegravere de validation

Bien que les donneacutees quotidiennes de 42 stations meacuteteacuteorologiques demeuraient

disponibles plusieurs seacuteries nrsquoeacutetaient pas complegravetes et ne couvraient pas neacutecessairement

les mecircmes anneacutees Des critegraveres de seacutelection ont ducirc ecirctre imposeacutes afin de trouver des seacuteries

aux stations dites laquovalidesraquo Le premier critegravere consistait agrave conserver uniquement les

anneacutees ayant moins de 20 de donneacutees manquantes pour une peacuteriode drsquoenregistrement

annuelle Ensuite une seacuterie valide a eacuteteacute deacutefinie comme une seacuterie ayant au moins dix

anneacutees valides qursquoelles soient conseacutecutives ou non et qui recoupaient les anneacutees

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 21

disponibles pour les diffeacuterents jeux de donneacutees Le but eacutetait de maximiser le nombre de

seacuteries aux stations qui pouvait ecirctre utiliseacute pour la validation La reacutesultante est donc un

ensemble de stations ayant des seacuteries valides speacutecifiques agrave chacun des jeux de donneacutees

interpoleacutees et de reacuteanalyses En effet le nombre de seacuteries valides nrsquoest pas

neacutecessairement le mecircme pour chacune des stations et il diffegravere aussi deacutependamment du

jeu de donneacutees avec lequel les seacuteries valides sont compareacutees

Une fois les seacuteries valides obtenues elles ont eacuteteacute compareacutees au point de grille le plus pregraves

pour chacun des jeux de donneacutees alternatives Trois indicateurs couramment utiliseacutes pour

comparer des donneacutees de stations agrave des donneacutees alternatives ont eacuteteacute calculeacutes Le premier

est le coefficient de correacutelation (r) le deuxiegraveme est lrsquoerreur quadratique moyenne (Root

Mean Square Error RMSE) et le troisiegraveme est lrsquoeacutecart-type normaliseacute soit lrsquoeacutecart-type du

jeu de donneacutees diviseacute par lrsquoeacutecart-type des donneacutees stations (σjeuσstation) Les

comparaisons sont faites agrave partir des valeurs de tempeacuteratures et de preacutecipitations

mensuelles moyennes

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 22

Figure 3 Distribution des 46 stations du reacuteseau MDDELCC disponibles dans la reacutegion agrave lrsquoeacutetude Seules les stations indeacutependantes en vert sont utiliseacutees pour la validation

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 23

33 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash couvert de neige

Lrsquoanalyse des bases de donneacutees du couvert nival nrsquoa pas suivi exactement la mecircme

meacutethodologie que celle utiliseacutee pour les donneacutees de tempeacuteratures et de preacutecipitations

Le premier tri baseacute sur la reacutesolution spatiale et temporelle des jeux de donneacutees est resteacute

le mecircme Ce processus a permis drsquoeacuteliminer la seacuterie NCEP disponible sur une grille de

200 km De plus les seacuteries B2003 HQ et CMC (snow depth analysis) ont eacuteteacute eacutelimineacutees ducirc

au manque de donneacutees sur la peacuteriode de reacutefeacuterence agrave lrsquoeacutetude

Lrsquoeacutetape consistant agrave comparer les jeux de donneacutees sur grille aux donneacutees aux stations nrsquoa

pas eacuteteacute effectueacutee pour le couvert de neige car il a eacuteteacute deacutemontreacute que ce dernier est

beaucoup trop heacuteteacuterogegravene sur le territoire (Mudryk et al 2015) Autrement dit une

valeur agrave une station ne peut repreacutesenter adeacutequatement une valeur moyenneacutee sur un

point de grille car lrsquoaccumulation de neige peut varier de faccedilon tregraves importante sur

quelques megravetres La validation des donneacutees sur grille devrait ainsi reposer sur plusieurs

mesures agrave lrsquointeacuterieur drsquoun point de grille chose impossible dans le cas preacutesent

De plus dix stations de reacuteseau du MDDELCC offraient des donneacutees de neige sur le

territoire agrave lrsquoeacutetude Par contre de ces dix stations seulement deux stations avaient des

seacuteries disponibles qui 1) correspondaient aux mecircmes anneacutees que celles disponibles dans

les jeux de donneacutees Liston-Hiemstra et Brown-Derksen et 2) remplissaient les critegraveres de

donneacutees valides eacutetablies soit de conserver uniquement les anneacutees ayant moins de 20

de donneacutees manquantes pour une peacuteriode drsquoenregistrement annuelle et de deacutefinir une

seacuterie valide comme ayant au moins dix anneacutees valides Il eacutetait par conseacutequent tregraves difficile

de valider les jeux de donneacutees avec les donneacutees aux stations

Mudryk et al (2015) propose cependant une autre approche adopteacutee ici qui consiste agrave

comparer les reacuteanalyses entre elles afin drsquoeacutevaluer leurs similitudes et les eacutecarts entre leurs

valeurs respectives Ceci permet drsquoeacuteliminer les reacuteanalyses qui preacutesentent des eacutecarts trop

importants face aux autres On obtient au final un ensemble de jeux de donneacutees pouvant

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 24

ecirctre utiliseacute pour caracteacuteriser la neige sur le territoire Il faut toutefois noter que faute

drsquoobservations terrains suffisantes lrsquoaccord entre les jeux de donneacutees ne veut pas

forceacutement dire qursquoils repreacutesentent plus adeacutequatement la reacutealiteacute

La comparaison entre les jeux de donneacutees conserveacutes de la liste drsquoorigine (GlobSnow

MERRA ERA-Interim CFSR Brown-Derksen et Liston-Hiemstra) a eacuteteacute effectueacutee en

analysant les seacuteries temporelles annuelles des quatre indicateurs climatiques relieacutes agrave la

neige choisis pour ce projet soit lrsquoeacutequivalent en eau de la neige le deacutebut la fin et la dureacutee

de lrsquoenneigement Les seacuteries temporelles de ces variables sont compareacutees pour les

diffeacuterentes reacutegions bioclimatiques identifieacutees agrave travers ce projet (voir sections 35 et 44)

Lrsquoagreacutegation spatiale des donneacutees a eacuteteacute faite parce que la qualiteacute des bases de donneacutees

de neige est tregraves heacuteteacuterogegravene dans le nord Il faut rappeler que les reacuteanalyses assimilent

les donneacutees aux stations et que celles-ci sont tregraves rares sur lrsquoextrecircme nord du territoire

(voir section 11) En analysant les jeux de donneacutees par bioclimats il nous eacutetait possible

de mieux eacutevaluer lrsquoampleur de ce problegraveme

34 Formats de preacutesentation des indicateurs climatiques

341 Cartographie

Un des livrables principaux de ce projet eacutetait la production de cartes pour les indicateurs

climatiques drsquointeacuterecirct Lrsquointerpolation des indicateurs a eacuteteacute faite sur une grille commune

de 50 km un compromis adeacutequat entre les reacutesolutions des jeux de donneacutees retenus

Suite agrave une consultation aupregraves des membres du comiteacute de suivi du projet il a eacuteteacute deacutecideacute

que les cartes preacutesenteraient les moyennes des jeux de donneacutees seacutelectionneacutes Afin

drsquoillustrer les marges drsquoerreur autour de la moyenne nous preacutesentons aussi des cartes

des eacutecarts-types entre les jeux de donneacutees Il faut noter que lrsquoajout des cartes drsquoeacutecarts-

types a fait lrsquoobjet de nombreuses discussions avec le comiteacute de suivi Il est clair que cette

information peut paraicirctre complexe par contre il nous apparaissait primordial de

preacutesenter les divergences entre les jeux de donneacutees afin de bien appreacutecier lrsquoincertitude

associeacutee aux cartes produites

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 25

Les cartes ont eacuteteacute preacutepareacutees selon les recommandations de la direction geacuteneacuterale de

lrsquoinformation geacuteographique du Ministegravere de lrsquoEacutenergie et des Ressources naturelles

(MERN) Toutes les donneacutees ayant servi agrave produire les cartes du projet ont eacuteteacute transfeacutereacutees

au MFFP ainsi qursquoau MERN sous forme de fichiers SIG

342 Tableau synthegravese et seacuteries temporelles

En compleacutement aux cartes produites dans le projet un tableau synthegravese ainsi que des

figures preacutesentant les valeurs annuelles des variables et indicateurs climatiques ont eacuteteacute

preacutepareacutes Le tableau synthegravese collige les reacutesultats de tous les indicateurs pour lrsquoensemble

de la reacutegion agrave lrsquoeacutetude et donne une vue drsquoensemble du climat de lrsquohorizon 1981-2020 au

nord du 55deg Pour chaque indice climatique le tableau preacutesente une moyenne des jeux

de donneacutees seacutelectionneacutes ainsi que lrsquoeacutecart-type entre les jeux de donneacutees Quant aux

figures elles illustrent les valeurs annuelles des indicateurs climatiques moyenneacutees sur la

reacutegion agrave lrsquoeacutetude et ce pour chaque jeu de donneacutees moyenneacutees Ces figures permettent

drsquoappreacutecier la variabiliteacute interannuelle ainsi que lrsquoeacutevolution des indicateurs dans le temps

35 Distribution des bioclimats

La distribution des bioclimats est revue par le preacutesent projet afin de tenir compte des

donneacutees climatiques plus reacutecentes et permettant potentiellement de mieux caracteacuteriser

les patrons spatiaux du climat nordique queacutebeacutecois Bien qursquoune autre classification

climatique mondiale aurait pu ecirctre utiliseacutee pour revoir la distribution des bioclimats du

Queacutebec soit celle de Koumlppen-Geiger (par exemple Kottek et al 2006) il a eacuteteacute jugeacute plus

pertinent de revoir les bioclimats du Queacutebec en utilisant la classification de Litynski

utiliseacutee par Gerardin et McKenney (2001) (figure 2) Cette derniegravere offre lrsquoavantage de

tenir compte de variables de type plus biologique ou eacutecologique comme la longueur de la

saison de croissance un eacuteleacutement jugeacute important dans la planification territoriale De plus

la conservation de la meacutethode anteacuterieure permettra de comparer plus facilement la

nouvelle distribution avec la preacuteceacutedente

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 26

La meacutethodologie adopteacutee par Litynski (1988) est fondeacutee sur trois variables et indicateurs

climatiques soit la tempeacuterature moyenne annuelle les preacutecipitations totales annuelles

et la longueur de la saison de croissance Les cateacutegories utiliseacutes sont les mecircmes que celles

preacutesenteacutees agrave la figure 2 et repris au tableau 6

Les bases de donneacutees utiliseacutees sont celles deacutecrites agrave la section 31 La cartographie

individuelle des trois variables drsquointeacuterecirct est reacutealiseacutee sur une grille de 50 km de cocircteacute (tel

qursquoexpliqueacute agrave la section 341) Une classe de tempeacuterature de preacutecipitation et de saison

de croissance est ensuite attribueacutee agrave chaque point de grille selon les valeurs preacutesenteacutees

au tableau 6

Tableau 6 Caracteacuteristiques sommaires de la classification de Litynski (tireacutees de Gerardin et McKenney 2001)

Tempeacuterature (C) Preacutecipitation (mm) Saison de croissance (jours)

P polaire -94 agrave -60 SA semi-aride 250 agrave 469 TC tregraves courte

90 agrave 119

SpF subpolaire froide

-59 agrave -15 M modeacutereacutee 470 agrave 799 C courte 120 agrave 149

Sp subpolaire -14 agrave 19 SH subhumide

800 agrave 1359 M moyenne 150 agrave 179

SpD subpolaire douce

20 agrave 45 H humide gt1360 L longue 180 agrave 209

M modeacutereacutee 46 agrave 66

CHAPITRE 4 REacuteSULTATS

41 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash tempeacuteratures et preacutecipitations

Les figures 4 et 5 preacutesentent les reacutesultats de validation entre les donneacutees aux stations du

MDDELCC et les jeux de donneacutees alternatives Chaque ligne de couleur repreacutesente la

comparaison entre une seacuterie valide drsquoune station indeacutependante et la seacuterie du point de

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 27

grille le plus pregraves tireacute du jeu de donneacutees alternatives les lignes noires repreacutesentent la

combinaison parfaite (correacutelation de 1 RMSE de 0 et eacutecart-type normaliseacute de 1)

Pour les tempeacuteratures mensuelles moyennes (figure 4) les comparaisons entre les huit

jeux de donneacutees soit interpoleacutees ou de reacuteanalyses sont sensiblement similaires En effet

plusieurs lignes de couleurs se retrouvent tregraves pregraves (sinon par-dessus) la ligne noire de

correacutelation parfaite Il nrsquoy a que quelques stations ougrave les erreurs (RMSE) sont plus eacuteleveacutees

les correacutelations sont plus faibles et lrsquoeacutecart-type normaliseacute est plus petit (une indication

que le jeu de donneacutees sous-estime la variance) ou plus grand (une indication que le jeu

de donneacutees surestime la variance) Toutefois il faut noter que le nombre de stations

indeacutependantes ayant des seacuteries valides pour cette variable est tregraves faible il varie entre

n=6 et n=8

Pour les preacutecipitations mensuelles moyennes (figure 5) les similitudes entre les donneacutees

aux stations du MDDELCC et les jeux de donneacutees alternatives sont moins eacuteleveacutees tel que

le montrent les plus faibles correacutelations les plus grandes erreurs RMSE et le plus grand

nombre drsquoeacutecarts normaliseacutes qui diffegravere de 1 Ceci nrsquoest pas tregraves surprenant eacutetant donneacute

que les preacutecipitations preacutesentent geacuteneacuteralement une plus grande variabiliteacute spatiale que

les tempeacuteratures En drsquoautres mots la similitude entre les preacutecipitations agrave une station et

les preacutecipitations moyenneacutees sur une tuile relativement grande ne peut pas ecirctre tregraves

eacuteleveacutee Les quatre jeux de donneacutees interpoleacutees preacutesentent de plus grandes variations

dans les valeurs RMSE que les quatre reacuteanalyses Ces variations plus importantes

suggegraverent que pour certaines stations les valeurs interpoleacutees sont bonnes (similaires aux

valeurs observeacutees) tandis que pour drsquoautres elles sont mauvaises (diffeacuterentes des valeurs

observeacutees) Drsquoun autre cocircteacute les RMSE des jeux des reacuteanalyses preacutesentent de plus faibles

variations une indication que la similitude entre les donneacutees aux stations et les points de

grille est toujours sensiblement la mecircme

Plusieurs points sont agrave consideacuterer afin de seacutelectionner les jeux de donneacutees

Premiegraverement la figure 4 indique qursquoen geacuteneacuteral les jeux de donneacutees interpoleacutees et les

reacuteanalyses repreacutesentent tregraves bien les tempeacuteratures observeacutees Il nrsquoest pas possible agrave

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 28

partir de cette analyse de favoriser ou drsquoeacuteliminer un jeu de donneacutees de lrsquoensemble Par

contre la validation sur les preacutecipitations reacutevegravele que les reacuteanalyses offrent un certain

avantage eacutetant donneacute leur plus grande similitude avec les donneacutees de stations

indeacutependantes (figure 5) De plus il faut consideacuterer que la grande majoriteacute des

indicateurs drsquointeacuterecirct (sauf les tempeacuteratures et preacutecipitations mensuelles tableau 5)

requiegraverent des donneacutees climatiques quotidiennes pour leur calcul Or trois des jeux de

donneacutees interpoleacutees soit CANGRD CRU TS31 et Willmott-Matsuura nrsquooffrent que des

donneacutees mensuelles Consideacuterant de surcroicirct la faible performance de ces jeux de

donneacutees lorsqursquoon les compare aux stations indeacutependantes il a eacuteteacute deacutecideacute drsquoeacuteliminer ces

jeux de donneacutees mecircme pour la caracteacuterisation des tempeacuteratures et des preacutecipitations

mensuelles Lrsquoinclusion ou non du jeu de donneacutees RNCan eacutetait plus incertain et lrsquoopinion

du comiteacute de suivi a eacuteteacute sondeacutee lors drsquoune reacuteunion en date du 11 juin 2015 Il a alors eacuteteacute

deacutecideacute drsquoeacuteliminer cette seacuterie eacutetant donneacute entre autres sa faible performance avec les

preacutecipitations et de ne conserver que les quatre reacuteanalyses pour bacirctir le climat de

reacutefeacuterence pour ce projet

42 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash couvert de neige

La comparaison entre les reacuteanalyses disponibles pour le couvert de neige a eacuteteacute effectueacutee

pour les reacutegions bioclimatiques identifieacutees agrave la figure 21 Nous preacutesentons ici les reacutesultats

des quatre plus grandes reacutegions sur le territoire agrave lrsquoeacutetude bien que toutes les analyses

soient disponibles dans le tome 2 du rapport

Les figures 6 agrave 9 preacutesentent une comparaison entre les seacuteries temporelles de sept

reacuteanalyses en termes du maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige (EEN) ainsi que du

deacutebut de la fin et de la dureacutee de lrsquoenneigement On remarque premiegraverement un plus

grand consensus entre les bases de donneacutees pour lrsquoeacutequivalent en eau de la neige et pour

le deacutebut de la peacuteriode drsquoenneigement que pour la fin et la dureacutee de lrsquoenneigement et ce

pour toutes les reacutegions On note aussi que le choix final drsquoun jeu de donneacutees sur la neige

baseacute sur lrsquoanalyse de ces courbes nrsquoest pas simple Sans donneacutees drsquoobservations il est en

effet tregraves difficile de faire une validation Par conseacutequent il faut comprendre que le choix

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 29

de conserver ou drsquoeacuteliminer lrsquoune ou lrsquoautre des bases de donneacutees srsquoest fait parfois de

faccedilon quelque peu subjective avec lrsquoappui de Ross Brown un expert sur ce sujet

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 30

Figure 4 Validation des donneacutees alternatives de tempeacuteratures mensuelles moyennes avec les donneacutees aux stations du MDDELCC Le lsquonrsquo indique le nombre de seacuteries observeacutees valides pour chaque jeu de donneacutees alternatives

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 31

Figure 5 Validation des donneacutees alternatives de preacutecipitations mensuelles moyennes avec les donneacutees aux stations du MDDELCC Le lsquonrsquo indique le nombre de seacuteries observeacutees valides pour chaque jeu de donneacutees alternatives

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 32

La premiegravere base de donneacutees agrave ecirctre eacutelimineacutee est la base ERA-Interim qui nrsquooffre aucune

variabiliteacute dans le maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige particuliegraverement pour les

reacutegions plus au nord En drsquoautres mots cette reacuteanalyse produit essentiellement la mecircme

valeur en EEN pour chacune des anneacutees entre 1981 et 2010 La base de donneacutees CFSR est

aussi eacutecarteacutee de la liste eacutetant donneacute lrsquouniformiteacute et la faiblesse des valeurs drsquoEEN qursquoelle

produit Une troisiegraveme seacuterie agrave ecirctre eacutelimineacutee est JRA55 car les valeurs de EEN produites

pour les 15 premiegraveres anneacutees agrave lrsquoeacutetude sont beaucoup trop eacuteleveacutees particuliegraverement

pour les 2 reacutegions les plus au nord La base de donneacutees GlobSnow est aussi retrancheacutee

parce qursquoelle ne reproduit pas adeacutequatement le deacutebut de lrsquoenneigement reacutesultant en des

valeurs aberrantes de la dureacutee du couvert de neige Ce problegraveme avait deacutejagrave eacuteteacute identifieacute

par Takala et al (2011) au Canada

Ces choix ont donc conduit agrave un ensemble de trois bases de donneacutees du couvert de neige

soit MERRA Liston-Hiemstra et Brown-Derksen Cependant tel que preacuteciseacute agrave la

section 21 la base de donneacutees Liston-Hiemstra utilise les donneacutees MERRA afin de piloter

un modegravele de neige il eacutetait donc reacutepeacutetitif drsquoinclure les deux jeux de donneacutees drsquoautant

plus que lrsquoeacutetude de Liston et Hiemstra (2011) suggegravere que les valeurs de leur modegravele de

neige sont beaucoup plus reacutealistes que celles de MERRA

Par conseacutequent seules les bases de donneacutees Liston-Hiemstra et Brown-Derksen sont

retenues pour produire les cartes de couvert de neige sur le territoire Dans ce cas au lieu

de preacutesenter la moyenne des deux seacuteries et les eacutecarts-types nous preacutesenterons plutocirct les

deux jeux de donneacutees seacutepareacutement

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 33

Figure 6 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion au nord approximativement du 59deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 34

Figure 7 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 58deg et 59deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 35

Figure 8 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 56deg et 58deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 36

Figure 9 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 55deg et 56deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 37

43 Description du climat du passeacute reacutecent au Nunavik

La section qui suit preacutesente un reacutesumeacute de lrsquoanalyse des indicateurs climatiques qui ont

eacuteteacute calculeacutes agrave lrsquoaide des donneacutees alternatives seacutelectionneacutees Le tableau 5 permet de

constater qursquoun grand nombre drsquoindicateurs climatiques sont agrave lrsquoeacutetude et de surcroicirct

plusieurs drsquoentre eux doivent ecirctre preacutesenteacutes sur une base mensuelle La cartographie de

tous ces indicateurs a conduit agrave la production drsquoun total de 121 cartes auxquelles

srsquoajoutent des figures preacutesentant les seacuteries temporelles Eacutetant donneacute qursquoil ne serait pas

utile de deacutecrire ici toutes ces figures la section qui suit preacutesente une synthegravese des

reacutesultats Les tableaux 7a et 7 b preacutesenteacutes offrent drsquoabord un sommaire de tous les

indicateurs climatiques puis les figures 10 agrave 20 preacutesentent la distribution spatiale des trois

indicateurs utiliseacutes pour lrsquoanalyse des bioclimats soit les tempeacuteratures annuelles les

preacutecipitations annuelles et longueur de la saison de croissance ainsi que les degreacutes-jours

de croissance et quelques indices relieacutes au couvert de neige Lrsquoensemble des cartes et

figures produites pour ce projet sont disponibles dans le Tome 2 qui accompagne le

preacutesent rapport

Rappelons que toutes les donneacutees ayant servi agrave produire les cartes preacutesenteacutees dans cette

section et dans le Tome 2 ont eacuteteacute transfeacutereacutees au MFFP ainsi qursquoau MERN sous forme de

fichiers SIG

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 38

Tableau 7a Synthegravese des indicateurs climatiques agrave lrsquoeacutetude calculeacutes agrave partir des variables de tempeacuteratures et de preacutecipitations Les valeurs repreacutesentent la moyenne des quatre reacuteanalyses moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave de 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 lrsquoeacutecart-type de lrsquoensemble est donneacute entre parenthegraveses

Peacuteriode Tempeacuteratures moyennes (degC)

Nombre de cycles de gel-

deacutegel

Degreacutes-jours de gel

Degreacutes-jours de deacutegel

Degreacutes-jours de croissance

Annuel -54 (plusmn02) 580 (plusmn36) 30649 (plusmn992) 11957 (plusmn405) 5666 (plusmn284)

Janvier -245 (plusmn07) 01 (plusmn01) 7501 (plusmn180) 00 (plusmn00) 00 (plusmn00)

Feacutevrier -235 (plusmn04) 04 (plusmn01) 6483 (plusmn170) 01 (plusmn01) 00 (plusmn00)

Mars -172 (plusmn05) 16 (plusmn04) 5125 (plusmn218) 04 (plusmn04) 00 (plusmn00)

Avril -80 (plusmn05) 77 (plusmn17) 2337 (plusmn190) 59 (plusmn40) 04 (plusmn03)

Mai 01 (plusmn02) 147 (plusmn12) 619 (plusmn41) 754 (plusmn70) 246 (plusmn26)

Juin 72 (plusmn04) 81 (plusmn05) 21 (plusmn07) 2295 (plusmn96) 1070 (plusmn52)

Juillet 113 (plusmn03) 04 (plusmn01) 00 (plusmn00) 3582 (plusmn82) 2058 (plusmn80)

Aoucirct 102 (plusmn03) 05 (plusmn01) 00 (plusmn00) 3242 (plusmn114) 1720 (plusmn109)

Septembre 52 (plusmn01) 72 (plusmn06) 23 (plusmn04) 1662 (plusmn88) 530 (plusmn59)

Octobre -09 (plusmn04) 133 (plusmn04) 586 (plusmn93) 344 (plusmn56) 38 (plusmn12)

Novembre -83 (plusmn09) 34 (plusmn07) 2503 (plusmn262) 14 (plusmn07) 00 (plusmn00)

Deacutecembre -177 (plusmn09) 06 (plusmn02) 5452 (plusmn262) 01 (plusmn01) 00 (plusmn00)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 39

Peacuteriode Preacutecipitations totales (mm)

Preacutecipitations liquides (mm)

Preacutecipitations solides (mm)

Fraction de neige

Annuel 7506 (plusmn1316) 4330 (plusmn568) 3176 (plusmn790) 420 (plusmn36)

Janvier 330 (plusmn67) 00 (plusmn00) 330 (plusmn67) 999 (plusmn01)

Feacutevrier 281 (plusmn58) 02 (plusmn01) 279 (plusmn58) 995 (plusmn03)

Mars 387 (plusmn92) 08 (plusmn05) 380 (plusmn93) 978 (plusmn15)

Avril 455 (plusmn137) 62 (plusmn28) 394 (plusmn135) 865 (plusmn71)

Mai 583 (plusmn130) 307 (plusmn52) 276 (plusmn88) 460 (plusmn59)

Juin 729 (plusmn80) 692 (plusmn60) 37 (plusmn21) 48 (plusmn23)

Juillet 853 (plusmn83) 852 (plusmn83) 01 (plusmn01) 01 (plusmn01)

Aoucirct 933 (plusmn117) 932 (plusmn117) 00 (plusmn00) 00 (plusmn00)

Septembre 1022 (plusmn153) 974 (plusmn146) 49 (plusmn14) 47 (plusmn12)

Octobre 819 (plusmn154) 445 (plusmn93) 375 (plusmn82) 464 (plusmn57)

Novembre 668 (plusmn156) 51 (plusmn21) 617 (plusmn149) 922 (plusmn35)

Deacutecembre 446 (plusmn100) 06 (plusmn03) 40 (plusmn100) 990 (plusmn07)

Saison de croissance

Saison sans gel

Peacuteriode ougrave la tempeacuterature

oscille autour de 0 degC agrave lrsquoautomne

Peacuteriode ougrave la tempeacuterature

oscille autour de 0 degC agrave au

printemps

Deacutebut 08-Juin (plusmn19) 07-Juin (plusmn11) 01-Oct (plusmn14) 29-Avr (plusmn17)

Fin 10-Oct (plusmn19) 01-Oct (plusmn14) 26-Oct (plusmn15) 07-Juin (plusmn11)

Longueur (jours)

1242 (plusmn16) 1160 (plusmn12) 263 (plusmn07) 400 (plusmn21)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 40

Tableau 7 b Synthegravese des indicateurs climatiques relieacutes au couvert nival Les valeurs repreacutesentent la moyenne des jeux de donneacutees moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave du 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 Lrsquoeacutecart-type nrsquoest pas calculeacute eacutetant donneacute qursquoil nrsquoy a que deux jeux de donneacutees

Liston-Hiemstra Brown-Dersken

Max ENN 2621 1642

Deacutebut 24-sept 28-sept

Fin 31-mai 09-juin

Longueur (jours)

2507 2554

431 Tempeacuterature annuelle moyenne

La tempeacuterature annuelle moyenne (figure 10) preacutesente un gradient nord-sud dans toutes

les reacuteanalyses avec des tempeacuteratures de lrsquoordre de -8 agrave -10 degC au nord du Nunavik et de

-2 agrave -4 degC au sud du territoire Les eacutecarts-types inter-reacuteanalyses sont geacuteneacuteralement tregraves

faibles sur lrsquoensemble du territoire une indication que les quatre reacuteanalyses preacutesentent

un consensus entre elles Lrsquoeacutecart-type tend toutefois agrave augmenter agrave proximiteacute des cocirctes

Le gradient de tempeacuterature et les faibles valeurs drsquoeacutecart-type inter-reacuteanalyses sont

geacuteneacuteraliseacutes aux valeurs de tempeacuteratures pour les douze mois de lrsquoanneacutee (Tome 2)

Lrsquoeacutevolution des tempeacuteratures moyennes (figure 11) montre une tendance geacuteneacuterale agrave la

hausse pour les tempeacuteratures annuelles et mensuelles sur le Nunavik entre 1981 et 2010

Tandis que certains mois preacutesentent une diminution des tempeacuteratures entre 1981 et

1990 par exemple pour le mois de feacutevrier tous les mois preacutesentent une augmentation

marqueacutee agrave partir de 1990

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 41

Figure 10 Le panneau du haut preacutesente la moyenne des tempeacuteratures moyennes annuelles (degC) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 42

Figure 11 Lrsquoeacutevolution des tempeacuteratures moyennes annuelles et mensuelles (degC) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 43

432 Preacutecipitations totales annuelles

Les preacutecipitations totales annuelles (figure 12) preacutesentent un gradient similaire aux

tempeacuteratures avec des valeurs plus eacuteleveacutees au sud de lrsquoordre de pregraves de 1000 mm et

de 450-500 mm au nord Les eacutecarts-types sont geacuteneacuteralement plus importants sur

lrsquoensemble du territoire mais particuliegraverement aux abords des Baies James et drsquoHudson

Ces variations entre les quatre reacuteanalyses ne sont pas tregraves surprenantes eacutetant donneacute la

plus grande variabiliteacute spatiale des preacutecipitations et la difficulteacute agrave simuler cette variable

lorsque compareacutee aux tempeacuteratures Ce gradient sud-nord des preacutecipitations totales est

geacuteneacuteraliseacute aux douze mois de lrsquoanneacutee (Tome 2) On note que les preacutecipitations totales

sont plus abondantes durant les mois drsquoeacuteteacute et drsquoautomne que durant les mois drsquohiver et

de printemps (Tome 2)

En ce qui a trait agrave lrsquoeacutevolution des preacutecipitations totales la figure 13 suggegravere une

augmentation des preacutecipitations annuelles sur lrsquoensemble du territoire pour la

peacuteriode 1981-2010 Il faut noter par contre que tel que discuteacute plus haut les valeurs

obtenues par les quatre reacuteanalyses divergent beaucoup plus que pour les tempeacuteratures

avec un eacutecart drsquoenviron 300 mm annuellement entre les deux reacuteanalyses les plus

diffeacuterentes Les tendances des valeurs mensuelles de preacutecipitations sont quant agrave elles plus

partageacutees avec certains mois affichant des augmentations tel que les mois de juillet agrave

deacutecembre tandis que les autres mois preacutesentent des changements plus variables entre

1981-2010

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 44

Figure 12 Le panneau du haut preacutesente la moyenne des preacutecipitations totales annuelles (mm) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 45

Figure 13 Lrsquoeacutevolution des preacutecipitations totales annuelles et mensuelles (mm) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 46

433 Longueur de la saison de croissance

La figure 14 illustre que la longueur de la saison de croissance atteint des valeurs plus

importantes au sud-est pregraves de la Baie James soit drsquoenviron 160 agrave 170 jours tandis que

la saison est beaucoup plus courte au nord avec des valeurs de lrsquoordre de 80 agrave 90 jours

Les eacutecarts-types sont faibles sur la majoriteacute du territoire sauf sur le pourtour de la baie

drsquoUngava ougrave les reacuteanalyses ne srsquoentendent pas aussi bien sur la longueur de la saison de

croissance

En ce qui concerne le deacutebut de la saison de croissance il survient environ 70 jours plus

tocirct dans le sud que dans le nord (figure 15) tandis que la fin peut arriver jusqursquoagrave environ

50 jours plus tard dans le sud qursquoau nord (figure 16)

La figure 17 illustre clairement lrsquoallongement de la saison de croissance sur le territoire

entre 1981 et 2010 (panneau du haut) ainsi que le devancement du deacutebut de la saison

(panneau du centre) et sa fin plus tardive (panneau du bas)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 47

Figure 14 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la longueur de la saison de croissance (jours) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2020 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 48

Figure 15 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date du deacutebut de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 49

Figure 16 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date de la fin de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 50

Figure 17 Lrsquoeacutevolution de la longueur du deacutebut et de la fin de la saison de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 51

434 Degreacutes-jours de croissance

La figure 18 illustre que le nombre de degreacutes-jours de croissance est plus important au

sud-est pregraves de la Baie James soit drsquoenviron 1600 agrave 2000 degreacutes-jours tandis que ce

nombre est beaucoup plus faible au nord avec des valeurs de lrsquoordre de 400 agrave 600 Les

eacutecarts-types sont faibles sur la majoriteacute du territoire sauf pour certains points de grille sur

le pourtour de la baie drsquoUngava ougrave les reacuteanalyses ne srsquoentendent pas aussi bien

Le nombre de degreacutes-jours de croissance augmente entre 1981 et 2010 sur une base

annuelle largement relieacute agrave des augmentations au printemps et en eacuteteacute (figure 19) On

remarque pour les mois drsquohiver une seule reacuteanalyse (ERA-Interim) donne des valeurs ce

qui peut influencer les eacutecarts-types preacutesenteacutes agrave la figure 18

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 52

Figure 18 Le panneau du haut preacutesente la moyenne du nombre annuel de degreacutes-jours de croissance calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 53

Figure 19 Lrsquoeacutevolution du nombre de degreacutes-jours annuel de de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 54

435 Couvert de neige

La figure 20 preacutesente le maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige (EEN mm) pour les

deux bases de donneacutees retenues On note premiegraverement des eacutecarts importants entre les

deux jeux de donneacutees un point bien illustreacute agrave la figure 22 La seacuterie Liston-Hiemstra

preacutesente des valeurs plus eacuteleveacutees et plus heacuteteacuterogegravenes sur le territoire avec des valeurs

entre 122-150 et 501-800 mm tandis que Brown-Derksen preacutesente des valeurs allant de

122-150 agrave 251-300 mm Par contre les deux deacutemontrent des taux drsquoEEN plus importants

dans la reacutegion montagneuse aux abords de Terre-Neuve-et-Labrador Ces diffeacuterences

limitent la confiance qui peut ecirctre accordeacutee agrave lrsquoune ou lrsquoautre de ces bases de donneacutees

Cependant lrsquoanalyse des preacutecipitations solides annuelles preacutesenteacutees dans le Tome 2

(figure A102) selon les quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) ajoute une

information compleacutementaire qui peut srsquoaveacuterer utile En effet cette figure suggegravere que les

preacutecipitations solides annuelles sur le territoire sont de lrsquoordre drsquoenviron 200 agrave 300 mm

sauf sur la reacutegion montagneuse agrave lrsquoest ougrave les valeurs peuvent atteindre 450 mm Ces

valeurs se rapprochent davantage de la base de donneacutees de Liston et Hiemstra que de

celles de Brown et Derksen

Les indicateurs lieacutes au deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement sont quant agrave elles plus

similaires entre les deux jeux de donneacutees (figures 21 et 22) une bonne indication qursquoil est

plus facile de preacutedire la preacutesence ou non de neige que la quantiteacute de neige en cas de

preacutesence

La figure 22 suggegravere que lrsquoeacutequivalent en eau de la neige a peu changeacute entre 1981 et 2010

tandis que la dureacutee du couvert nival a diminueacute Ce pheacutenomegravene est principalement lieacute agrave

une fin drsquoenneigement plus preacutecoce et moins agrave un deacutebut plus tardif

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 55

Figure 20 Le maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige (mm) calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 56

Figure 21 La dureacutee du couvert de neige (seuil de 1 mm) calculeacutee agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 57

Figure 22 Lrsquoeacutevolution du maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige du deacutebut de la fin et de la dureacutee de lrsquoenneigement calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra et de Brown-Derksen moyenneacutes pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 58

44 Bioclimats

Lrsquoanalyse des bioclimats baseacutee sur lrsquoensemble de donneacutees de reacuteanalyses seacutelectionneacutees

pour la peacuteriode 1981-2010 (figure 23) offre un portrait passablement diffeacuterent de celui

preacutesenteacute en 2001 par Gerardin et McKenney qui eacutetait quant agrave lui baseacute sur des donneacutees

drsquoobservations aux stations pour la peacuteriode 1966 agrave 1996 (chapitre 2)

Premiegraverement le niveau de raffinement de la nouvelle classification est plus eacuteleveacute ce qui

nrsquoest pas surprenant eacutetant donneacute que la premiegravere classification eacutetait baseacutee sur des

donneacutees de stations situeacutees principalement au sud du 50deg (Gerardin et McKenney 2001)

Par conseacutequent les donneacutees sur grille des reacuteanalyses offrent une information climatique

plus deacutetailleacutee sur le nord du Queacutebec

La figure 23 preacutesente sept cateacutegories pour la reacutegion au nord du 55deg (on note que les 2

autres cateacutegories preacutesenteacutees sur cette figure deacutecrivent une reacutegion au sud de la reacutegion agrave

lrsquoeacutetude) comparativement agrave quatre cateacutegories dans la classification originale Les grandes

reacutegions bioclimatiques sont sensiblement les mecircmes mais les nouvelles cateacutegories aident

agrave deacutecrire avec plus de preacutecision certains eacuteleacutements climatiques et topographiques

importants

Pour les tempeacuteratures annuelles moyennes le gradient nord-sud est sensiblement le

mecircme que sur la carte drsquoorigine avec une reacutegion subpolaire froide (-59 agrave -15 degC) plus au

sud et une reacutegion polaire (-94 agrave -60 degC) plus au nord Par contre la zone polaire est moins

eacutetendue comparativement agrave celle de Gerardin et McKenney tandis que la zone subpolaire

a pris de lrsquoexpansion au nord On note aussi une zone de tempeacuterature plus froide agrave la

limite ouest du territoire qui borde Terre-Neuve-et-Labrador Cette zone longe plusieurs

monts importants tels le Mont Iberville le Mont Jacques-Rousseau ainsi que les Collines

Hadegraves

Le gradient nord-sud est aussi preacutesent en termes de longueur de la saison de croissance

qui passe de courte au sud (120 agrave 149 jours) agrave tregraves courte au nord (90 agrave 119 jours) Un

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 59

gradient de court agrave tregraves court est aussi preacutesent agrave la frontiegravere de Terre-Neuve-et-Labrador

ougrave il y a un important gradient drsquoeacuteleacutevation

Le gradient de preacutecipitation preacutesente quant agrave lui une zone subhumide au sud caracteacuteriseacutee

par des preacutecipitations totales plus abondantes (800 agrave 1359 mm) tandis que la reacutegion plus

au nord est repreacutesenteacutee par des preacutecipitations modeacutereacutees (470 agrave 799 mm) Ces

preacutecipitations sont plus importantes que sur la carte drsquoorigine qui preacutesentait une zone

modeacutereacutee au sud et semi-aride au nord

Ce portrait des bioclimats deacutenote que les conditions sont particuliegraverement difficiles dans

le Nord queacutebeacutecois En effet environ 50 du territoire au nord du 55deg est compris dans

une zone consideacutereacutee polaire en termes de tempeacuterature ougrave la saison de croissance est

tregraves courte et ougrave les preacutecipitations sont modeacutereacutees

Ce nouveau redeacutecoupage des zones bioclimatiques pourrait influencer la reacutepartition des

zones de veacutegeacutetation du Queacutebec que le MPFP est aussi en processus de revoir

(httpswwwmffpgouvqccaforetsinventaireinventaire-zones-cartejsp)

Preacutesentement le territoire au nord du 55e parallegravele regroupe trois grandes zones soit le

domaine de la toundra forestiegravere (du 55e au 58e) le domaine de la toundra arctique

arbustive (du 58e au 61e) et le domaine de la toundra arctique herbaceacutee (au nord du 61e)

On note que ces trois zones sont caracteacuteriseacutees par une veacutegeacutetation de type arbustive et

que la limite nord de la plupart des arbres de la forecirct boreacuteale (sapin baumier pin gris) se

situe entre le 52e et 55e parallegravele mis agrave part pour lrsquoeacutepinette noire qui quant agrave elle est

preacutesente mais de faccedilon limiteacutee dans la toundra forestiegravere Lrsquoanalyse du climat de

reacutefeacuterence ainsi que la nouvelle cartographie des bioclimats laissent preacutesager que les zones

de veacutegeacutetation seraient appeleacutees agrave se deacuteplacer vers le nord

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 60

Figure 23 Classification des bioclimats eacutetablie sur la moyenne climatique de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFRS JRA55 MERRA) disponibles sur une grille de 50 km La classification suit les critegraveres eacutetablis par Litynski tels que preacutesenteacutes dans Gerardin et McKenney (2001)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 61

CHAPITRE 5 EacuteTAT DES CONNAISSANCES DrsquoAUTRES VARIABLES CLIMATIQUES

Le chapitre 5 preacutesente un eacutetat des connaissances tireacute de la litteacuterature pour trois

indicateurs importants pour le Nord queacutebeacutecois soit le vent les glaces marines et le

reacutegime hydrique Ces indicateurs de par le manque de donneacutees disponibles ou de leur

plus grande complexiteacute nrsquoont pas fait pas partie de la liste drsquoindicateurs prioriseacutes pour le

projet En effet leur eacutevaluation aurait requis une analyse plus approfondie et trop longue

pour ce projet Toutefois il a eacuteteacute possible de tirer profit de la revue de litteacuterature reacutealiseacutee

reacutecemment pour la publication de la Synthegravese des connaissances sur les changements

climatiques au Queacutebec (Ouranos 2015)

51 Les vents

Les vents pregraves de la surface sont mesureacutes aux stations meacuteteacuteorologiques par des

aneacutemomegravetres situeacutes agrave 10 megravetres de hauteur Malheureusement la faible densiteacute des

reacuteseaux au Queacutebec limite grandement la compreacutehension de cette variable complexe

Puisque le vent est grandement influenceacute par des processus tregraves locaux le vent mesureacute

nrsquoest repreacutesentatif que des environs immeacutediats de la station ce qui en complique

lrsquointerpolation pour des fins de cartographie et drsquoanalyse agrave moins drsquoavoir un reacuteseau de

stations drsquoune tregraves grande densiteacute Par ailleurs les observations de vent sont tregraves

sensibles aux changements survenus dans les types drsquoaneacutemomegravetres agrave la hauteur agrave

laquelle ils ont eacuteteacute installeacutes (qui nrsquoa pas toujours eacuteteacute de 10 m) au deacuteplacement des

stations ainsi qursquoaux changements de lrsquoenvironnement autour de la station comme la

croissance ou la disparition de la forecirct et lrsquourbanisation Crsquoest pourquoi lrsquoeacutetude du vent

doit impeacuterativement se faire sur des donneacutees homogeacuteneacuteiseacutees

Des statistiques agrave long terme de la vitesse du vent ont eacuteteacute obtenues au moyen de stations

meacuteteacuteorologiques canadiennes sur la peacuteriode 1953-2006 par Wan et al (2010) apregraves en

avoir compleacuteteacute lrsquohomogeacuteneacuteisation De ces stations treize se situent dans des aeacuteroports

du Queacutebec (Val-DrsquoOr Rouyn Sept-Icircles Bagotville St-Hubert Montreacuteal (Pierre-Elliot-

Trudeau) Schefferville Kuujjuaq Queacutebec (Jean-Lesage) Roberval Baie-Comeau

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 62

Kuujjuarapik et Mont-Joli) Lrsquoanalyse de Wan et al (2010) nous apprend que les moyennes

saisonniegraveres de la vitesse de vent pour la peacuteriode 1953-2006 se situent entre 10 et

20 kmh Les seules stations faisant exception sont Mont-Joli en hiver et Kuujjuarapik en

automne pour lesquelles les moyennes saisonniegraveres excegravedent 20 kmh On constate que

la vitesse moyenne des vents pour la grande majoriteacute des stations varie tregraves peu drsquoune

saison agrave lrsquoautre On peut en dire autant de la variation interannuelle de la moyenne

saisonniegravere du vent Pour la majoriteacute des stations la variabiliteacute interannuelle se situe en

deccedilagrave de 5 kmh peu importe la saison Toutefois quelques stations nordiques se

comportent diffeacuteremment Agrave Kuujjuarapik Kuujjuaq Schefferville et Mont-Joli les

moyennes hivernales et automnales fluctuent drsquoune anneacutee agrave lrsquoautre de 5 agrave 10 kmh

tandis que la variabiliteacute excegravede 10 kmh en eacuteteacute agrave Kuujjuarapik Les tendances observeacutees

ont aussi eacuteteacute calculeacutees par Wan et al (2010) qui remarquent une tendance agrave la diminution

de la vitesse moyenne des vents pour la majoriteacute des stations tout au long de lrsquoanneacutee

entre 1953 et 2006 Par contre quelques stations deacuterogent de ce constat geacuteneacuteral et

preacutesentent de faibles tendances agrave lrsquoaugmentation de la vitesse du vent Encore une fois

crsquoest le cas pour les stations nordiques de Schefferville (hiver printemps et automne) de

Kuujjuaq et de Kuujjuarapik en hiver et finalement de Val-DrsquoOr et de Baie-Comeau en

automne

Bien qursquoutiles pour dresser un portrait sommaire du vent dans le nord les analyses agrave long

terme et sur de grandes eacutechelles spatiales peuvent masquer certains comportements

importants du vent notamment en termes de pointes de vent extrecircmes Ces eacuteveacutenements

sont particuliegraverement importants pour les infrastructures du nord et se meacuteritent drsquoecirctre

mieux eacutetudieacutes Un enjeu difficile agrave aborder eacutetant donneacute lrsquoaspect tregraves local du vent En

effet puisque les pointes de vent ne surviennent pas neacutecessairement au point de stations

il est difficile de bien les caracteacuteriser Par contre des informations plus qualitatives ou

ponctuelles peuvent servir agrave mieux comprendre lrsquoimportance des pics de vents sur ce

territoire Par exemple un article dans le Nunatsiaq News relate des eacuteveacutenements

extrecircmes agrave Salluit ougrave des vents de plus de 140 kmh ont eacuteteacute enregistreacutes le 19 novembre

2015 Plusieurs toitures de reacutesidences ont eacuteteacute arracheacutees lors ce cet eacuteveacutenement Un

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 63

avertissement de pointes de vent importantes pouvant atteindre 106 kmh eacutetait eacutemis

pour cette reacutegion pendant quelques jours Cet eacuteveacutenement illustre bien que la force des

vents dans le nord peut avoir des conseacutequences tregraves importantes

52 Glaces marines

Les glaces marines sont une composante importante de la cryosphegravere qui joue un rocircle

significatif sur le climat terrestre agrave travers son influence sur lrsquoeacutenergie le cycle de lrsquoeau la

productiviteacute primaire les eacutechanges gazeux ainsi que le niveau des mers Les glaces de

lrsquoArctique peuvent perdurer pendant plusieurs anneacutees et srsquoaccumulent agrave la base avec le

gel de lrsquoeau de mer Les glaces saisonniegraveres nrsquoatteignent geacuteneacuteralement pas plus de 2

megravetres drsquoeacutepaisseur tandis que les glaces qui ont plus drsquoun an peuvent atteindre plusieurs

megravetres drsquoeacutepaisseur Les glaces marines sont sensibles agrave plusieurs facteurs tels que la

tempeacuterature de lrsquoair la tempeacuterature des oceacuteans le vent et les courants marins

Lrsquoinfluence des changements de tempeacuterature sur les glaces de mer fait en sorte que

celles-ci forment lrsquoune des signatures les plus visibles des changements climatiques

(Vaughan et al 2013)

Depuis le deacuteploiement drsquoun systegraveme drsquoimagerie satellitaire agrave micro-ondes passives en

1979 il est possible drsquoavoir une estimation de lrsquoeacutetendue des glaces marines avec une

reacutesolution temporelle infeacuterieure agrave une journeacutee Ces trente-quatre anneacutees de donneacutees

montrent tout drsquoabord que le couvert annuel de la glace arctique a diminueacute drsquoenviron

de 35 agrave 41 par deacutecennie de 1979 agrave aujourdrsquohui (Vaughan et al 2013) Cette diminution

est plus rapide en eacuteteacute et en automne mais le couvert a neacuteanmoins diminueacute agrave chaque

saison De plus malgreacute la tendance eacutevidente agrave la baisse agrave partir des anneacutees 1970 on

observe la preacutesence drsquoune forte variabiliteacute interannuelle dans lrsquoeacutetendue de glace Dans le

centre de lrsquoArctique (excluant la mer du Groenland) les couverts de la glace peacuterenne

(glace qui perdure un eacuteteacute) et de la glace pluriannuelle (glace qui dure plusieurs eacuteteacutes) ont

aussi diminueacute durant ces mecircmes anneacutees drsquoenviron 115 et de 135 par deacutecennie

respectivement (Vaughan et al 2013) Enfin lrsquoeacutepaisseur de la glace hivernale a diminueacute

en moyenne de 06 m par deacutecennie sur le bassin de lrsquoArctique pendant la peacuteriode 1980 agrave

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 64

2008 ce qui indique que le volume de glace est aussi agrave la baisse Ces donneacutees drsquoeacutepaisseur

des glaces proviennent de plusieurs techniques telles que lrsquoutilisation des sonars sous-

marins drsquoaltimeacutetrie satellitaire et de la deacutetection eacutelectromagneacutetique Pour les endroits

ougrave une diminution de lrsquoeacutepaisseur de la glace est enregistreacutee on note une augmentation

de la vitesse de la deacuterive des glaces (Vaughan et al 2013)

Des eacutetudes reacutecentes sur la baie drsquoHudson et la mer du Labrador montrent aussi le deacuteclin

de lrsquoeacutetendue des glaces marines sur ce territoire pendant les 50 derniegraveres anneacutees

(Derksen et al 2012 Tivy et al 2011) Plus speacutecifiquement on note que lrsquoeacutetendue des

glaces dans la baie drsquoHudson a diminueacute de 6 agrave 15 par deacutecennie tandis que la reacutegion du

Labrador a perdu pregraves de 17 de ses glaces drsquoeacuteteacute au courant de la peacuteriode 1968-2010

(figure 24 tireacutee de Derksen et al 2012) La perte totale du couvert de glace et par

conseacutequent lrsquoapparition de lrsquoeau libre en septembre sur plusieurs reacutegions autour du

Queacutebec sont similaires aux reacutesultats observeacutes dans lrsquooceacutean Arctique

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 65

Figure 24 Reacuteduction du couvert de glace ( par deacutecennie) pour la peacuteriode 1968-2010 dans lrsquoarctique canadien Seulement les tendances statistiquement significatives (α=005) sont montreacutees Adapteacutee de Derksen et al 2012

53 Reacutegime hydrique

La premiegravere constatation pour le reacutegime hydrique est le manque de ressources

disponibles afin de pouvoir dresser un portrait fiable sur le nord du Queacutebec

Premiegraverement le nombre de stations de jaugeage pour mesurer le deacutebit des riviegraveres au

Nunavik soit agrave travers le Centre drsquoexpertise hydrique du Queacutebec (CEHQ) ou

Environnement Canada demeure faible Deuxiegravemement peu de chercheurs semblent

srsquoecirctre inteacuteresseacutes au reacutegime hydrique du nord queacutebeacutecois faisant en sorte que la litteacuterature

nrsquoest pas tregraves abondante pour cette reacutegion Il est facile drsquoimaginer que ce deuxiegraveme point

deacutecoule du premier il est difficile de bacirctir des analyses solides quand le manque de

donneacutees est si criant

Toutefois il est possible de preacutesenter ici certaines tendances du reacutegime hydrique du nord

queacutebeacutecois en grande partie gracircce aux eacutetudes meneacutees par Stephen Deacutery (de lrsquoUniversiteacute

du nord de la Colombie-Britannique) En reacutesumeacute ses travaux montrent que bien que les

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 66

deacutebits annuels vers lrsquoArctique ne preacutesentent pas de tendances significatives entre 1964

et 2003 des tendances agrave la baisse sont observeacutees pour les riviegraveres se deacuteversant dans les

Baies James drsquoHudson drsquoUngava entre 1964 et 2000 (Deacutery et Wood 2005 Deacutery et al

2005) Par contre en incluant des donneacutees plus reacutecentes les reacutesultats suggegraverent une

augmentation des deacutebits entre les anneacutees 1980 et 2007 (Deacutery et al 2009) Un exemple de

variations observeacutees selon la peacuteriode agrave lrsquoeacutetude est preacutesenteacute agrave la figure 25 qui illustre les

tendances dans les variations annuelles des deacutebits de plusieurs riviegraveres du nord canadien

sur diffeacuterentes peacuteriodes temporelles On remarque par exemple que la peacuteriode 1982-

2002 preacutesente davantage de tendances agrave la hausse aux abords de la baie James que les

trois autres peacuteriodes agrave lrsquoeacutetude Cette figure illustre aussi un problegraveme important soit que

les seacuteries hydromeacutetriques ne sont pas toujours en continu et que comme crsquoest le cas pour

les stations meacuteteacuteorologiques plusieurs stations de jaugeage ont eacuteteacute fermeacutees au fil du

temps On remarque entre autres que sur le nord queacutebeacutecois plusieurs points

disparaissent quand les peacuteriodes drsquoanalyses incluent les anneacutees apregraves 1990 (figure 25)

Drsquoautres eacutetudes rapportent aussi des changements dans le reacutegime hydrique du nord

queacutebeacutecois dans le passeacute reacutecent Par exemple Thistle et Cassie (2013) ont analyseacute les

donneacutees hydromeacutetriques obtenues du Centre drsquoexpertise hydrique du Queacutebec (CEHQ)

afin de deacutetecter des tendances des deacutebits de riviegraveres pour la peacuteriode 1950-2009 dont

quatre stations de jaugeage agrave lrsquointeacuterieur du territoire agrave lrsquoeacutetude ici (Grande riviegravere de la

Baleine 5524 et -7699 Lac des Loups Marins 5645 et -7422 Aux Meacutelegravezes 5768 et -

6962 Agrave la Baleine 5789 et -6760) Leurs reacutesultats suggegraverent une faible baisse des deacutebits

annuels moyens entre 1950-2009 sans changement significatif entre 1980-2009 tandis

que la saisonnaliteacute des deacutebits extrecircmes nrsquoa pas changeacute de faccedilon significative pendant

lrsquoune ou lrsquoautre de ces deux peacuteriodes Des eacutetudes baseacutees sur des donneacutees hydromeacutetriques

drsquoEnvironnement Canada (Canadian Reference Hydrometric Basin Network) ougrave le

nombre de stations est extrecircmement faible au Nunavik abondent dans le mecircme sens

avec de tregraves faibles diminutions ou pas de changement sur cette reacutegion pour des peacuteriodes

similaires (Zhang et al 2001 Yue et al 2003)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 67

Figure 25 Cartes du coefficient de la variabiliteacute temporelle des deacutebits annuels de 45 riviegraveres du Nord canadien pour (a) 1970ndash1990 (b) 1976ndash1996 (c) 1982ndash2002 et (d) 1970ndash2002 Les triangles pointant vers le haut (bas) indiquent une tendance positive (neacutegative) la taille des triangles indique lrsquoampleur du changement lorsque deacutetectable Les riviegraveres ameacutenageacutees par lrsquohomme (reacuteservoirs barrages diversion) sont indiqueacutees par des triangles vides

Les meacutecanismes responsables de ces variations dans le temps sont mal compris

Toutefois il semble que les deacutebits des riviegraveres du nord canadien soient influenceacutes en

partie par des changements des patrons de circulation atmospheacuterique notamment par

lrsquooscillation Arctique (Deacutery et Wood 2004 Overland et Wang 2005 Deacutery et al 2009) Une

eacutevaluation robuste de la relation entre le reacutegime hydrique et ce pheacutenomegravene requiert de

longues seacuteries temporelles de deacutebits qui sont tregraves rares dans le nord Par conseacutequent

bien que certains changements dans le reacutegime hydrique du nord coiumlncident avec des

changements de circulation atmospheacuterique ce meacutecanisme se doit drsquoecirctre davantage

eacutetudieacute Les changements climatiques sont aussi souvent citeacutes comme un meacutecanisme lieacute agrave

des hausses de la variabiliteacute du cycle hydrologique (par ex Huntington 2006 Holland et

al 2007) bien que cette relation demande agrave ecirctre mieux exploreacutee

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 68

CHAPITRE 6 EacuteVALUATION DU POTENTIEL DES REacuteANALYSES POUR LrsquoESTIMATION DES INTENSITEacuteS DES PREacuteCIPITATIONS EXTREcircMES

Par A Mailhot G Talbot P Aubin S Bolduc INRS-Eau Terre et Environnement

Le volet lsquoAnalyse des seacuteries de preacutecipitations extrecircmes du projet Eacutelaboration du portrait

climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du

Nunavik avait pour objectif drsquoeacutevaluer le potentiel des reacuteanalyses pour lrsquoestimation des

intensiteacutes de pluies extrecircmes pour la reacutegion nord du Queacutebec Le preacutesent chapitre

preacutesente un reacutesumeacute de la deacutemarche utiliseacutee et des principaux reacutesultats obtenus Un

document intituleacute Eacutevaluation du potentiel des reacuteanalyses pour lrsquoestimation des intensiteacutes

des preacutecipitations extrecircmes dans le Nord queacutebeacutecois (Mailhot et al 2015) donne une

description deacutetailleacutee des eacuteleacutements techniques et des reacutesultats obtenus dans le cadre de

ce volet Le document deacutetailleacute est preacutesenteacute dans le Tome 1 du preacutesent rapport

Le travail a eacuteteacute reacutealiseacute en trois eacutetapes Une premiegravere eacutetape a consisteacute agrave comparer les

estimations des intensiteacutes de preacutecipitations extrecircmes de trois reacuteanalyses agrave savoir ERA-

Interim (European ReAnalysis) CFSR (Climate Forecast System Reanalysis) et MERRA

(Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications- voir Tableau 8) aux

valeurs correspondantes aux stations du Ministegravere du Deacuteveloppement durable de

lrsquoEnvironnement et de la Lutte contre les Changements Climatiques (MDDLECC) et

drsquoEnvironnement Canada (EC) Les seacuteries journaliegraveres de preacutecipitations aux diffeacuterents

points de grille couvrant le territoire au nord du 49e parallegravele ont eacuteteacute utiliseacutees comme

valeurs de reacutefeacuterence Seules les stations comportant 10 ans ou plus de donneacutees valides

(une anneacutee est jugeacutee valide si elle contient moins de 20 de donneacutees manquantes) sont

retenues pour un total de 90 stations (la carte des stations de la figure 26 donne la

position de celles-ci) Les seacuteries aux stations ont eacuteteacute preacutefeacutereacutees aux donneacutees interpoleacutees

sur grille (p ex les donneacutees interpoleacutees sur grille de 10 km de Ressources Naturelles

Canada McKenney et al 2011) puisque les donneacutees sur grille sont construites par

interpolation des donneacutees aux stations et que dans les reacutegions ougrave les densiteacutes de stations

sont faibles lrsquoexactitude de ces valeurs interpoleacutees est questionnable De plus

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 69

consideacuterant que la preacutesente eacutetude srsquointeacuteresse agrave la caracteacuterisation des extrecircmes de

preacutecipitations il est connu que les donneacutees sur grille sous-estiment ces valeurs (Gervais

et al 2014)

Tableau 8 Liste et caracteacuteristiques des reacuteanalyses retenues

Nom Reacutesolution spatiale1 Reacutesolution temporelle

Peacuteriode couverte

Reacutefeacuterence

Climate Forecast System Reanalysis

(CFSR)

35 km x 25 km (031deg x 031deg)

1 heure 1979-2009 Saha et al

(2010)

ERA-Interim (Europen

ReAnalysis)

83 km x 64 km (075deg x 075deg)

12 heures 1979-2012 Dee et al

(2011)

Modern-Era Retrospective

Analysis for Research and Applications

(MERRA)

55 km x 55 km (05deg x 067deg)

1 heure 1979-2012 Rienecker et al

(2011)

1 La reacutesolution en km indiqueacutee est estimeacutee pour les latitudes du territoire sous eacutetude

Les seacuteries des maxima annuels de dureacutee 1 3 et 5 jours ont eacuteteacute construites en chacun des

points de grille pour chacune des reacuteanalyses et pour chaque station Les intensiteacutes de

preacutecipitations de peacuteriodes de retour 2 5 10 et 20 ans ont ensuite eacuteteacute estimeacutees en ajustant

une distribution GEV ou Gumbel agrave chacune de ces seacuteries Les quantiles calculeacutes aux

stations ont ensuite eacuteteacute compareacutes aux quantiles des reacuteanalyses au point de grille

correspondant La figure 26 preacutesente un exemple des reacutesultats obtenus dans le cas de la

dureacutee 1 jour et la peacuteriode de retour 2 ans Les valeurs non corrigeacutees de cette figure

preacutesentent des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans qui

varient entre 25-30 mm pour la portion sud du Nunavik agrave 20 mm pour la section la plus

au nord selon les reacuteanalyses ERA et MERRA tandis que CFSR preacutesente des valeurs plus

importantes de lrsquoordre de 30-35 mm au sud et de 25-30 mm geacuteneacuteralement dans le nord

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 70

La figure 26 suggegravere que bien que les reacuteanalyses preacutesentent des biais parfois importants

(geacuteneacuteralement une sous-estimation des valeurs aux stations notamment pour les reacutegions

de la Cocircte-Nord et de la Basse-Cocircte-Nord) la distribution spatiale de ces valeurs colle tregraves

bien au patron suggeacutereacute par les valeurs aux stations Toutefois on note une sous-

estimation systeacutematique (pour toutes les reacuteanalyses toutes les dureacutees et les peacuteriodes de

retour les plus eacuteleveacutees) des valeurs les plus eacuteleveacutees enregistreacutees aux stations Ces stations

se trouvent essentiellement dans la partie sud du territoire ce qui laisse entendre que la

performance des reacuteanalyses pour la portion plus au nord du territoire sous eacutetude est tregraves

bonne

Figure 26 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses et aux stations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 71

Ces reacutesultats obtenus agrave partir des seacuteries lsquobrutesrsquo des reacuteanalyses montrent lrsquoimportance de

proceacuteder agrave un post-traitement de ces seacuteries Ce post-traitement vise agrave corriger les biais

(diffeacuterences dans les valeurs moyennes) et agrave reacuteduire les eacutecarts entre intensiteacutes extrecircmes

aux stations et estimeacutees agrave partir des reacuteanalyses

Deux approches de post-traitement ont eacuteteacute consideacutereacutees Une premiegravere approche vise agrave

appliquer un post-traitement agrave chaque reacuteanalyse prise individuellement Le post-

traitement en question fait intervenir deux paramegravetres un premier qui permet de

corriger le biais (fait en sorte que la valeur moyenne sur lrsquoensemble des stations est eacutegale

agrave la valeur correspondante pour la reacuteanalyse) et un second qui permet de faire en sorte

que la variance des valeurs aux points de grille de la reacuteanalyse est eacutegale agrave la variance des

valeurs aux stations (les deacuteveloppements theacuteoriques de cette approche sont deacutetailleacutes

dans Mailhot et al 2015)

Lrsquoapplication de ce post-traitement permet une ameacutelioration sensible des reacutesultats La

figure 27 reprend le cas preacutesenteacute agrave la figure 26 (dureacutee 1 jour et peacuteriode de retour 2 ans)

On constate que les reacuteanalyses reproduisent plus adeacutequatement les intensiteacutes plus

eacuteleveacutees observeacutees sur la Cocircte-Nord Le tableau 9 dresse la liste des reacuteanalyses offrant les

meilleures performances apregraves post-traitement individuel des reacuteanalyses pour chaque

dureacutee et chaque peacuteriode de retour Il convient de noter que les diffeacuterences entre valeurs

de MSE sont souvent tregraves petites suggeacuterant que la seacutelection de lrsquoune ou lrsquoautre des

reacuteanalyses a peu de conseacutequence De plus il faut noter que sans surprise le problegraveme

fondamental de sous-estimation des valeurs aux stations preacutesentant les intensiteacutes les plus

eacuteleveacutees persiste mecircme apregraves post-traitement

Une fois les biais corrigeacutes (figure 27) les patrons des maxima annuels de preacutecipitations 1

jour de peacuteriode de retour 2 ans diffegraverent passablement pour les reacuteanalyses CFSR et

MERRA comparativement aux valeurs non corrigeacutees de la figure 24 Pour CFSR le

gradient sud-nord est plus important avec des valeurs drsquoenviron 35 mm au sud et de 20

mm au nord tandis que pour MERRA les valeurs corrigeacutees sont un peu plus importantes

sur tout le territoire allant de 30-35 mm au sud et de 25-30 au nord

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 72

Figure 27 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 73

Tableau 9 Reacuteanalyse (ou paire de reacuteanalyses) offrant le meilleur accord avec les intensiteacutes aux stations apregraves post-traitement individuel (ou post-traitement par paire)

Peacuteriode de retour Dureacutee

1 jour 3 jours 5 jours

2 ans MERRA (ERACFSR) MERRA (ERACFSR) CFSR (ERACFSR)

5 ans CFSR (ERACFSR) CFSR (ERACFSR) CFSR (ERACFSR)

10 ans CFSR (CFSRMERRA) CFSR (ERACFSR) ERA (ERACFSR)

20 ans CFSR (CFSRMERRA) ERA (ERACFSR) ERA (ERAMERRA)

La deuxiegraveme approche de post-traitement consiste agrave combiner les intensiteacutes des

preacutecipitations extrecircmes estimeacutees agrave partir de chaque reacuteanalyse Il srsquoagit en quelque sorte

de combiner de faccedilon optimale les reacutesultats des reacuteanalyses On peut montrer que lrsquoaccord

entre les intensiteacutes de preacutecipitations estimeacutees en combinant les reacuteanalyses et celles aux

stations est toujours meilleur que lrsquoaccord entre les intensiteacutes de preacutecipitations estimeacutees

agrave partir de chaque reacuteanalyse prise individuellement et les intensiteacutes aux stations Dans le

cadre de la preacutesente eacutetude les reacuteanalyses ont eacuteteacute combineacutees par paire (ERACFSR

ERAMERRA CFSRMERRA) La contrainte que la variance des quantiles aux points de

grille soit eacutegale agrave la variance de ces valeurs aux stations a eacutegalement eacuteteacute imposeacutee Le

Tableau 9 regroupe les paires de reacuteanalyses (entre parenthegraveses) qui preacutesentent les

meilleures performances On constate que la paire ERACFSR est souvent seacutelectionneacutee

Encore ici il convient drsquoobserver que les eacutecarts entre valeurs de MSE pour les diffeacuterentes

paires de reacuteanalyses sont souvent petits et que le problegraveme de sous-estimation eacutevoqueacute

plus haut demeure Les figures 28 et 29 regroupent les cartes des intensiteacutes des maxima

annuels de dureacutee 1 jour de peacuteriodes de retour 2 ans et 20 ans respectivement (les cartes

pour les autres dureacutees et peacuteriodes de retour se trouvent dans Mailhot et al 2015) Ces

cartes repreacutesentent donc la meilleure estimation pour la combinaison de paires de

reacuteanalyses qursquoil est possible drsquoobtenir agrave partir des reacuteanalyses disponibles des intensiteacutes

de preacutecipitations extrecircmes pour le territoire sous eacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 74

Les patrons de maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour

diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses preacutesenteacutes agrave la figure 26 preacutesentent

geacuteneacuteralement des valeurs qui varient de 30-35 mm au sud et de 20-25 mm au nord La

combinaison ERA-CFSR preacutesente des valeurs plus faibles sur une plus grande reacutegion du

nord que les combinaisons ERA-MERRA et CFSR-MERRA Les maxima annuels 1 jour de

peacuteriode de retour 20 ans (figure 29) varient de 50-60 mm dans le sud agrave 30-40 mm pour

certaines reacutegions plus au nord

Figure 28 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 75

Figure 29 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 20 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations

Afin drsquoavoir une estimation des incertitudes associeacutees agrave ces valeurs en un site quelconque

(pour lequel aucune seacuterie observeacutee nrsquoest disponible) les eacutecarts-types entre intensiteacutes

estimeacutees agrave partir des reacuteanalyses (ou paires de reacuteanalyses) et les valeurs correspondantes

aux stations ont eacuteteacute calculeacutees pour lrsquoensemble des stations du territoire Lrsquohypothegravese est

que ces eacutecarts-types sont repreacutesentatifs des eacutecarts sur lrsquoensemble du territoire et donc

des incertitudes associeacutees aux estimations des reacuteanalyses Les reacutesultats montrent que 1)

les eacutecarts-types varient peu en fonction de la dureacutee 2) les paires de reacuteanalyses reacuteduisent

systeacutematiquement les eacutecarts relatifs par rapport au cas des reacuteanalyses post-traiteacutees

individuellement (bien que ces reacuteductions soient modestes dans plusieurs cas) 3) les

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 76

eacutecarts-types augmentent avec la peacuteriode de retour (ce qui nrsquoest pas surprenant compte

tenu des incertitudes drsquoestimation plus eacuteleveacutees pour les eacuteveacutenements plus rares donc de

peacuteriodes de retour plus eacuteleveacutees) Les incertitudes drsquoestimation (eacutecarts-types) des

quantiles sont de lrsquoordre de plusmn 15 pour les peacuteriodes de retour 2 5 et 10 ans et de lrsquoordre

de plusmn 20 pour la peacuteriode de retour 20 ans

Les reacutesultats de la preacutesente eacutetude montrent tout lrsquointeacuterecirct drsquoutiliser les reacuteanalyses

individuellement ou combineacutees pour lrsquoestimation des intensiteacutes de pluies extrecircmes dans

le nord du Queacutebec et de faccedilon plus geacuteneacuterale dans les reacutegions du nord reacutegions pour

lesquelles la caracteacuterisation des extrecircmes de preacutecipitations et des reacutegimes climatiques

pose problegraveme compte tenu du faible nombre de stations et de lrsquoimmensiteacute du territoire

Ces travaux ouvrent des perspectives tregraves inteacuteressantes Drsquoabord en termes de post-

traitement le deacuteveloppement drsquoapproche combinant trois reacuteanalyses ou plus est agrave

eacutetudier En effet les reacutesultats de la preacutesente eacutetude montrent qursquoil peut srsquoaveacuterer difficile

de choisir une reacuteanalyse parmi toutes celles disponibles car elles se ressemblent toutes

beaucoup En combinant les reacuteanalyses il possible drsquoeacuteviter ce choix et de plutocirct mettre agrave

profit lrsquoinformation provenant de toutes les reacuteanalyses Ce type drsquoapproche montre

toutefois ses limites et notamment agrave cause de son caractegravere lsquodeacuteterministersquo ougrave une valeur

de la reacuteanalyse est associeacutee de faccedilon univoque agrave la valeur agrave une station Il est clair qursquoune

approche de type stochastique ougrave lrsquoon associe une distribution de valeurs possibles agrave la

station conditionnellement agrave la donneacutee de la valeur de la reacuteanalyse doit ecirctre privileacutegieacutee

(Maraun 2013) Une approche de ce type a drsquoailleurs deacutejagrave eacuteteacute proposeacutee par Wong et al

(2014)

CHAPITRE 7 DISCUSSION ET CONCLUSION

Le projet Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des

vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik sous la responsabiliteacute du Ministegravere des

Forecircts de la Faune et des Parcs visait agrave ameacuteliorer le niveau de connaissance du climat de

cette reacutegion ougrave le manque de donneacutees climatiques est un enjeu important En effet bien

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 77

que plusieurs reacutecentes eacutetudes deacutemontrent que les changements climatiques risquent

drsquoecirctre particuliegraverement importants dans le Nord queacutebeacutecois le faible nombre de stations

climatologiques du reacuteseau limite la capaciteacute agrave analyser le climat passeacute et preacutesent ainsi que

les tendances ce qui influence la capaciteacute agrave bien eacutevaluer lrsquoampleur des changements

climatiques futurs

La premiegravere eacutetape du projet consistait agrave eacutevaluer le potentiel de donneacutees interpoleacutees sur

grille et de reacuteanalyses afin de deacutecrire le climat du Nunavik Deux jeux de donneacutees eacutetaient

agrave lrsquoeacutetude soit un pour les tempeacuteratures et les preacutecipitations (et leurs indicateurs

climatiques deacuteriveacutes) et un autre lieacutes agrave la caracteacuterisation du couvert de neige Pour les

variables de tempeacuteratures et de preacutecipitations une premiegravere seacutelection srsquoest faite sur la

base de la reacutesolution spatiale des diffeacuterentes grilles des jeux de donneacutees les grilles de

plus de 100 km de cocircteacute ayant eacuteteacute retireacutees de la liste Ce premier tri a permis de reacuteduire agrave

quatre le nombre de jeux de donneacutees interpoleacutees (CANGRD CRU T31 Willmott-

Matsuura NRCan) et de reacuteanalyses potentiels (MERRA ERA-Interim JRA55 CFSR) Les

valeurs de ces jeux de donneacutees ont ensuite eacuteteacute valideacutees en les comparant aux donneacutees

drsquoobservations indeacutependantes du reacuteseau CLIMATOLOGIE du MDDELCC

Cette eacutetape de validation reacutevegravele que les reacuteanalyses offrent un potentiel tregraves inteacuteressant

pour caracteacuteriser le climat passeacute du Nord queacutebeacutecois Ce potentiel est lieacute au fait que

premiegraverement les reacuteanalyses offrent des donneacutees journaliegraveres qui permettent de calculer

tous les indicateurs agrave lrsquoeacutetude contrairement aux donneacutees interpoleacutees qui offrent

seulement des donneacutees mensuelles (sauf la base de donneacutees RNCan) De plus la

validation avec les donneacutees aux stations a deacutemontreacute de plus grandes similitudes avec les

reacuteanalyses qursquoavec les donneacutees interpoleacutees notamment pour les preacutecipitations Les

quatre reacuteanalyses ont donc eacuteteacute utiliseacutees pour construire les cartes du climat de reacutefeacuterence

Le potentiel de trois des reacuteanalyses choisies soit MERRA ERA-Interim et CFSR avait

drsquoailleurs eacuteteacute deacutemontreacute reacutecemment (Linsday et al 2014) La reacuteanalyse JRA55 est tregraves

reacutecente et donc peu eacutetudieacutee Notre analyse deacutemontre qursquoelle srsquoeacuteloigne quelque peu des

trois autres reacuteanalyses crsquoest-agrave-dire qursquoelle preacutesente de moins grandes similitudes avec

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 78

les donneacutees des stations indeacutependantes Il est toutefois difficile de lrsquoeacuteliminer de la liste

eacutetant donneacute le faible nombre de stations indeacutependantes disponibles pour la validation

Lrsquoutilisation des reacuteanalyses pour construire le climat de reacutefeacuterence est un enjeu important

car le climat de reacutefeacuterence est geacuteneacuteralement deacutecrit agrave partir de donneacutees aux stations ou

interpoleacutees Or pour le Nunavik lrsquoanalyse des bases de donneacutees climatiques disponibles

reacutevegravele que lrsquoutilisation des reacuteanalyses offre un avantage certain sur les autres types de

donneacutees Ceci est relieacute agrave deux points importants Premiegraverement le nombre de stations

meacuteteacuteorologiques est faible dans le nord et ces stations offrent une couverture temporelle

limiteacutee ce qui rend difficile une bonne analyse du climat passeacute Deuxiegravemement les jeux

de donneacutees interpoleacutees sont baseacutes sur ces mecircmes donneacutees aux stations Or leur faible

repreacutesentativiteacute du territoire nordique influence neacutegativement la capaciteacute des jeux de

donneacutees interpoleacutees agrave bien caracteacuteriser le climat du territoire drsquointeacuterecirct Bien que les

reacuteanalyses assimilent les donneacutees drsquoobservations elles sont deacuteveloppeacutees agrave lrsquoaide drsquoun

modegravele de preacutevision meacuteteacuteorologique afin de reproduire le climat passeacute Ce type de

donneacutees semble ecirctre une avenue inteacuteressante pour pallier agrave la rareteacute des donneacutees

drsquoobservations dans la reacutegion nordique

Pour les bases disponibles pour caracteacuteriser le couvert nival la seacutelection srsquoest aveacutereacutee plus

ardue puisque les donneacutees de neige aux stations nrsquoont pu ecirctre utiliseacutees eacutetant donneacute la

grande heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute spatiale de cette variable agrave lrsquointeacuterieur mecircme des points de grille

Autrement dit la valeur agrave la station ne repreacutesente pas bien la valeur moyenne drsquoun point

de grille Un premier tri a permis drsquoeacuteliminer les donneacutees sur une grille trop grossiegravere pour

le territoire (NCEP) ainsi que celles qui nrsquooffraient pas une couverture temporelle

suffisamment longue pour couvrir la peacuteriode de reacutefeacuterence (HQ Tabsoba B2003 CMC)

Enfin les reacuteanalyses restantes ont eacuteteacute compareacutees entre elles afin drsquoeacuteliminer celles qui

preacutesentent des eacutecarts trop importants par rapport aux autres On obtient au final un

ensemble de jeux de donneacutees pouvant ecirctre utiliseacute pour caracteacuteriser le couvert de neige

sur le territoire Il faut noter par contre que faute drsquoobservations suffisantes lrsquoaccord

entre les jeux de donneacutees de cet ensemble ne veut pas forceacutement dire qursquoil repreacutesente la

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 79

reacutealiteacute avec plus drsquoexactitude Le choix final des bases de donneacutees a eacuteteacute dicteacute en partie

par un jugement drsquoexperts et a meneacute agrave la seacutelection de deux bases de donneacutees Liston-

Hiemstra et Brown-Hiemstra Il srsquoavegravere cependant que les reacutesultats des deux bases de

donneacutees sont passablement diffeacuterents sur le territoire ce qui limite la confiance dans

cette cartographie Par contre les valeurs de preacutecipitations solides srsquoaccordent davantage

avec les donneacutees de Liston-Hiemstra

Une fois la seacutelection des bases de donneacutees effectueacutee la synthegravese reacutegionale des variables

et indicateurs climatiques ainsi que leur cartographie ont eacuteteacute reacutealiseacutees pour la

peacuteriode 1981-2010 En tout le projet aura geacuteneacutereacute plus de 100 cartes en format SIG ainsi

que des figures preacutesentant lrsquoeacutevolution des indicateurs entre 1981 et 2010 Agrave titre

drsquoexemple notre analyse montre que pour cette peacuteriode les tempeacuteratures augmentent

les preacutecipitations totales sont agrave la hausse la saison de croissance srsquoallonge que

lrsquoeacutequivalent en eau de la neige a peu changeacute et que la dureacutee du couvert nival a diminueacutee

Ce pheacutenomegravene semble principalement lieacute agrave une fin drsquoenneigement plus preacutecoce et moins

agrave un deacutebut plus tardif

Une mise agrave jour de la cartographie des bioclimats au nord du 55iegraveme parallegravele a aussi eacuteteacute

reacutealiseacutee avec les reacuteanalyses seacutelectionneacutees preacuteceacutedemment La mise agrave jour des bioclimats

pour la peacuteriode 1981-2010 est baseacutee sur la classification de Litynski (tireacutee de Gerardin et

McKenney 2001) La nouvelle classification offre un portrait sensiblement plus deacutetailleacute

que celui preacutesenteacute en 2001 et qui eacutetait baseacute sur des donneacutees drsquoobservations aux stations

pour la peacuteriode 1966 agrave 1996 Ce niveau de deacutetail nrsquoest pas surprenant eacutetant donneacute que

les reacuteanalyses sont interpoleacutees sur une grille reacuteguliegravere de 50 km offrant ainsi une

information climatique plus riche spatialement que les stations utiliseacutees agrave lrsquoorigine sur le

territoire du Nunavik On deacutenote agrave preacutesent sept bioclimats pour la reacutegion au nord du 55deg

comparativement agrave quatre dans la classification preacuteceacutedente Bien que les grandes reacutegions

bioclimatiques soient sensiblement les mecircmes la mise agrave jour permet de deacutecrire avec plus

de preacutecision certains eacuteleacutements climatiques et topographiques importants tels que la

reacutegion montagneuse agrave la frontiegravere de Terre-Neuve-et-Labrador

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 80

Les reacutesultats de cette eacutetude ouvrent une avenue inteacuteressante pour lrsquoutilisation des

reacuteanalyses afin de caracteacuteriser le climat du Nord queacutebeacutecois En effet les cartes des

indicateurs agrave lrsquoeacutetude fournissent une information qui nrsquoeacutetait pas disponible agrave ce jour pour

le Nunavik Lrsquoanalyse des bioclimats semble aussi avoir ajouteacute un niveau de deacutetails

inteacuteressant par rapport agrave la carte qui eacutetait utiliseacutee agrave ce jour Finalement la pertinence des

reacuteanalyses pour lrsquoestimation des intensiteacutes de pluies extrecircmes dans le nord du Queacutebec a

eacuteteacute deacutemontreacutee et le patron spatial de ces pluies a pu ecirctre cartographieacute

Il faut neacuteanmoins mettre les utilisateurs de cette information en garde par rapport aux

incertitudes associeacutees aux valeurs preacutesenteacutees sur les diffeacuterentes cartes En effet les eacutecarts

entre les diffeacuterentes reacuteanalyses particuliegraverement pour les preacutecipitations liquides et sous

forme de neige montrent agrave quel point les incertitudes demeurent grandes pour

lrsquoinformation climatique du Nord queacutebeacutecois Il nous est toujours impossible de favoriser

lrsquoune ou lrsquoautre des bases de donneacutees analyseacutees ici en grande partie ducirc au manque des

donneacutees drsquoobservations qui pourraient servir agrave valider les jeux de donneacutees Il faut donc

utiliser lrsquoinformation preacutesenteacutee ici de faccedilon relativement prudente

CHAPITRE 8 RECOMMANDATIONS

Le manque criant de donneacutees au nord du Queacutebec demeure un enjeu important Une

bonne compreacutehension du climat passeacute nrsquoest possible qursquoavec lrsquoappui de donneacutees

drsquoobservations adeacutequates Bien que les reacutesultats du projet deacutemontrent que les reacuteanalyses

peuvent servir agrave pallier un certain manque de donneacutees dans le nord il nrsquoen est pas moins

que ces donneacutees de reacuteanalyses doivent tout de mecircme ecirctre valideacutees avec de lsquovraiesrsquo

donneacutees Or le manque de donneacutees de stations dans le nord est probleacutematique Non

seulement le nombre de stations est faible mais ces stations ne couvrent souvent que de

tregraves courte peacuteriode de temps Il nous apparait donc important de recommander lrsquoajout

de stations dans le nord ainsi que le maintien de ces infrastructures agrave long terme Ces

donneacutees sont importantes non seulement pour comprendre le climat passeacute mais servent

aussi agrave valider les modegraveles climatiques utiliseacutes pour eacutevaluer les changements futurs

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 81

Le mecircme constat srsquoapplique pour le reacutegime hydrique du Nord queacutebeacutecois tregraves peu eacutetudieacute

jusqursquoici Le faible nombre de stations drsquoobservations de jaugeages est un enjeu majeur

qui se doit drsquoecirctre consideacutereacute dans le futur afin de pouvoir analyser le reacutegime des riviegraveres

nordiques de faccedilon plus robuste

Une des variables tregraves importantes pour les infrastructures nordiques est sans contredit

le vent particuliegraverement les vents de pointe Or cette variable nrsquoa eacuteteacute prise en compte

ici que de faccedilon sommaire agrave lrsquoaide drsquoinformations deacutejagrave disponibles dans la litteacuterature

Cette limite est due principalement au fait que les donneacutees drsquoobservations des vents sont

quasiment inexistantes En effet bien que les donneacutees de stations discuteacutees au

paragraphe preacuteceacutedent offrent geacuteneacuteralement toutes des donneacutees de tempeacuteratures et de

preacutecipitations elles nrsquooffrent pas de donneacutees sur les vents En fait tregraves peu de stations

meacuteteacuteorologiques installeacutees au Canada ont les installations neacutecessaires pour mesurer le

vent Ceci fait en sorte que les bases de donneacutees interpoleacutees de vent ne sont pas

disponibles De plus sans donneacutees aux stations il est impossible de bien valider les

donneacutees des reacuteanalyses Ce type de donneacutees offre un potentiel inteacuteressant pour les

tempeacuteratures et les preacutecipitations et il serait inteacuteressant drsquoanalyser leur potentiel pour

caracteacuteriser le vent Bien que ce deacuteveloppement des connaissances sur les vents

demanderait un effort important il semble qursquoil soit indispensable

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 82

BIBLIOGRAPHIE

Allard M Lemay M (dir) 2013 Le Nunavik et le Nunatsiavut De la science aux politiques publiques Une eacutetude inteacutegreacutee drsquoimpact reacutegional des changements climatiques et de la modernisation Queacutebec Canada ArcticNet Inc 318 p

Adler RF Huffman GF Chang A Ferraro R Xie P-P Janowiak J Rudolf B Schneider U Curtis S Bolvin D Gruber A Susskind J Arkin Nelkin E 2003 The Version-2 Global Precipitation Climatology Project (GPCP) Monthly Precipitation Analysis (1979ndashPresent) J Hydrometeor 4(6) 1147-1167

Brohan P Kennedy JJ Harris I Tett SFB Jones PD 2006 Uncertainty estimates in regional and global observed temperature changes A new data set from 1850 J Geophysical Research Atmospheres 111(D12) 1-21

Brown RD 2010 Analysis of snow cover variability and change in Queacutebec 1948-2005 Hydrological Processes 24(14)1929-1954

Brown RD Brasnett B 2010 Updated Anually Canadian Meteorological Centre (CMC) Daily Snow Depth Analysis Data copy Environment Canada Boulder Colorado USA National Snow and Ice Data Center

Brown RD Brasnett B Robinson D 2003 Gridded North American monthly snow depth and snow water equivalent for GCM evaluation Atmosphere-Ocean 41 1ndash14

Brown RD Derksen C 2013 Is Eurasian October snow cover extent increasing Environ Res Lett 8(2) 024006

Brown R Lemay M 2013 Variabiliteacute et changements climatiques dans la peacuteninsule du Nunavik et du Nunatsiavut (IRIS de la reacutegion subarctique de lrsquoEst du Canada) chapitre 2 dans Allard M Lemay M (dir) Le Nunavik et le Nunatsiavut De la science aux politiques publiques Une eacutetude inteacutegreacutee drsquoimpact reacutegional des changements climatiques et de la modernisation Queacutebec Canada ArcticNet Inc 318 p

Compo GP Whitaker JS Sardeshmukh PD Matsui N Allan RJ Yin X Gleason BE Vose RS Rutledge G Bessemoulin P Broumlnnimann S Brunet M Crouthamel RI Grant AN Groisman PY Jones PD Kruk MC Kruger AC Marshall GJ Maugeri M Mok HY Nordli Oslash Ross TF Trigo RM Wang XL Woodruff D Worley SJ 2011 The Twentieth Century Reanalysis Project Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 137(654) 1-28

Dee DP Uppala SM Simmons AJ Berrisford P Poli P Kobayashi S Andrae U Balmaseda MA Balsamo G Bauer P Bechtold P Beljaars ACM van de Berg L Bidlot J Bormann N Delsol C Dragani R Fuentes M Geer AJ Haimberger L Healy SB Hersbach H Holm EV Isaksen L Karingllberg P Koumlhler M Matricardi M McNally AP Monge-Sanz BM Morcrette JJ Park BK Peubey C de Rosnay P Tavolato C Theacutepaut N Vitart F (2011) The ERA-Interim reanalysis

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 83

configuration and performance of the data assimilation system Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 137(656) 553-597

Derksen C Smith SL Sharp M Brown L Howell S Copland L Mueller DR Gauthier Y Fletcher CG Tivy A Bernier M Bourgeois J Brown R Burn CR Duguay C Kushner P Langlois A Lewkowicz AG Royer A Walker A 2012 Variability and change in the Canadian cryosphere Climatic Change 115(1) 59-88

Deacutery SJ Wood EF 2004 Teleconnection between the Arctic Oscillation and Hudson Bay river discharge Geophys Res Letters 31(18) 2-5

Deacutery SJ Wood EF 2005 Decreasing river discharge in northern Canada Geophys Res Letters 32(10)1-4

Deacutery SJ Stieglitz M McKenna EC Wood EF 2005 Characteristics and trends of river discharge into Hudson James and Ungava bays 1964ndash 2000 J Clim 18 2540ndash2557

Deacutery SJ Hernaacutendez-Henriacutequez MA Burford JA Wood EF 2009 Observational evidence of an intensifying hydrological cycle in northern Canada Geophys Res Letters 36(13) L13402

Gervais M Gyakum JR Atallah EH Tremblay LB 2014 How Well Are the Distribution and Extreme Values of Daily Precipitation over North America Represented in the Community Climate System Model A Comparison to Reanalysis Satellite and Gridded Station Data J Climate 27 5219-5239

Gerardin V McKenney K 2001 Une classification climatique du Queacutebec agrave partir de modegraveles de distribution spatiale de donneacutees climatiques mensuelles vers une deacutefinition des bioclimats du Queacutebec Direction du patrimoine eacutecologique et du deacuteveloppement durable ministegravere du Deacuteveloppement durable de lrsquoEnvironnement et de Lutte contre les changements climatiques Repeacutereacute agrave httpwwwmddelccgouvqccachangementsclassification

Guay C Minville M Braun M 2015 A global portrait of hydrological changes at the 2050 horizon for the province of Queacutebec Can Water Res J 40 285-302

Hansen JR Ruedy R Sato M Lo K 2010 Global surface temperature change Rev Geophys48(4) RG4004

Harris I Jones PD Osborn TJ Lister DH 2014 Updated high-resolution grids of monthly climatic observations - the CRU TS310 dataset Int J Clim 34 623-642

Holland MM Finnis J Barrett AP Serreze MC 2007Projected changes in Arctic Ocean freshwater budgets J Geophys Res 112(4) 1-13

Huntington TG 2006 Evidence for intensification of the global water cycle Review and synthesis

Journal of Hydrology 319(1-4) 83‑95

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 84

Hutchinson MF McKenney DQ Lawrence K Hopkinson RF Milewska E Papadopol P 2009 Development and Testing of Canada-Wide Interpolated Spatial Models of Daily MinimumndashMaximum Temperature and Precipitation for 1961ndash2003 J Appl Meteorol Climatol 48 725ndash741

Jones PD Lister DH Osborn TJ Harpham C Salmon M Morice CP 2012 Hemispheric and large-scale land-surface air temperature variations An extensive revision and an update to 2010 J Geophys Res 117(5)

Kanamitsu M Ebisuzaki W Woollen J Yang SndashK Hnilo JJ Fiorino M Potter GL 2002 NCEPDOE AMIP-II Reanalysis (Reanalysis-2) Bull Amer Meteor Soc 83(11) 1631-1643

Kottek M Grieser J Beck C Rudolf B Rubel F 2006 World map of the Koumlppen-Geiger climate classification updated Meteorologische Zeitschrift 15(3) 259-263

Lindsay R Wensnahan M Schweiger A Zhang J 2014 Evaluation of seven different atmospheric reanalysis products in the Arctic J Climate 27(7) 2588-2602

Liston GE Hiemstra CA 2011 The changing cryosphere Pan-Arctic snow trends (1979-2009) J Climate 24(21) 5691-5712

Litynski J 1988 Climat du Queacutebec drsquoapregraves la classification numeacuterique Carte de format 100 x 130 cm Eacuteditions Gamma

Mailhot A Talbot G Aubin P Bolduc S 2015 Eacutevaluation du potentiel des reacuteanalyses pour lrsquoestimation des intensiteacutes des preacutecipitations extrecircmes pour le nord queacutebeacutecois Institut National de la Recherche Scientifique Centre Eau Terre et Environnement (Rapport de recherche R1629) 95 p

Maraun D 2013 Bias Correction Quantile Mapping and Downscaling Revisiting the Inflation Issue J Climate 26(6) 2137-2143

McKenney DW Hutchinson MF Papadopol P Lawrence K Pedlar J Campbell K Milewska E Hopkinson RF Price D Owen T (2011) Customized spatial climate models for North America Bulletin of the American Meteorological Society 92(12) 1611-1622

MDDELCC 2014 Surveillance du Climat Ministegravere du Deacuteveloppement durable de lrsquoenvironnement et de la Lutte contre les changements climatiques (MDDELCC) Repeacutereacute agrave httpwwwmddelccgouvqccaclimatsurveillanceindexasp

Mesinger F DiMego G Kalnay E Mitchell K Shafran PC Ebisuzaki W Jović D Woollen J Rogers E Berbery EH Ek MB Fan Y Grumbine R Higgins W Li H Lin Y Manikin G Parrish D Shi W 2006 North American regional reanalysis Bulletin of the American Meteorological Society 87(3) 343-360

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 85

Mudryk LR Derksen C Kushner CJ Brown R 2015 Characterization of Northern Hemisphere Snow Water Equivalent Datasets 1981ndash2010 Journal of Climate 150904104833007 Repeacutereacute agrave httpjournalsametsocorgdoiabs101175JCLI-D-15-02291

Onogi K Tsutsui J Koide H Sakamoto M Kobayashi S Hatsushika H Matsumoto T Yamazaki N Kamahori H Takahashi K Kadokura S Wada K Kato K Oyama R Ose T Mannoji N Taira R 2007 The JRA-25 Reanalysis J Meteor Soc Japan 85 369-432

Ouranos (2015) Vers lrsquoadaptation Synthegravese des connaissances sur les changements climatiques au Queacutebec Partie 1 Eacutevolution climatique au Queacutebec Eacutedition 2015 Montreacuteal Queacutebec Ouranos 79 p

Overland JE Wang M 2005 The third Arctic climate pattern 1930s and early 2000s Geophys Res Letters 32(23) 1-4

Rapaic M Brown R Markovic M Chaumont D 2015 An Evaluation of Temperature and Precipitation Surface-Based and Reanalysis Datasets for the Canadian Arctic 1950ndash2010 Atmosphere-Ocean 53(3) 283-303

Rienecker MM Suarez MJ Gelaro R Todling R Bacmeister J Liu E Gosilovich MG Schubert SD Tacaks L Kim GK Bloom S Chen J Collins D Conaty A da Silva A Gu W Joiner J Koster RD Lucchesi R Molod A Owens T Pawson S Pegion P Redder CR Reichle R Robertson FR Ruddick AG Sienkiewicz M Woollen J 2011 MERRA NASAs Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications J Climate 24(14) 3624-3648

Saha S Shrinivas M PanH-L Wu X Wang J Nadiga S Tripp P Kistler R Woollen H Behringer D Liu H Stokes D Grumbine R Gayno G Wang J Hou Y-T Chuang H-Y Juang H-MH Sela J Iredell M Treadon R Kleist D Van Delst P Keyser D Derber J Ek M Meng J Wei H Yang Rongqian Lord Y van den Doll H Kumar A Wang W Long C Chelliah M Xue Y Huang B Schemm J-K Ebisuzaki W Lin R Xie P Chen M Zhou S Higgins W Zou C-Z Liu Q Chen Y Han Y Cucurull L Reynolds RW Rutledge G Goldberg M 2010 The NCEP climate forecast

system reanalysis Bull Am Meteor Soc 91(8) 1015‑1057

Schneider U Becker A Finger P Meyer-Christoffer A Ziese MRudolf B 2013 GPCCs new land surface precipitation climatology based on quality-controlled in situ data and its role in quantifying the global water cycle Theoretical and Applied Climatology 115(1-2) 15-40

Takala M Luojus K lliainen J Derksen C Lemmetyinen J Petri Kaumlrnauml J Koskinen J Bojkov B 2011 Estimating northern hemisphere snow water equivalent for climate research through assimilation of space-borne radiometer data and ground-based measurements Remote Sensing of Environment 115(12) 3517-3529

Thistle MEacute Caissie D 2013 Trends in air temperature total precipitation and streamflow characteristics in eastern Canada Canadian Technical Report of Fisheries and Aquatic Sciences 3018 Moncton New Brusnwick 109 p

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 86

Tivy A Howell SEL Alt B McCourt S Chagnon R Crocker G Carrieres T Yackel JJ 2011 Trends and variability in summer sea ice cover in the Canadian Arctic based on the Canadian Ice Service Digital Archive 1960ndash2008 and 1968ndash2008 J Geophys Research 116 C03007

Tranter M Jones HG 2001 The chemistry of snow Processes and nutrient cycling Dans Snow Ecology An interdisciplinary examination of snow-covered ecosystems Jones HG Pomeroy JW Walker DA Homan RW (dir) Cambridge Cambridge University Press 127-167

Uppala SM KÅllberg PW Simmons AJ Andrae U Da Costa Bechtold V Fiorino M Gibson JK Haseler J Hernandez A Kelly GA Li X Onogi K Saarinen S Sokka N Allan RP Andersson E Arpe K Balmaseda MA Beljaars ACM van de Berg L Bidlot J Bormann N Caires S Chevallier F Dethof A Fragosavac M Fisher M Fuentes M Hagemann S Hoacutelm E Hoskins BJ Isaksen L Hanssen PAEM Jenne R McNally AP Mahfouf J-F Morcrette J-J Rayner NA Saudnders RW Simon P Sterl A Trenberth KE Untch A Vasiljevic D Vitervo P Woollen J 2005 The ERA-40 re-analysis QJR Meteorol Soc 131 2961-3012

Vaughan DG Comiso JC Allison J Carrasco G Kaser R Kwok P Mote P Murray T Paul F Ren J Rignot E Solomina O Steffen K Zhang T 2013 Observations Cryosphere Dans Climate Change 2013 The physical Science Basis Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate change Stocker TF Qin D Plattner GK Tignor M Allen SK Boschung J Nauels A Xia Y Bex V Midgley PM (dir) United Kingdom et New York NY USA Cambridge University Press

Wan H Wang XL Swail VR 2010 Homogenization and Trend Analysis of Canadian Near-Surface Wind Speeds J Climate 23(5) 1209-1225

Willmott CJ Matsuura K 1995 Smart Interpolation of Annually Averaged Air Temperature in the United States J Appl Meteorol 34 2577-2586

Wong G Maraun D Vrac M Widmann M Eden JM Kent T 2014 Stochastic Model Output Statistics for Bias Correcting and Downscaling Precipitation Including Extremes J Climate 27(18) 6940-6959

Yue S Pilon P Phinney B 2003 Canadian streamflow trend detection impacts of serial and cross-correlation Hydrological Sciences J 48(1) 51-63

Zhang X Vincent LA Hogg WD Niitsoo A 2000 Temperature and precipitation trends in Canada during the 20th century Atmosphere-Ocean 38(3) 395-429

Zhang X Harvey KD Hogg WD Yuzyk TR 2001 Trends in Canadian streamflow Water Ress Res 37(4) 987-998

Page 8: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques

Projet 20043

Projet 20043 viii

TABLE DES MATIEgraveRES

RENSEIGNEMENTS GEacuteNEacuteRAUX SUR LE PROJET II

REMERCIEMENTS III

SOMMAIRE EXEacuteCUTIF IV

TABLE DES MATIEgraveRES VIII

LISTE DES FIGURES X

LISTE DES TABLEAUX XIII

LISTE DES ABREacuteVIATIONS ET DES SIGLES XIV

CHAPITRE 1 INTRODUCTION 1

11 MISE EN CONTEXTE 1

12 OBJECTIFS 5

CHAPITRE 2 DONNEacuteES INDICATEURS CLIMATIQUES ET BIOCLIMATS 6

21 DONNEacuteES 6

22 INDICATEURS CLIMATIQUES 10

22 BIOCLIMATS 15

CHAPITRE 3 MEacuteTHODOLOGIE 19

31 PEacuteRIODE SEacuteLECTIONNEacuteE POUR LE CLIMAT DE REacuteFEacuteRENCE 19

32 SEacuteLECTION DES JEUX DE DONNEacuteES ndash TEMPEacuteRATURES ET PREacuteCIPITATIONS 19

321 Reacutesolution et vintage des jeux de donneacutees 19

322 Validation avec les donneacutees aux stations 20

33 SEacuteLECTION DES JEUX DE DONNEacuteES ndash COUVERT DE NEIGE 23

34 FORMATS DE PREacuteSENTATION DES INDICATEURS CLIMATIQUES 24

341 Cartographie 24

342 Tableau synthegravese et seacuteries temporelles 25

35 DISTRIBUTION DES BIOCLIMATS 25

CHAPITRE 4 REacuteSULTATS 26

Projet 20043

Projet 20043 ix

41 SEacuteLECTION DES JEUX DE DONNEacuteES ndash TEMPEacuteRATURES ET PREacuteCIPITATIONS 26

42 SEacuteLECTION DES JEUX DE DONNEacuteES ndash COUVERT DE NEIGE 28

43 DESCRIPTION DU CLIMAT DU PASSEacute REacuteCENT AU NUNAVIK 37

431 Tempeacuterature annuelle moyenne 40

432 Preacutecipitations totales annuelles 43

433 Longueur de la saison de croissance 46

434 Degreacutes-jours de croissance 51

435 Couvert de neige 54

44 BIOCLIMATS 58

CHAPITRE 5 EacuteTAT DES CONNAISSANCES DrsquoAUTRES VARIABLES CLIMATIQUES 61

51 LES VENTS 61

52 GLACES MARINES 63

53 REacuteGIME HYDRIQUE 65

CHAPITRE 6 EacuteVALUATION DU POTENTIEL DES REacuteANALYSES POUR LrsquoESTIMATION DES

INTENSITEacuteS DES PREacuteCIPITATIONS EXTREcircMES 68

CHAPITRE 7 DISCUSSION ET CONCLUSION 76

CHAPITRE 8 RECOMMANDATIONS 80

BIBLIOGRAPHIE 82

Projet 20043

Projet 20043 x

LISTE DES FIGURES

Figure 1 Stations meacuteteacuteorologiques du reacuteseau drsquoEnvironnement Canada pour lesquelles des donneacutees sont disponibles pour plus de 20 ans incluant lrsquoanneacutee 2010 3

Figure 2 Classification climatique du Queacutebec tireacutee de Gerardin et McKenney (2001) Notez que bien que la carte preacutesente 15 classes ces classes ont eacuteteacute regroupeacutees en 12 reacutegions climatiques selon la classification mondiale de Litynski 18

Figure 3 Distribution des 46 stations du reacuteseau MDDELCC disponibles dans la reacutegion agrave lrsquoeacutetude Seules les stations indeacutependantes en vert sont utiliseacutees pour la validation 22

Figure 4 Validation des donneacutees alternatives de tempeacuteratures mensuelles moyennes avec les donneacutees aux stations du MDDELCC Le lsquonrsquo indique le nombre de seacuteries observeacutees valides pour chaque jeu de donneacutees alternatives 30

Figure 5 Validation des donneacutees alternatives de preacutecipitations mensuelles moyennes avec les donneacutees aux stations du MDDELCC Le lsquonrsquo indique le nombre de seacuteries observeacutees valides pour chaque jeu de donneacutees alternatives 31

Figure 6 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion au nord approximativement du 59deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21 33

Figure 7 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 58deg et 59deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21 34

Figure 8 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 56deg et 58deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21 35

Figure 9 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 55deg et 56deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21 36

Figure 10 Le panneau du haut preacutesente la moyenne des tempeacuteratures moyennes annuelles (degC) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 41

Figure 11 Lrsquoeacutevolution des tempeacuteratures moyennes annuelles et mensuelles (degC) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 42

Figure 12 Le panneau du haut preacutesente la moyenne des preacutecipitations totales annuelles (mm) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 44

Projet 20043

Projet 20043 xi

Figure 13 Lrsquoeacutevolution des preacutecipitations totales annuelles et mensuelles (mm) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 45

Figure 14 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la longueur de la saison de croissance (jours) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2020 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 47

Figure 15 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date du deacutebut de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 48

Figure 16 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date de la fin de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 49

Figure 17 Lrsquoeacutevolution de la longueur du deacutebut et de la fin de la saison de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 50

Figure 18 Le panneau du haut preacutesente la moyenne du nombre annuel de degreacutes-jours de croissance calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 52

Figure 19 Lrsquoeacutevolution du nombre de degreacutes-jours annuel de de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 53

Figure 20 Le maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige (mm) calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg 55

Figure 21 La dureacutee du couvert de neige (seuil de 1 mm) calculeacutee agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg 56

Figure 22 Lrsquoeacutevolution du maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige du deacutebut de la fin et de la dureacutee de lrsquoenneigement calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra et de Brown-Derksen moyenneacutes pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 57

Figure 23 Classification des bioclimats eacutetablie sur la moyenne climatique de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFRS JRA55 MERRA) disponibles sur une grille de 50 km La classification suit les critegraveres eacutetablis par Litynski tels que preacutesenteacutes dans Gerardin et McKenney (2001) 60

Figure 24 Reacuteduction du couvert de glace ( par deacutecennie) pour la peacuteriode 1968-2010 dans lrsquoarctique canadien Seulement les tendances statistiquement significatives (α=005) sont montreacutees Adapteacutee de Derksen et al 2012 65

Projet 20043

Projet 20043 xii

Figure 25 Cartes du coefficient de la variabiliteacute temporelle des deacutebits annuels de 45 riviegraveres du Nord canadien pour (a) 1970ndash1990 (b) 1976ndash1996 (c) 1982ndash2002 et (d) 1970ndash2002 Les triangles pointant vers le haut (bas) indiquent une tendance positive (neacutegative) la taille des triangles indique lrsquoampleur du changement lorsque deacutetectable Les riviegraveres ameacutenageacutees par lrsquohomme (reacuteservoirs barrages diversion) sont indiqueacutees par des triangles vides 67

Figure 26 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses et aux stations 70

Figure 27 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations 72

Figure 28 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations 74

Figure 29 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 20 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations 75

Projet 20043

Projet 20043 xiii

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques observeacutees et interpoleacutees sur grille (tempeacuterature et preacutecipitation) 7

Tableau 2 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques de reacuteanalyses (tempeacuterature et preacutecipitation) 8

Tableau 3 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees interpoleacutees 9

Tableau 4 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees de reacuteanalyses 9

Tableau 5 Liste deacutefinition et formulation des indicateurs climatiques drsquointeacuterecirct 11

Tableau 6 Caracteacuteristiques sommaires de la classification de Litynski (tireacutees de Gerardin et McKenney 2001) 26

Tableau 7a Synthegravese des indicateurs climatiques agrave lrsquoeacutetude calculeacutes agrave partir des variables de tempeacuteratures et de preacutecipitations Les valeurs repreacutesentent la moyenne des quatre reacuteanalyses moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave de 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 lrsquoeacutecart-type de lrsquoensemble est donneacute entre parenthegraveses 38

Tableau 7 b Synthegravese des indicateurs climatiques relieacutes au couvert nival Les valeurs repreacutesentent la moyenne des jeux de donneacutees moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave du 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 Lrsquoeacutecart-type nrsquoest pas calculeacute eacutetant donneacute qursquoil nrsquoy a que deux jeux de donneacutees 40

Tableau 8 Liste et caracteacuteristiques des reacuteanalyses retenues 69

Tableau 9 Reacuteanalyse (ou paire de reacuteanalyses) offrant le meilleur accord avec les intensiteacutes aux stations apregraves post-traitement individuel (ou post-traitement par paire) 73

Projet 20043

Projet 20043 xiv

LISTE DES ABREacuteVIATIONS ET DES SIGLES

B2003 Brown 2003

CANGRD Canadian Gridded Temperature and Precipitation Anomalies

CFSR Climate Forecast System Reanalysis

CRU Climatic Research Unit

EC Environnement Canada

EEN Eacutequivalent en eau de la neige

ERA European ReAnalysis

GEV Generalized Extreme Value

GPCC Global Precipitation Climatology Centre

GPCP Global Precipitation Climatology Project

GISTEMP Goddard Institute for Space Studies Temperature Analysis

GlobSnow Global Snow Monitoring for Climate Research

HadCRU Hadley Center-Climatic Research Unit

JRA55 Japanese 55-year Reanalysis

MERRA Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications

MFFP Ministegravere des Forecircts de la Faune et des Parcs

MDDELCC Ministegravere du Deacuteveloppement durable de lrsquoEnvironnement et de la Lutte contre les Changements Climatiques

NARR North American Regional Reanalysis

NCEP National Centers for Environmental Prediction

NRCan Natural Resources Canda

20CR 20 th Century Reanalysis

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 1

CHAPITRE 1 INTRODUCTION

11 Mise en contexte

Le territoire nordique du Queacutebec possegravede un grand potentiel de deacuteveloppement

susceptible drsquoecirctre exploiteacute au cours des prochaines deacutecennies Pour bien encadrer ces

activiteacutes eacuteconomiques et les infrastructures qui les soutiennent il est important de

comprendre et caracteacuteriser le climat reacutegional actuel ainsi que son eacutevolution Ceci est aussi

primordial pour la protection de lrsquoenvironnement biophysique la peacuterenniteacute des

infrastructures existantes et lrsquoidentification des vulneacuterabiliteacutes socio-eacuteconomiques de la

reacutegion

Le changement du climat a deacutejagrave commenceacute agrave provoquer des impacts biophysiques

importants dans le nord du Queacutebec Une analyse approfondie de ces impacts est

preacutesenteacutee dans le livre publieacute par ArcticNet Le Nunavik et le Nunatsiavut de la science

aux politiques publiques (Allard et Lemay 2013) Par exemple un impact bien connu est

celui lieacute agrave la deacutegradation du pergeacutelisol et les conseacutequences pour les infrastructures (Allard

et Lemay 2013 chap6) La dynamique de la veacutegeacutetation est aussi en eacutevolution ceci devrait

se poursuivre dans le futur et entraicircner une augmentation de la couverture veacutegeacutetale et

de la hauteur drsquoespegraveces arbustives eacuterigeacutees (Allard et Lemay 2013 chap8) Les projections

climatiques futures suggegraverent la venue de nouveaux impacts par exemple lrsquoeacuterosion des

cocirctes associeacutee aux reacutegimes de tempecirctes qui provoquent une augmentation des risques

de surcotes les changements au reacutegime hydrologique avec une augmentation du deacutebit

annuel moyen (Guay et al 2015) ce qui pourrait entraicircner des impacts au niveau du

drainage dans les villages ainsi qursquoune augmentation des risques naturels

La modification de lrsquoenvironnement biophysique amplifie aussi les vulneacuterabiliteacutes socio-

eacuteconomiques les infrastructures existantes et agrave construire ont tregraves souvent un caractegravere

critique dans la reacutegion et leur deacutefaillance peut provoquer des conseacutequences graves pour

la population lrsquoaccegraves maritime accru gracircce au prolongement de la saison sans glace

pourrait exacerber des conflits drsquousage la gestion de lrsquoeau potable et des eaux useacutees

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 2

pourrait ecirctre complexifieacutee dans un contexte ougrave lrsquoenvironnement naturel change et

finalement le mode de vie et la culture des reacutesidents de la reacutegion tregraves deacutependants des

ressources et de lrsquoenvironnement naturel seront aussi affecteacutes

Lrsquoidentification et lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes lieacutees au climat de mecircme que la recherche

de solutions drsquoadaptation pour faire face agrave son changement requiegraverent des donneacutees sur

le climat reacutecent en premier lieu puis sur le climat futur Or pour caracteacuteriser le climat

reacutecent la disponibiliteacute de seacuteries de donneacutees drsquoobservations suffisamment longues et bien

reacuteparties sur le Queacutebec nordique srsquoavegravere un enjeu majeur En effet alors qursquoon peut

compter depuis longtemps sur un reacuteseau de stations meacuteteacuteorologiques relativement

dense dans le sud du Queacutebec celui du nord est peu dense et principalement localiseacute le

long de la cocircte (figure 1) Plusieurs projets de recherche sur le climat ont drsquoailleurs eacuteteacute

confronteacutes agrave ces lacunes Par exemple dans le livre drsquoArcticNet citeacute plus haut les analyses

climatiques des derniegraveres deacutecennies ont en grande partie eacuteteacute limiteacutees aux six stations

meacuteteacuteorologiques du reacuteseau drsquoEnvironnement Canada disponibles dans la reacutegion (Brown

et Lemay 2013)

Afin de pallier la rareteacute des observations dans la reacutegion nordique il est possible de

compter sur quelques jeux de donneacutees alternatifs soient les donneacutees interpoleacutees par

krigeage des stations existantes ainsi que les donneacutees de reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 3

Figure 1 Stations meacuteteacuteorologiques du reacuteseau drsquoEnvironnement Canada pour lesquelles des donneacutees sont disponibles pour plus de 20 ans incluant lrsquoanneacutee 2010

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 4

Le krigeage consiste agrave reacutegionaliser par interpolation spatiale une variable mesureacutee aux

stations meacuteteacuteorologiques par exemple la tempeacuterature en utilisant une autre variable

explicative par exemple lrsquoeacuteleacutevation La qualiteacute de ce type de donneacutees deacutepend du nombre

de stations meacuteteacuteorologiques et de le la qualiteacute de leurs donneacutees ainsi que de la meacutethode

drsquointerpolation Deux points sont importants ici Premiegraverement la reacutesolution spatiale de

ces types de donneacutees peut varier grandement reacutesultant en des grilles de quelques

kilomegravetres de cocircteacute agrave des centaines de kilomegravetres et il peut ecirctre difficile de trouver une

reacutesolution spatiale assez fine pour bien repreacutesenter le climat reacutegional Deuxiegravemement les

donneacutees sont disponibles sur diffeacuterentes eacutechelles de temps allant drsquoune base journaliegravere

agrave mensuelle La base mensuelle offre moins drsquoattrait puisqursquoelle limite la varieacuteteacute

drsquoindicateurs climatiques qui peuvent ecirctre estimeacutes plusieurs drsquoentre eux neacutecessitant des

donneacutees quotidiennes (par exemple cumul de degreacutes-jour longueur de saison de gel de

croissance etc)

La reacuteanalyse est une meacutethode qui consiste agrave combiner un modegravele de preacutevision

meacuteteacuteorologique et des observations existantes pour produire geacuteneacuteralement pour

lrsquoensemble du globe des archives drsquoun grand nombre de variables atmospheacuteriques et

oceacuteaniques sur des grilles agrave une reacutesolution temporelle de quelques heures pour plusieurs

deacutecennies du passeacute Ceci srsquoeffectue agrave lrsquoaide drsquoun modegravele de preacutevision meacuteteacuteorologique

ainsi qursquoun algorithme drsquoassimilation des donneacutees pour lesquels il importe de fixer des

reacutesolutions horizontale et verticale qui demeurent uniformes pour toute la peacuteriode

revisiteacutee De nouvelles sources drsquoobservations peuvent mecircme ecirctre inteacutegreacutees agrave la

proceacutedure ce qui permet drsquoameacuteliorer la repreacutesentation du climat Ce travail est

geacuteneacuteralement fait pour des peacuteriodes ougrave les reacuteseaux drsquoobservations sont varieacutes denses et

fiables Les reacuteanalyses offrent plusieurs avantages notamment elles peuvent couvrir

plusieurs deacutecennies elles sont souvent disponibles sur des reacutesolutions spatiales

relativement fines et avec des pas de temps journaliers (ou mecircme plus court)

Les donneacutees de reacuteanalyses diffegraverent entre elles sur plusieurs aspects Drsquoabord bien

qursquoelles integravegrent diffeacuterentes donneacutees drsquoobservations ces derniegraveres varient selon leur

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 5

provenance allant de radiosondages aeacuterologiques de stations meacuteteacuteorologiques de

surface de satellites de radars etc Leurs reacutesolutions tout comme leurs seacutelections

drsquoobservations varient eacutegalement Finalement les reacuteanalyses sont issues de modegraveles de

preacutevisions diffeacuterents qui nrsquoutilisent pas les mecircmes scheacutemas drsquoassimilation De maniegravere

geacuteneacuterale les variables pour lesquelles il nrsquoexiste pas drsquoobservations preacutesentent

potentiellement les plus grandes dispariteacutes car elles sont deacutetermineacutees uniquement par

le modegravele de preacutevision

Devant la disponibiliteacute des diffeacuterentes sources de donneacutees il est possible drsquoenvisager de

combiner les jeux de donneacutees afin de calculer une marge drsquoerreur autour du climat

nordique reacutecent et de le caracteacuteriser de maniegravere adeacutequate pour soutenir les analyses sur

les vulneacuterabiliteacutes les impacts et les strateacutegies drsquoadaptation aux changements climatiques

12 Objectifs

Le mandat drsquoOuranos pour ce projet eacutetait par conseacutequent centreacute sur la caracteacuterisation du

climat reacutecent sur le territoire nordique queacutebeacutecois au nord du 55e parallegravele en analysant

les jeux de donneacutees disponibles

Les objectifs speacutecifiques eacutetaient les suivants

1 Ameacuteliorer le niveau de connaissance du climat du Nunavik et de sa variabiliteacute

spatiale et temporelle

2 Produire des cartes et des tableaux synthegraveses du climat reacutecent pour diffeacuterents

indicateurs

3 Produire des cartes synthegraveses agrave fine eacutechelle exposant une seacutelection drsquoindicateurs

cleacutes

4 Identifier les zones ougrave les marges drsquoerreur sur la connaissance du climat reacutegional

sont les plus importantes

5 Eacutevaluer le potentiel des donneacutees alternatives (reacuteanalyses) pour lrsquoestimation des

quantiles de pluies extrecircmes

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 6

6 Fournir un eacutetat des connaissances sur drsquoautres variables drsquointeacuterecirct (reacutegime des

vents hydrologie et couvert de glace)

7 Proposer des recommandations pour des travaux subseacutequents

Il faut noter que tous les objectifs agrave lrsquoexception du cinquiegraveme eacutetaient sous la

responsabiliteacute du consortium Ouranos et sont abordeacutes en deacutetail dans le preacutesent rapport

Lrsquoobjectif drsquoeacutevaluer le potentiel des donneacutees alternatives (reacuteanalyses) pour lrsquoestimation

des quantiles de pluies extrecircmes eacutetait quant agrave lui confieacute agrave lrsquoeacutequipe de recherche drsquoAlain

Mailhot de lrsquoINRS-ETE Un compte-rendu des meacutethodes utiliseacutees et des principaux

reacutesultats est preacutesenteacute au chapitre 6 du preacutesent rapport alors que les informations plus

deacutetailleacutees font lrsquoobjet drsquoun document technique (Tome 1)

CHAPITRE 2 DONNEacuteES INDICATEURS CLIMATIQUES ET BIOCLIMATS

21 Donneacutees

Tel que mentionneacute plus haut un des principaux objectifs de ce projet eacutetait drsquoeacutevaluer la

possibiliteacute drsquoutiliser des jeux de donneacutees alternatifs soient les donneacutees de stations

meacuteteacuteorologiques interpoleacutees sur grilles ou les reacuteanalyses pour pallier au manque de

stations meacuteteacuteorologiques dans le nord queacutebeacutecois Plusieurs bases de donneacutees de

tempeacuteratures et de preacutecipitations offraient un potentiel elles sont preacutesenteacutees aux

tableaux 1 (donneacutees interpoleacutees sur grille) et 2 (reacuteanalyses) tandis que les tableaux 3 et

4 preacutesentent les jeux de donneacutees disponibles pour le couvert nival

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 7

Tableau 1 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques observeacutees et interpoleacutees sur grille (tempeacuterature et preacutecipitation)

Nom Peacuteriode Reacutesolution

spatiale Domaine Variables

Pas de temps

Reacutefeacuterences

CLIMATOLOGIE 1925-

preacutesent Observations Queacutebec

Tmax Tmin

Tmoy PCP Quotidien

MDDELCC 2014

CANGRD 1900-2010

50 km polaire steacutereacuteographi

que Canada

Tmoy

PCP Mensuel

Zhang et al 2000

CRU TS31 1901-

preacutesent 05deg lat-lon

global terrestre

Tmoy

PCP Mensuel

Harris et al 2013

Willmott-Matsuura

1900-2010

05deg lat-lon global

terrestre

Tmoy

PCP Mensuel

Willmott et Matsuura

1995

GPCC v6 1900-2010

05deg lat-lon global

terrestre PCP Mensuel

Schneider et al 2013

GPCP v2 1979-

preacutesent 25deg lat-lon global PCP Mensuel

Adler et al 2003

HadCRUT3v 1850-

preacutesent 5deg lat-lon global

Anomalie Tmoy

Mensuel Brohan et al

2006

CRUTEM4v 1850-

preacutesent 5deg lat-lon

global terrestre

Anomalie Tmoy

Mensuel Jones et al

2012

GISTEMP 1850-

preacutesent 1deg lat-lon global

Anomalie Tmoy

Mensuel Hansen et al

2010

NRCan 1950-2014

10 km Canada Tmoy

PCP Quotidien

Hutchinson et al 2009

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 8

Tableau 2 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques de reacuteanalyses (tempeacuterature et preacutecipitation)

Nom Peacuteriode Reacutesolution

spatiale Domaine Variables Reacutefeacuterences

NCEP2 1979-

preacutesent 25deg lat-lon Global TmoyPCP

Kanamitsu et al 2002

NARR 1979-

preacutesent 32 km

Ameacuterique du Nord

regional TmoyPCP

Mesinger et al 2006

MERRA 1979-

preacutesent 05deg lat

067deg lon Global TmoyPCP

Rienecker et al 2011

ERA-Interim 1979-

preacutesent 075deg lat-lon Global TmoyPCP

Dee et al 2011

ERA40 1958 -2002 125deg lat-lon Global TmoyPCP Uppala et al

2005

JRA25 1979-2007 125deg lat-lon Global TmoyPCP Onogi et al

2007

CFSR 1979-2009 ~38 km Global TmoyPCP Saha et al

2010

20CR 1871-2010 2deg lat-lon Global TmoyPCP Compo et al

2011

Note Tous ces jeux de donneacutees sont disponibles agrave un pas de temps quotidien

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 9

Tableau 3 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees interpoleacutees

Nom Peacuteriode Reacutesolution Domaine Pas de temps

Reacutefeacuterences

CLIMATOLOGIE 1965-2005 Observations Stations quotidien MDDELC 2014

B2003 1979-1997 30 km Ameacuterique du

nord quotidien

Brown et al 2003

GlobSnow 1979-2012 25 km Global quotidien Takala et al

2011

CMC snow depth analysis

1999-2012 30 km Heacutemisphegravere

nord quotidien

Brown et Brasnett 2010

Tableau 4 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees de reacuteanalyses

Nom Peacuteriode Reacutesolution Domaine Pas de temps Reacutefeacuterences

MERRA 1980-2012 75 km-

reacuteanalyse Global quotidien

Rienecker et al 2011

ERA-interim 1980-2012 75 km-

reacuteanalyse Global quotidien

Dee et al 2011

CFSR 1979-2009 ~38 km Global quotidien Saha et al 2010

NCEP reconstruction

1948-2004

50 km polaire

steacutereacuteographique

Queacutebec quotidien Brown 2010

Brown-Derksen 1979-2012 75 km

reacuteanalyse (ERA-interim)

Heacutemisphegravere nord (nord

du 30deg) quotidien

Brown et Derksen (2013)

Liston-Hiemstra 1979-2009 10 km x 10 km

Heacutemisphegravere nord (nord du 50degN)

quotidien Liston et Hiemstra

(2011)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 10

Il faut preacuteciser que les deux derniers jeux de donneacutees du tableau 4 (Brown-Derksen et

Liston-Hiemstra) diffegraverent des autres reacuteanalyses agrave lrsquoeacutetude car elles utilisent en fait une

reacuteanalyse afin de piloter un modegravele de neige La seacuterie Brown-Derksen utilise la reacuteanalyse

ERA-Interim comme pilote tandis que la seacuterie Liston-Hiemstra utilise MERRA

22 Indicateurs climatiques

La caracteacuterisation du climat au nord de 55deg est baseacutee sur les variables de tempeacuteratures

preacutecipitations et neige au sol auxquelles srsquoajoute un grand nombre drsquoindicateurs

climatiques calculeacutes agrave partir des trois variables de base Ces indicateurs permettent de

faire des liens entre le climat et des probleacutematiques appliqueacutees Notons qursquoune premiegravere

liste de variables et drsquoindicateurs a eacuteteacute eacutetablie dans la proposition de projet en

collaboration avec le MFFP et le comiteacute de suivi alors que de nouveaux indicateurs se

sont ajouteacutes en cours de projet Ces ajouts sont le fruit drsquoeacutechanges avec certains membres

du comiteacute de suivi et collaborateurs du projet Le tableau 5 preacutesente tous les indicateurs

agrave lrsquoeacutetude ainsi que leurs deacutefinitions et les formules utiliseacutees pour les calculer

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 11

Tableau 5 Liste deacutefinition et formulation des indicateurs climatiques drsquointeacuterecirct

Indicateur Deacutefinition Formule

Tempeacuterature moyenne annuelle

Moyenne annuelle des tempeacuteratures moyennes

quotidiennes

Tmoyann = N

TmoyN

i

j

Tmoyj Tempeacuterature moyenne de chaque journeacutee (j)

N Nombre de jours dans une anneacutee

Tempeacuterature moyenne mensuelle

Moyenne mensuelle des tempeacuteratures moyennes

quotidiennes

Tmoymois= Nmen

TmoyNmen

i

j

Tmoyj Tempeacuterature moyenne de chaque journeacutee (j)

Nmois Nombre de jours dans un mois

Deacutebut de la saison sans gel (printanier)

Le premier jour suivant lrsquohiver ougrave la tempeacuterature minimale quotidienne est infeacuterieure ou eacutegale agrave un seuil de

tempeacuterature geacutelive Tgel selon une moyenne mobile de 10 jours

DDGTgel = max jTminj le Tgel

Tgel =0 degC

Fin de la saison sans gel (automnal)

Le premier jour de lrsquoautomne ougrave la tempeacuterature minimale quotidienne est infeacuterieure ou eacutegale agrave un seuil de

tempeacuterature geacutelive Tgel selon une moyenne mobile de 10 jours

DPGTgel = min jTminj le Tgel

Tgel =0 degC

Longueur de la saison sans gel

Le nombre de jours entre le premier et le dernier gel de lrsquoanneacutee

(voir 2 deacutefinitions preacuteceacutedentes) selon un seuil Tgel

LSsgel = DPGTgel ndash DDGTgel

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 12

Nombre mensuel de gel-deacutegel

Les journeacutees avec un eacuteveacutenement de geldeacutegel sont celles ougrave la

tempeacuterature oscille autour de 0 ˚C en 24 heures Plus speacutecifiquement

un eacuteveacutenement quotidien de gel-deacutegel est observeacute lorsque Tmin de la journeacutee est infeacuterieure agrave 0 ˚C et Tmax de la mecircme journeacutee est supeacuterieure

agrave 0 ˚C

Gel-Deacutegelmois=

)C0()C01 (

iTneti

iTx

Nmois

Txi Tempeacuterature maximum quotidienne pour une peacuteriode de 24 heures

Tni Tempeacuterature minimum quotidienne pour une peacuteriode de 24 heures

i une journeacutee donneacutee

Nmois Nombre de jours dans un mois

Degreacutes jours de de gel et de deacutegel mensuel

Cumul du nombre de degreacutes au-dessus de 0 ˚C et cumul du nombre de degreacutes-jours au-dessous de 0 ˚C

DJDGmois=

Nmois

iTbaseiTmoy

10

DJGmois=

Nmois

iiTmoyTbase

10

Tmoyi Tempeacuterature moyenne du jour i

Tbase Tempeacuterature de base (0 degC)

i une journeacutee donneacutee

Nmois Nombre de jours dans un mois

Degreacutes-jours de croissance

Lrsquoeacutecart en degreacutes Celsius qui seacutepare la tempeacuterature moyenne

quotidienne drsquoune valeur de base de 5˚C Si la valeur est eacutegale ou

infeacuterieure agrave 5˚C la journeacutee agrave zeacutero degreacute-jour de croissance Les

valeurs quotidiennes de degreacute-jours sont cumuleacutees sur une base

annuelle

DJC = )365

15(

iTbaseiTmoyMas

DJC Le nombre total de degreacutes-jours de croissance par anneacutee

Tmoyi La tempeacuterature moyenne du jour i

Tbase La tempeacuterature de base de 5degC

i une journeacutee donneacutee

Deacutebut de la saison de croissance

La saison de croissance deacutebute lorsque la tempeacuterature

quotidienne moyenne est eacutegale ou supeacuterieure agrave 5 degC pendant 5 jours conseacutecutifs agrave partir du 1er mars

(Cette deacutefinition est utiliseacutee pour deacutefinir les bioclimats du Queacutebec)

DSC = min jTC5j gt 5 degC

1198791198625119895 = (119879119898119900119910(119895 minus 4) +119879119898119900119910(119895 minus 3) + 119879119898119900119910(119895 minus 2) +

119879119898119900119910(119895 minus 1) + 119879119898119900119910119895)5

j jour julien 60

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 13

TC5 tempeacuterature quotidienne au-dessus de 5degC

Fin de la saison de croissance

La saison de croissance se termine quand la tempeacuterature quotidienne

moyenne est infeacuterieure agrave -2 degC agrave partir du 1er aoucirct (Cette deacutefinition

est utiliseacutee pour deacutefinir les bioclimats du Queacutebec)

FSC = Fin de la saison de croissance

FSC = min kTk lt -2 degC

k jour julien 213

Longueur de la saison de croissance

Voir les deux deacutefinitions preacuteceacutedentes

LSC = DSC - FSC

LSC La longueur de la saison de croissance

DSC = Deacutebut de la saison de croissance

FSC = Fin de la saison de croissance

Peacuteriode ougrave la tempeacuterature oscille autour de 0 degC

Nombre de jours ougrave la tempeacuterature passe au-dessus et au-dessous de

zeacutero durant les peacuteriodes qui preacutecegravedent et qui suivent une

peacuteriode de gel en continu (soit agrave lrsquoautomne et au printemps) La peacuteriode de gel en continu est

deacutefinie comme la peacuteriode la longue de lrsquoanneacutee (juillet agrave juillet) ougrave une moyenne mobile de 30 jours des tempeacuteratures reste sous un seuil

de 0 degC

Automne

Automn0 = DGdcont - DPGTgel

Printemps

Print0 = DDGTgel - DGfcont

DPGTgel = Date du premier gel agrave lrsquoautomne

DDGTgel = Date du dernier gel au printemps

DGdcont = Date du deacutebut du gel en continu

DGfcont = Date de la fin du gel en continu

Tgel = 0 degC

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 14

Quantiteacute de preacutecipitations annuelles

Accumulation des preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui

tombent sous forme de pluie et de neige au courant drsquoune anneacutee

Ptotalesann = N

j

jPt

Ptj Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de pluie

et de neige

N le nombre total de jours dans une anneacutee

Quantiteacute de preacutecipitations mensuelles

Accumulations de preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui

tombent sous forme de pluie et de neige au courant drsquoun mois

Ptotalesmois = Nmen

j

jPt

Pti Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de pluie

et de neige

Nmois le nombre total de jours dans un mois

Quantiteacute de preacutecipitations liquides et solides mensuelles

Accumulations de preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui

tombent sous forme de pluie ou de neige au courant drsquoun mois

Pliquidemois = Nmen

j

jPl

Psolidemois = Nmen

j

jPs

Pli Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de pluie

Pli Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de neige

Nmois le nombre total de jours dans un mois

Type de preacutecipitation (fraction neige)

Preacutecipitations quotidiennes (mm) annuelles totales qui tombent sous

forme de neige par rapport aux preacutecipitations quotidiennes (mm)

annuelles totales

Fractioneauneige =

N

j

j

N

j

j

Ptotales

Pneige

Ptotalesj Preacutecipitations quotidiennes totales en mm

Pneigej Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme

de neige

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 15

N le nombre total de jours dans une anneacutee

Deacutebut du couvert de neige

Premier jour ougrave lrsquoeacutepaisseur de la neige accumuleacutee au sol est au-

dessus drsquoun seuil donneacute

DCneige = min jNsol gtNdeacutebut

Ndeacutebut 5 mm en EEN

Fin du couvert de neige

Premier jour ougrave lrsquoeacutepaisseur de la neige accumuleacutee au sol est en

dessous drsquoun seuil donneacute apregraves le 1er mars

FCneige = max jNsol ltNfin

Nfin 5 mm en EEN

Dureacutee du couvert de neige

Nombre de jours entre le deacutebut et la fin du couvert de neige

LDCneige = DCneige ndash FCneige

Maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige (EEN)

Lrsquoeacutequivalent en eau de lrsquoaccumulation maximale de neige

durant une anneacutee

EENmax = max(Pneige Densiteacuteneige)

Pneige = Preacutecipitations de neige

Densiteacuteneige = Densiteacute de la neige soit la masse de la neigevolume occupeacute

(souvent 10 aux stations)

22 Bioclimats

Une bonne information cartographique drsquoun territoire est un outil souvent indispensable

afin de proceacuteder agrave lrsquoameacutenagement de ce territoire et eacutevaluer ses capaciteacutes et sensibiliteacutes

eacutecologiques Au Queacutebec trois principales ressources sont disponibles agrave cette fin La

premiegravere est le cadre eacutecologique de reacutefeacuterence (CER) du ministegravere du Deacuteveloppement

durable de lrsquoEnvironnement et de la Lutte contre les changements climatiques

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 16

(MDDELCC) aussi communeacutement appeleacute le cadre eacutecologique du Queacutebec (CERQ1) Il srsquoagit

drsquoune classification cartographique fondeacutee principalement sur les formes de terrains sur

leur organisation spatiale et sur la configuration du reacuteseau hydrographique Ces variables

eacutecologiques sont dites permanentes crsquoest-agrave-dire qursquoelles ne changent pas ou tregraves peu

dans le temps La deuxiegraveme est le systegraveme hieacuterarchique de classification eacutecologique du

territoire du MFFP (httpswwwmffpgouvqccaforetsinventaireinventaire-zones-

cartejsp) Cette cartographie deacutetaille les diffeacuterentes zones de veacutegeacutetation du territoire

queacutebeacutecois

Une troisiegraveme ressource particuliegraverement utile pour la planification du territoire est la

cartographie des bioclimats du Queacutebec (Gerardin et McKenney 2001) Il existe plusieurs

classifications mondiales des bioclimats celle utiliseacutee au Queacutebec est baseacutee sur la meacutethode

de Litynski (1988) fondeacutee sur la tempeacuterature moyenne annuelle (C) les preacutecipitations

totales annuelles (mm) et la dureacutee de la saison de croissance (jours) Une seule

cartographie des bioclimats du Queacutebec a eacuteteacute effectueacutee jusqursquoici soit en 2001 par Gerardin

et McKenney2 Cet exercice reposait sur une interpolation spatiale de donneacutees

climatiques des stations meacuteteacuteorologiques du MDDELCC pour la peacuteriode 1966-1996

Gerardin et McKenney ont en premier lieu effectueacute une cateacutegorisation du climat

queacutebeacutecois baseacutee sur neuf variables climatiques reacutesultant en une classification en 15

reacutegions climatiques (figure 2) Agrave la suite de cette classification un regroupement a eacuteteacute

effectueacute agrave lrsquoaide de trois variables climatiques selon la classification mondiale de Litynski

reacutesultant en un deacutecompte final de 12 classes preacutesenteacutees en haut agrave gauche sur la figure 2

La reacutevision de la carte des bioclimats dans le cadre du preacutesent projet permettra non

seulement drsquoactualiser la classification avec une information climatique plus reacutecente

tenant compte de lrsquoeacutevolution du climat (1981-2010) mais aussi drsquoinclure de nouvelles

sources de donneacutees qui pourraient permettre de raffiner la distribution des bioclimats

1 Pour en savoir plus sur le CER voir le site httpwwwmddelccgouvqccabiodiversitecadre-ecologiquerapportscer_partie_1pdf 2 Pour en savoir plus sur la classification climatique du Queacutebec voir le site httpwwwmddelccgouvqccachangementsclassification

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 17

Quatre bioclimats sont identifieacutes pour la reacutegion agrave lrsquoeacutetude au nord du 55deg La zone la plus

au nord est caracteacuteriseacutee par des tempeacuteratures polaires (-94 agrave -60 degC) un reacutegime de

preacutecipitations semi-aride (250 agrave 469 mm) et une saison de croissance tregraves courte (90 agrave

119 jours) La zone la plus au sud du Nunavik est caracteacuteriseacutee par des tempeacuteratures

subpolaires froides (-59 agrave -15 degC) par des preacutecipitations modeacutereacutees (470 agrave 799 mm) et

par une saison de croissance tregraves courte (90 agrave 119 jours) La troisiegraveme zone qui se situe

dans la portion est de la zone drsquoeacutetude en bordure avec le Labrador est caracteacuteriseacutee par

des tempeacuteratures polaires (-94 agrave -60 degC) par un reacutegime de preacutecipitations modeacutereacutees (470

agrave 799 mm) et par une saison de croissance courte (120 agrave 149 jours)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 18

Figure 2 Classification climatique du Queacutebec tireacutee de Gerardin et McKenney (2001) Notez que bien que la carte preacutesente 15 classes ces classes ont eacuteteacute regroupeacutees en 12 reacutegions climatiques selon la classification mondiale de Litynski

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 19

CHAPITRE 3 MEacuteTHODOLOGIE

31 Peacuteriode seacutelectionneacutee pour le climat de reacutefeacuterence

La peacuteriode de temps retenue dans cette eacutetude pour deacutecrire le climat de reacutefeacuterence du

Nunavik va de 1981 agrave 2010 Ce choix deacutecoule en partie du fait que les donneacutees de

reacuteanalyses seacutelectionneacutees ne sont disponibles qursquoagrave compter de 1979 (tableau 2) De plus

cette peacuteriode repreacutesente lrsquohorizon temporel sur lequel les normales climatiques sont

maintenant calculeacutees selon les recommandations de lrsquoOrganisation Meacuteteacuteorologique

Mondiale (OMM) Elle est par exemple utiliseacutee par le MDDELCC pour cartographier les

normales climatiques du Queacutebec qui sont disponibles en ligne sur le site de surveillance

du climat (httpwwwmddelccgouvqccaclimatnormales )

32 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash tempeacuteratures et preacutecipitations

Le premier objectif de ce projet eacutetait drsquoeacutevaluer la pertinence et lrsquoutiliteacute des diffeacuterents jeux

de donneacutees disponibles sur la reacutegion du Nunavik Les jeux de donneacutees diffegraverent entre

autres par leurs reacutesolutions temporelles et spatiales et certaines drsquoentre elles pouvaient

srsquoaveacuterer moins inteacuteressantes pour une analyse du climat sur le nord du Queacutebec De plus

la repreacutesentativiteacute des donneacutees par rapport aux stations drsquoobservations nrsquoest pas

forceacutement eacutequivalente et elle se devait drsquoecirctre eacutevalueacutee agrave la piegravece La seacutelection finale des

jeux de donneacutees pour lrsquoanalyse et la cartographie des indicateurs srsquoest faite en deux

grandes eacutetapes

321 Reacutesolution et vintage des jeux de donneacutees

Premiegraverement les donneacutees sur des grilles ayant des tuiles de plus de 100 km de cocircteacute ont

eacuteteacute eacutelimineacutees puisqursquoune telle reacutesolution geacutenegravere seulement deux ou trois tuiles sur la

reacutegion agrave lrsquoeacutetude ce qui srsquoavegravere tregraves peu avantageux comparativement aux jeux de donneacutees

agrave plus fine reacutesolution Cette eacutetape a conduit agrave lrsquoeacutelimination des donneacutees interpoleacutees

suivantes GPCP v2 HadCRUT3v CRUTEM4v GISTEMP ainsi que des reacuteanalyses NCEP2 et

20CR Deuxiegravemement la seacuterie GPCCv6 qui nrsquooffre que des donneacutees de preacutecipitations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 20

mensuelles a aussi eacuteteacute retireacutee compte tenu du faible nombre drsquoindices climatiques

drsquointeacuterecirct pouvant ecirctre calculeacutes avec ces donneacutees

Suite agrave ce premier tri nous avons retrancheacute les donneacutees de reacuteanalyses provenant

drsquoanciennes versions Ce faisant la seacuterie NARR a eacuteteacute eacutelimineacutee car elle est maintenant

remplaceacutee par la seacuterie CFSR On note que le jeu de donneacutees NCEP2 deacutejagrave eacutelimineacute agrave cause

de sa reacutesolution spatiale est aussi doreacutenavant remplaceacute par CFSR Le jeu de donneacutees

ERA40 est aussi eacutelimineacute puisqursquoil repreacutesente une version anteacuterieure agrave la seacuterie ERA-Interim

et qursquoil offre une couverture de donneacutees plus discontinue ainsi qursquoune reacutesolution

grossiegravere lorsque compareacute agrave la version plus reacutecente (Rapaic et al 2015) Enfin le jeu de

donneacutees JRA25 a eacuteteacute remplaceacute par une version plus reacutecente soit JRA55

322 Validation avec les donneacutees aux stations

Lrsquoeacutetape finale de seacutelection des jeux de donneacutees consistait agrave valider chacun des jeux de

donneacutees avec les donneacutees aux stations meacuteteacuteorologiques du reacuteseau CLIMATOLOGIE du

MDDELCC

Pour cette comparaison des donneacutees quotidiennes de tempeacuteratures et de preacutecipitations

eacutetaient disponibles pour 46 stations (figure 3) Parmi cet ensemble les donneacutees de quatre

stations sont partageacutees avec Environnement Canada et sont utiliseacutees pour construire les

fichiers de donneacutees interpoleacutees (ex CANDGRD et NRCan) Par conseacutequent elles ne

peuvent pas ecirctre consideacutereacutees indeacutependantes de ces jeux de donneacutees et ecirctre utiliseacutees

comme critegravere de validation

Bien que les donneacutees quotidiennes de 42 stations meacuteteacuteorologiques demeuraient

disponibles plusieurs seacuteries nrsquoeacutetaient pas complegravetes et ne couvraient pas neacutecessairement

les mecircmes anneacutees Des critegraveres de seacutelection ont ducirc ecirctre imposeacutes afin de trouver des seacuteries

aux stations dites laquovalidesraquo Le premier critegravere consistait agrave conserver uniquement les

anneacutees ayant moins de 20 de donneacutees manquantes pour une peacuteriode drsquoenregistrement

annuelle Ensuite une seacuterie valide a eacuteteacute deacutefinie comme une seacuterie ayant au moins dix

anneacutees valides qursquoelles soient conseacutecutives ou non et qui recoupaient les anneacutees

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 21

disponibles pour les diffeacuterents jeux de donneacutees Le but eacutetait de maximiser le nombre de

seacuteries aux stations qui pouvait ecirctre utiliseacute pour la validation La reacutesultante est donc un

ensemble de stations ayant des seacuteries valides speacutecifiques agrave chacun des jeux de donneacutees

interpoleacutees et de reacuteanalyses En effet le nombre de seacuteries valides nrsquoest pas

neacutecessairement le mecircme pour chacune des stations et il diffegravere aussi deacutependamment du

jeu de donneacutees avec lequel les seacuteries valides sont compareacutees

Une fois les seacuteries valides obtenues elles ont eacuteteacute compareacutees au point de grille le plus pregraves

pour chacun des jeux de donneacutees alternatives Trois indicateurs couramment utiliseacutes pour

comparer des donneacutees de stations agrave des donneacutees alternatives ont eacuteteacute calculeacutes Le premier

est le coefficient de correacutelation (r) le deuxiegraveme est lrsquoerreur quadratique moyenne (Root

Mean Square Error RMSE) et le troisiegraveme est lrsquoeacutecart-type normaliseacute soit lrsquoeacutecart-type du

jeu de donneacutees diviseacute par lrsquoeacutecart-type des donneacutees stations (σjeuσstation) Les

comparaisons sont faites agrave partir des valeurs de tempeacuteratures et de preacutecipitations

mensuelles moyennes

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 22

Figure 3 Distribution des 46 stations du reacuteseau MDDELCC disponibles dans la reacutegion agrave lrsquoeacutetude Seules les stations indeacutependantes en vert sont utiliseacutees pour la validation

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 23

33 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash couvert de neige

Lrsquoanalyse des bases de donneacutees du couvert nival nrsquoa pas suivi exactement la mecircme

meacutethodologie que celle utiliseacutee pour les donneacutees de tempeacuteratures et de preacutecipitations

Le premier tri baseacute sur la reacutesolution spatiale et temporelle des jeux de donneacutees est resteacute

le mecircme Ce processus a permis drsquoeacuteliminer la seacuterie NCEP disponible sur une grille de

200 km De plus les seacuteries B2003 HQ et CMC (snow depth analysis) ont eacuteteacute eacutelimineacutees ducirc

au manque de donneacutees sur la peacuteriode de reacutefeacuterence agrave lrsquoeacutetude

Lrsquoeacutetape consistant agrave comparer les jeux de donneacutees sur grille aux donneacutees aux stations nrsquoa

pas eacuteteacute effectueacutee pour le couvert de neige car il a eacuteteacute deacutemontreacute que ce dernier est

beaucoup trop heacuteteacuterogegravene sur le territoire (Mudryk et al 2015) Autrement dit une

valeur agrave une station ne peut repreacutesenter adeacutequatement une valeur moyenneacutee sur un

point de grille car lrsquoaccumulation de neige peut varier de faccedilon tregraves importante sur

quelques megravetres La validation des donneacutees sur grille devrait ainsi reposer sur plusieurs

mesures agrave lrsquointeacuterieur drsquoun point de grille chose impossible dans le cas preacutesent

De plus dix stations de reacuteseau du MDDELCC offraient des donneacutees de neige sur le

territoire agrave lrsquoeacutetude Par contre de ces dix stations seulement deux stations avaient des

seacuteries disponibles qui 1) correspondaient aux mecircmes anneacutees que celles disponibles dans

les jeux de donneacutees Liston-Hiemstra et Brown-Derksen et 2) remplissaient les critegraveres de

donneacutees valides eacutetablies soit de conserver uniquement les anneacutees ayant moins de 20

de donneacutees manquantes pour une peacuteriode drsquoenregistrement annuelle et de deacutefinir une

seacuterie valide comme ayant au moins dix anneacutees valides Il eacutetait par conseacutequent tregraves difficile

de valider les jeux de donneacutees avec les donneacutees aux stations

Mudryk et al (2015) propose cependant une autre approche adopteacutee ici qui consiste agrave

comparer les reacuteanalyses entre elles afin drsquoeacutevaluer leurs similitudes et les eacutecarts entre leurs

valeurs respectives Ceci permet drsquoeacuteliminer les reacuteanalyses qui preacutesentent des eacutecarts trop

importants face aux autres On obtient au final un ensemble de jeux de donneacutees pouvant

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 24

ecirctre utiliseacute pour caracteacuteriser la neige sur le territoire Il faut toutefois noter que faute

drsquoobservations terrains suffisantes lrsquoaccord entre les jeux de donneacutees ne veut pas

forceacutement dire qursquoils repreacutesentent plus adeacutequatement la reacutealiteacute

La comparaison entre les jeux de donneacutees conserveacutes de la liste drsquoorigine (GlobSnow

MERRA ERA-Interim CFSR Brown-Derksen et Liston-Hiemstra) a eacuteteacute effectueacutee en

analysant les seacuteries temporelles annuelles des quatre indicateurs climatiques relieacutes agrave la

neige choisis pour ce projet soit lrsquoeacutequivalent en eau de la neige le deacutebut la fin et la dureacutee

de lrsquoenneigement Les seacuteries temporelles de ces variables sont compareacutees pour les

diffeacuterentes reacutegions bioclimatiques identifieacutees agrave travers ce projet (voir sections 35 et 44)

Lrsquoagreacutegation spatiale des donneacutees a eacuteteacute faite parce que la qualiteacute des bases de donneacutees

de neige est tregraves heacuteteacuterogegravene dans le nord Il faut rappeler que les reacuteanalyses assimilent

les donneacutees aux stations et que celles-ci sont tregraves rares sur lrsquoextrecircme nord du territoire

(voir section 11) En analysant les jeux de donneacutees par bioclimats il nous eacutetait possible

de mieux eacutevaluer lrsquoampleur de ce problegraveme

34 Formats de preacutesentation des indicateurs climatiques

341 Cartographie

Un des livrables principaux de ce projet eacutetait la production de cartes pour les indicateurs

climatiques drsquointeacuterecirct Lrsquointerpolation des indicateurs a eacuteteacute faite sur une grille commune

de 50 km un compromis adeacutequat entre les reacutesolutions des jeux de donneacutees retenus

Suite agrave une consultation aupregraves des membres du comiteacute de suivi du projet il a eacuteteacute deacutecideacute

que les cartes preacutesenteraient les moyennes des jeux de donneacutees seacutelectionneacutes Afin

drsquoillustrer les marges drsquoerreur autour de la moyenne nous preacutesentons aussi des cartes

des eacutecarts-types entre les jeux de donneacutees Il faut noter que lrsquoajout des cartes drsquoeacutecarts-

types a fait lrsquoobjet de nombreuses discussions avec le comiteacute de suivi Il est clair que cette

information peut paraicirctre complexe par contre il nous apparaissait primordial de

preacutesenter les divergences entre les jeux de donneacutees afin de bien appreacutecier lrsquoincertitude

associeacutee aux cartes produites

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 25

Les cartes ont eacuteteacute preacutepareacutees selon les recommandations de la direction geacuteneacuterale de

lrsquoinformation geacuteographique du Ministegravere de lrsquoEacutenergie et des Ressources naturelles

(MERN) Toutes les donneacutees ayant servi agrave produire les cartes du projet ont eacuteteacute transfeacutereacutees

au MFFP ainsi qursquoau MERN sous forme de fichiers SIG

342 Tableau synthegravese et seacuteries temporelles

En compleacutement aux cartes produites dans le projet un tableau synthegravese ainsi que des

figures preacutesentant les valeurs annuelles des variables et indicateurs climatiques ont eacuteteacute

preacutepareacutes Le tableau synthegravese collige les reacutesultats de tous les indicateurs pour lrsquoensemble

de la reacutegion agrave lrsquoeacutetude et donne une vue drsquoensemble du climat de lrsquohorizon 1981-2020 au

nord du 55deg Pour chaque indice climatique le tableau preacutesente une moyenne des jeux

de donneacutees seacutelectionneacutes ainsi que lrsquoeacutecart-type entre les jeux de donneacutees Quant aux

figures elles illustrent les valeurs annuelles des indicateurs climatiques moyenneacutees sur la

reacutegion agrave lrsquoeacutetude et ce pour chaque jeu de donneacutees moyenneacutees Ces figures permettent

drsquoappreacutecier la variabiliteacute interannuelle ainsi que lrsquoeacutevolution des indicateurs dans le temps

35 Distribution des bioclimats

La distribution des bioclimats est revue par le preacutesent projet afin de tenir compte des

donneacutees climatiques plus reacutecentes et permettant potentiellement de mieux caracteacuteriser

les patrons spatiaux du climat nordique queacutebeacutecois Bien qursquoune autre classification

climatique mondiale aurait pu ecirctre utiliseacutee pour revoir la distribution des bioclimats du

Queacutebec soit celle de Koumlppen-Geiger (par exemple Kottek et al 2006) il a eacuteteacute jugeacute plus

pertinent de revoir les bioclimats du Queacutebec en utilisant la classification de Litynski

utiliseacutee par Gerardin et McKenney (2001) (figure 2) Cette derniegravere offre lrsquoavantage de

tenir compte de variables de type plus biologique ou eacutecologique comme la longueur de la

saison de croissance un eacuteleacutement jugeacute important dans la planification territoriale De plus

la conservation de la meacutethode anteacuterieure permettra de comparer plus facilement la

nouvelle distribution avec la preacuteceacutedente

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 26

La meacutethodologie adopteacutee par Litynski (1988) est fondeacutee sur trois variables et indicateurs

climatiques soit la tempeacuterature moyenne annuelle les preacutecipitations totales annuelles

et la longueur de la saison de croissance Les cateacutegories utiliseacutes sont les mecircmes que celles

preacutesenteacutees agrave la figure 2 et repris au tableau 6

Les bases de donneacutees utiliseacutees sont celles deacutecrites agrave la section 31 La cartographie

individuelle des trois variables drsquointeacuterecirct est reacutealiseacutee sur une grille de 50 km de cocircteacute (tel

qursquoexpliqueacute agrave la section 341) Une classe de tempeacuterature de preacutecipitation et de saison

de croissance est ensuite attribueacutee agrave chaque point de grille selon les valeurs preacutesenteacutees

au tableau 6

Tableau 6 Caracteacuteristiques sommaires de la classification de Litynski (tireacutees de Gerardin et McKenney 2001)

Tempeacuterature (C) Preacutecipitation (mm) Saison de croissance (jours)

P polaire -94 agrave -60 SA semi-aride 250 agrave 469 TC tregraves courte

90 agrave 119

SpF subpolaire froide

-59 agrave -15 M modeacutereacutee 470 agrave 799 C courte 120 agrave 149

Sp subpolaire -14 agrave 19 SH subhumide

800 agrave 1359 M moyenne 150 agrave 179

SpD subpolaire douce

20 agrave 45 H humide gt1360 L longue 180 agrave 209

M modeacutereacutee 46 agrave 66

CHAPITRE 4 REacuteSULTATS

41 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash tempeacuteratures et preacutecipitations

Les figures 4 et 5 preacutesentent les reacutesultats de validation entre les donneacutees aux stations du

MDDELCC et les jeux de donneacutees alternatives Chaque ligne de couleur repreacutesente la

comparaison entre une seacuterie valide drsquoune station indeacutependante et la seacuterie du point de

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 27

grille le plus pregraves tireacute du jeu de donneacutees alternatives les lignes noires repreacutesentent la

combinaison parfaite (correacutelation de 1 RMSE de 0 et eacutecart-type normaliseacute de 1)

Pour les tempeacuteratures mensuelles moyennes (figure 4) les comparaisons entre les huit

jeux de donneacutees soit interpoleacutees ou de reacuteanalyses sont sensiblement similaires En effet

plusieurs lignes de couleurs se retrouvent tregraves pregraves (sinon par-dessus) la ligne noire de

correacutelation parfaite Il nrsquoy a que quelques stations ougrave les erreurs (RMSE) sont plus eacuteleveacutees

les correacutelations sont plus faibles et lrsquoeacutecart-type normaliseacute est plus petit (une indication

que le jeu de donneacutees sous-estime la variance) ou plus grand (une indication que le jeu

de donneacutees surestime la variance) Toutefois il faut noter que le nombre de stations

indeacutependantes ayant des seacuteries valides pour cette variable est tregraves faible il varie entre

n=6 et n=8

Pour les preacutecipitations mensuelles moyennes (figure 5) les similitudes entre les donneacutees

aux stations du MDDELCC et les jeux de donneacutees alternatives sont moins eacuteleveacutees tel que

le montrent les plus faibles correacutelations les plus grandes erreurs RMSE et le plus grand

nombre drsquoeacutecarts normaliseacutes qui diffegravere de 1 Ceci nrsquoest pas tregraves surprenant eacutetant donneacute

que les preacutecipitations preacutesentent geacuteneacuteralement une plus grande variabiliteacute spatiale que

les tempeacuteratures En drsquoautres mots la similitude entre les preacutecipitations agrave une station et

les preacutecipitations moyenneacutees sur une tuile relativement grande ne peut pas ecirctre tregraves

eacuteleveacutee Les quatre jeux de donneacutees interpoleacutees preacutesentent de plus grandes variations

dans les valeurs RMSE que les quatre reacuteanalyses Ces variations plus importantes

suggegraverent que pour certaines stations les valeurs interpoleacutees sont bonnes (similaires aux

valeurs observeacutees) tandis que pour drsquoautres elles sont mauvaises (diffeacuterentes des valeurs

observeacutees) Drsquoun autre cocircteacute les RMSE des jeux des reacuteanalyses preacutesentent de plus faibles

variations une indication que la similitude entre les donneacutees aux stations et les points de

grille est toujours sensiblement la mecircme

Plusieurs points sont agrave consideacuterer afin de seacutelectionner les jeux de donneacutees

Premiegraverement la figure 4 indique qursquoen geacuteneacuteral les jeux de donneacutees interpoleacutees et les

reacuteanalyses repreacutesentent tregraves bien les tempeacuteratures observeacutees Il nrsquoest pas possible agrave

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 28

partir de cette analyse de favoriser ou drsquoeacuteliminer un jeu de donneacutees de lrsquoensemble Par

contre la validation sur les preacutecipitations reacutevegravele que les reacuteanalyses offrent un certain

avantage eacutetant donneacute leur plus grande similitude avec les donneacutees de stations

indeacutependantes (figure 5) De plus il faut consideacuterer que la grande majoriteacute des

indicateurs drsquointeacuterecirct (sauf les tempeacuteratures et preacutecipitations mensuelles tableau 5)

requiegraverent des donneacutees climatiques quotidiennes pour leur calcul Or trois des jeux de

donneacutees interpoleacutees soit CANGRD CRU TS31 et Willmott-Matsuura nrsquooffrent que des

donneacutees mensuelles Consideacuterant de surcroicirct la faible performance de ces jeux de

donneacutees lorsqursquoon les compare aux stations indeacutependantes il a eacuteteacute deacutecideacute drsquoeacuteliminer ces

jeux de donneacutees mecircme pour la caracteacuterisation des tempeacuteratures et des preacutecipitations

mensuelles Lrsquoinclusion ou non du jeu de donneacutees RNCan eacutetait plus incertain et lrsquoopinion

du comiteacute de suivi a eacuteteacute sondeacutee lors drsquoune reacuteunion en date du 11 juin 2015 Il a alors eacuteteacute

deacutecideacute drsquoeacuteliminer cette seacuterie eacutetant donneacute entre autres sa faible performance avec les

preacutecipitations et de ne conserver que les quatre reacuteanalyses pour bacirctir le climat de

reacutefeacuterence pour ce projet

42 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash couvert de neige

La comparaison entre les reacuteanalyses disponibles pour le couvert de neige a eacuteteacute effectueacutee

pour les reacutegions bioclimatiques identifieacutees agrave la figure 21 Nous preacutesentons ici les reacutesultats

des quatre plus grandes reacutegions sur le territoire agrave lrsquoeacutetude bien que toutes les analyses

soient disponibles dans le tome 2 du rapport

Les figures 6 agrave 9 preacutesentent une comparaison entre les seacuteries temporelles de sept

reacuteanalyses en termes du maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige (EEN) ainsi que du

deacutebut de la fin et de la dureacutee de lrsquoenneigement On remarque premiegraverement un plus

grand consensus entre les bases de donneacutees pour lrsquoeacutequivalent en eau de la neige et pour

le deacutebut de la peacuteriode drsquoenneigement que pour la fin et la dureacutee de lrsquoenneigement et ce

pour toutes les reacutegions On note aussi que le choix final drsquoun jeu de donneacutees sur la neige

baseacute sur lrsquoanalyse de ces courbes nrsquoest pas simple Sans donneacutees drsquoobservations il est en

effet tregraves difficile de faire une validation Par conseacutequent il faut comprendre que le choix

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 29

de conserver ou drsquoeacuteliminer lrsquoune ou lrsquoautre des bases de donneacutees srsquoest fait parfois de

faccedilon quelque peu subjective avec lrsquoappui de Ross Brown un expert sur ce sujet

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 30

Figure 4 Validation des donneacutees alternatives de tempeacuteratures mensuelles moyennes avec les donneacutees aux stations du MDDELCC Le lsquonrsquo indique le nombre de seacuteries observeacutees valides pour chaque jeu de donneacutees alternatives

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 31

Figure 5 Validation des donneacutees alternatives de preacutecipitations mensuelles moyennes avec les donneacutees aux stations du MDDELCC Le lsquonrsquo indique le nombre de seacuteries observeacutees valides pour chaque jeu de donneacutees alternatives

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 32

La premiegravere base de donneacutees agrave ecirctre eacutelimineacutee est la base ERA-Interim qui nrsquooffre aucune

variabiliteacute dans le maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige particuliegraverement pour les

reacutegions plus au nord En drsquoautres mots cette reacuteanalyse produit essentiellement la mecircme

valeur en EEN pour chacune des anneacutees entre 1981 et 2010 La base de donneacutees CFSR est

aussi eacutecarteacutee de la liste eacutetant donneacute lrsquouniformiteacute et la faiblesse des valeurs drsquoEEN qursquoelle

produit Une troisiegraveme seacuterie agrave ecirctre eacutelimineacutee est JRA55 car les valeurs de EEN produites

pour les 15 premiegraveres anneacutees agrave lrsquoeacutetude sont beaucoup trop eacuteleveacutees particuliegraverement

pour les 2 reacutegions les plus au nord La base de donneacutees GlobSnow est aussi retrancheacutee

parce qursquoelle ne reproduit pas adeacutequatement le deacutebut de lrsquoenneigement reacutesultant en des

valeurs aberrantes de la dureacutee du couvert de neige Ce problegraveme avait deacutejagrave eacuteteacute identifieacute

par Takala et al (2011) au Canada

Ces choix ont donc conduit agrave un ensemble de trois bases de donneacutees du couvert de neige

soit MERRA Liston-Hiemstra et Brown-Derksen Cependant tel que preacuteciseacute agrave la

section 21 la base de donneacutees Liston-Hiemstra utilise les donneacutees MERRA afin de piloter

un modegravele de neige il eacutetait donc reacutepeacutetitif drsquoinclure les deux jeux de donneacutees drsquoautant

plus que lrsquoeacutetude de Liston et Hiemstra (2011) suggegravere que les valeurs de leur modegravele de

neige sont beaucoup plus reacutealistes que celles de MERRA

Par conseacutequent seules les bases de donneacutees Liston-Hiemstra et Brown-Derksen sont

retenues pour produire les cartes de couvert de neige sur le territoire Dans ce cas au lieu

de preacutesenter la moyenne des deux seacuteries et les eacutecarts-types nous preacutesenterons plutocirct les

deux jeux de donneacutees seacutepareacutement

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 33

Figure 6 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion au nord approximativement du 59deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 34

Figure 7 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 58deg et 59deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 35

Figure 8 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 56deg et 58deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 36

Figure 9 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 55deg et 56deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 37

43 Description du climat du passeacute reacutecent au Nunavik

La section qui suit preacutesente un reacutesumeacute de lrsquoanalyse des indicateurs climatiques qui ont

eacuteteacute calculeacutes agrave lrsquoaide des donneacutees alternatives seacutelectionneacutees Le tableau 5 permet de

constater qursquoun grand nombre drsquoindicateurs climatiques sont agrave lrsquoeacutetude et de surcroicirct

plusieurs drsquoentre eux doivent ecirctre preacutesenteacutes sur une base mensuelle La cartographie de

tous ces indicateurs a conduit agrave la production drsquoun total de 121 cartes auxquelles

srsquoajoutent des figures preacutesentant les seacuteries temporelles Eacutetant donneacute qursquoil ne serait pas

utile de deacutecrire ici toutes ces figures la section qui suit preacutesente une synthegravese des

reacutesultats Les tableaux 7a et 7 b preacutesenteacutes offrent drsquoabord un sommaire de tous les

indicateurs climatiques puis les figures 10 agrave 20 preacutesentent la distribution spatiale des trois

indicateurs utiliseacutes pour lrsquoanalyse des bioclimats soit les tempeacuteratures annuelles les

preacutecipitations annuelles et longueur de la saison de croissance ainsi que les degreacutes-jours

de croissance et quelques indices relieacutes au couvert de neige Lrsquoensemble des cartes et

figures produites pour ce projet sont disponibles dans le Tome 2 qui accompagne le

preacutesent rapport

Rappelons que toutes les donneacutees ayant servi agrave produire les cartes preacutesenteacutees dans cette

section et dans le Tome 2 ont eacuteteacute transfeacutereacutees au MFFP ainsi qursquoau MERN sous forme de

fichiers SIG

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 38

Tableau 7a Synthegravese des indicateurs climatiques agrave lrsquoeacutetude calculeacutes agrave partir des variables de tempeacuteratures et de preacutecipitations Les valeurs repreacutesentent la moyenne des quatre reacuteanalyses moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave de 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 lrsquoeacutecart-type de lrsquoensemble est donneacute entre parenthegraveses

Peacuteriode Tempeacuteratures moyennes (degC)

Nombre de cycles de gel-

deacutegel

Degreacutes-jours de gel

Degreacutes-jours de deacutegel

Degreacutes-jours de croissance

Annuel -54 (plusmn02) 580 (plusmn36) 30649 (plusmn992) 11957 (plusmn405) 5666 (plusmn284)

Janvier -245 (plusmn07) 01 (plusmn01) 7501 (plusmn180) 00 (plusmn00) 00 (plusmn00)

Feacutevrier -235 (plusmn04) 04 (plusmn01) 6483 (plusmn170) 01 (plusmn01) 00 (plusmn00)

Mars -172 (plusmn05) 16 (plusmn04) 5125 (plusmn218) 04 (plusmn04) 00 (plusmn00)

Avril -80 (plusmn05) 77 (plusmn17) 2337 (plusmn190) 59 (plusmn40) 04 (plusmn03)

Mai 01 (plusmn02) 147 (plusmn12) 619 (plusmn41) 754 (plusmn70) 246 (plusmn26)

Juin 72 (plusmn04) 81 (plusmn05) 21 (plusmn07) 2295 (plusmn96) 1070 (plusmn52)

Juillet 113 (plusmn03) 04 (plusmn01) 00 (plusmn00) 3582 (plusmn82) 2058 (plusmn80)

Aoucirct 102 (plusmn03) 05 (plusmn01) 00 (plusmn00) 3242 (plusmn114) 1720 (plusmn109)

Septembre 52 (plusmn01) 72 (plusmn06) 23 (plusmn04) 1662 (plusmn88) 530 (plusmn59)

Octobre -09 (plusmn04) 133 (plusmn04) 586 (plusmn93) 344 (plusmn56) 38 (plusmn12)

Novembre -83 (plusmn09) 34 (plusmn07) 2503 (plusmn262) 14 (plusmn07) 00 (plusmn00)

Deacutecembre -177 (plusmn09) 06 (plusmn02) 5452 (plusmn262) 01 (plusmn01) 00 (plusmn00)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 39

Peacuteriode Preacutecipitations totales (mm)

Preacutecipitations liquides (mm)

Preacutecipitations solides (mm)

Fraction de neige

Annuel 7506 (plusmn1316) 4330 (plusmn568) 3176 (plusmn790) 420 (plusmn36)

Janvier 330 (plusmn67) 00 (plusmn00) 330 (plusmn67) 999 (plusmn01)

Feacutevrier 281 (plusmn58) 02 (plusmn01) 279 (plusmn58) 995 (plusmn03)

Mars 387 (plusmn92) 08 (plusmn05) 380 (plusmn93) 978 (plusmn15)

Avril 455 (plusmn137) 62 (plusmn28) 394 (plusmn135) 865 (plusmn71)

Mai 583 (plusmn130) 307 (plusmn52) 276 (plusmn88) 460 (plusmn59)

Juin 729 (plusmn80) 692 (plusmn60) 37 (plusmn21) 48 (plusmn23)

Juillet 853 (plusmn83) 852 (plusmn83) 01 (plusmn01) 01 (plusmn01)

Aoucirct 933 (plusmn117) 932 (plusmn117) 00 (plusmn00) 00 (plusmn00)

Septembre 1022 (plusmn153) 974 (plusmn146) 49 (plusmn14) 47 (plusmn12)

Octobre 819 (plusmn154) 445 (plusmn93) 375 (plusmn82) 464 (plusmn57)

Novembre 668 (plusmn156) 51 (plusmn21) 617 (plusmn149) 922 (plusmn35)

Deacutecembre 446 (plusmn100) 06 (plusmn03) 40 (plusmn100) 990 (plusmn07)

Saison de croissance

Saison sans gel

Peacuteriode ougrave la tempeacuterature

oscille autour de 0 degC agrave lrsquoautomne

Peacuteriode ougrave la tempeacuterature

oscille autour de 0 degC agrave au

printemps

Deacutebut 08-Juin (plusmn19) 07-Juin (plusmn11) 01-Oct (plusmn14) 29-Avr (plusmn17)

Fin 10-Oct (plusmn19) 01-Oct (plusmn14) 26-Oct (plusmn15) 07-Juin (plusmn11)

Longueur (jours)

1242 (plusmn16) 1160 (plusmn12) 263 (plusmn07) 400 (plusmn21)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 40

Tableau 7 b Synthegravese des indicateurs climatiques relieacutes au couvert nival Les valeurs repreacutesentent la moyenne des jeux de donneacutees moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave du 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 Lrsquoeacutecart-type nrsquoest pas calculeacute eacutetant donneacute qursquoil nrsquoy a que deux jeux de donneacutees

Liston-Hiemstra Brown-Dersken

Max ENN 2621 1642

Deacutebut 24-sept 28-sept

Fin 31-mai 09-juin

Longueur (jours)

2507 2554

431 Tempeacuterature annuelle moyenne

La tempeacuterature annuelle moyenne (figure 10) preacutesente un gradient nord-sud dans toutes

les reacuteanalyses avec des tempeacuteratures de lrsquoordre de -8 agrave -10 degC au nord du Nunavik et de

-2 agrave -4 degC au sud du territoire Les eacutecarts-types inter-reacuteanalyses sont geacuteneacuteralement tregraves

faibles sur lrsquoensemble du territoire une indication que les quatre reacuteanalyses preacutesentent

un consensus entre elles Lrsquoeacutecart-type tend toutefois agrave augmenter agrave proximiteacute des cocirctes

Le gradient de tempeacuterature et les faibles valeurs drsquoeacutecart-type inter-reacuteanalyses sont

geacuteneacuteraliseacutes aux valeurs de tempeacuteratures pour les douze mois de lrsquoanneacutee (Tome 2)

Lrsquoeacutevolution des tempeacuteratures moyennes (figure 11) montre une tendance geacuteneacuterale agrave la

hausse pour les tempeacuteratures annuelles et mensuelles sur le Nunavik entre 1981 et 2010

Tandis que certains mois preacutesentent une diminution des tempeacuteratures entre 1981 et

1990 par exemple pour le mois de feacutevrier tous les mois preacutesentent une augmentation

marqueacutee agrave partir de 1990

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 41

Figure 10 Le panneau du haut preacutesente la moyenne des tempeacuteratures moyennes annuelles (degC) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 42

Figure 11 Lrsquoeacutevolution des tempeacuteratures moyennes annuelles et mensuelles (degC) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 43

432 Preacutecipitations totales annuelles

Les preacutecipitations totales annuelles (figure 12) preacutesentent un gradient similaire aux

tempeacuteratures avec des valeurs plus eacuteleveacutees au sud de lrsquoordre de pregraves de 1000 mm et

de 450-500 mm au nord Les eacutecarts-types sont geacuteneacuteralement plus importants sur

lrsquoensemble du territoire mais particuliegraverement aux abords des Baies James et drsquoHudson

Ces variations entre les quatre reacuteanalyses ne sont pas tregraves surprenantes eacutetant donneacute la

plus grande variabiliteacute spatiale des preacutecipitations et la difficulteacute agrave simuler cette variable

lorsque compareacutee aux tempeacuteratures Ce gradient sud-nord des preacutecipitations totales est

geacuteneacuteraliseacute aux douze mois de lrsquoanneacutee (Tome 2) On note que les preacutecipitations totales

sont plus abondantes durant les mois drsquoeacuteteacute et drsquoautomne que durant les mois drsquohiver et

de printemps (Tome 2)

En ce qui a trait agrave lrsquoeacutevolution des preacutecipitations totales la figure 13 suggegravere une

augmentation des preacutecipitations annuelles sur lrsquoensemble du territoire pour la

peacuteriode 1981-2010 Il faut noter par contre que tel que discuteacute plus haut les valeurs

obtenues par les quatre reacuteanalyses divergent beaucoup plus que pour les tempeacuteratures

avec un eacutecart drsquoenviron 300 mm annuellement entre les deux reacuteanalyses les plus

diffeacuterentes Les tendances des valeurs mensuelles de preacutecipitations sont quant agrave elles plus

partageacutees avec certains mois affichant des augmentations tel que les mois de juillet agrave

deacutecembre tandis que les autres mois preacutesentent des changements plus variables entre

1981-2010

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 44

Figure 12 Le panneau du haut preacutesente la moyenne des preacutecipitations totales annuelles (mm) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 45

Figure 13 Lrsquoeacutevolution des preacutecipitations totales annuelles et mensuelles (mm) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 46

433 Longueur de la saison de croissance

La figure 14 illustre que la longueur de la saison de croissance atteint des valeurs plus

importantes au sud-est pregraves de la Baie James soit drsquoenviron 160 agrave 170 jours tandis que

la saison est beaucoup plus courte au nord avec des valeurs de lrsquoordre de 80 agrave 90 jours

Les eacutecarts-types sont faibles sur la majoriteacute du territoire sauf sur le pourtour de la baie

drsquoUngava ougrave les reacuteanalyses ne srsquoentendent pas aussi bien sur la longueur de la saison de

croissance

En ce qui concerne le deacutebut de la saison de croissance il survient environ 70 jours plus

tocirct dans le sud que dans le nord (figure 15) tandis que la fin peut arriver jusqursquoagrave environ

50 jours plus tard dans le sud qursquoau nord (figure 16)

La figure 17 illustre clairement lrsquoallongement de la saison de croissance sur le territoire

entre 1981 et 2010 (panneau du haut) ainsi que le devancement du deacutebut de la saison

(panneau du centre) et sa fin plus tardive (panneau du bas)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 47

Figure 14 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la longueur de la saison de croissance (jours) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2020 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 48

Figure 15 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date du deacutebut de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 49

Figure 16 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date de la fin de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 50

Figure 17 Lrsquoeacutevolution de la longueur du deacutebut et de la fin de la saison de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 51

434 Degreacutes-jours de croissance

La figure 18 illustre que le nombre de degreacutes-jours de croissance est plus important au

sud-est pregraves de la Baie James soit drsquoenviron 1600 agrave 2000 degreacutes-jours tandis que ce

nombre est beaucoup plus faible au nord avec des valeurs de lrsquoordre de 400 agrave 600 Les

eacutecarts-types sont faibles sur la majoriteacute du territoire sauf pour certains points de grille sur

le pourtour de la baie drsquoUngava ougrave les reacuteanalyses ne srsquoentendent pas aussi bien

Le nombre de degreacutes-jours de croissance augmente entre 1981 et 2010 sur une base

annuelle largement relieacute agrave des augmentations au printemps et en eacuteteacute (figure 19) On

remarque pour les mois drsquohiver une seule reacuteanalyse (ERA-Interim) donne des valeurs ce

qui peut influencer les eacutecarts-types preacutesenteacutes agrave la figure 18

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 52

Figure 18 Le panneau du haut preacutesente la moyenne du nombre annuel de degreacutes-jours de croissance calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 53

Figure 19 Lrsquoeacutevolution du nombre de degreacutes-jours annuel de de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 54

435 Couvert de neige

La figure 20 preacutesente le maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige (EEN mm) pour les

deux bases de donneacutees retenues On note premiegraverement des eacutecarts importants entre les

deux jeux de donneacutees un point bien illustreacute agrave la figure 22 La seacuterie Liston-Hiemstra

preacutesente des valeurs plus eacuteleveacutees et plus heacuteteacuterogegravenes sur le territoire avec des valeurs

entre 122-150 et 501-800 mm tandis que Brown-Derksen preacutesente des valeurs allant de

122-150 agrave 251-300 mm Par contre les deux deacutemontrent des taux drsquoEEN plus importants

dans la reacutegion montagneuse aux abords de Terre-Neuve-et-Labrador Ces diffeacuterences

limitent la confiance qui peut ecirctre accordeacutee agrave lrsquoune ou lrsquoautre de ces bases de donneacutees

Cependant lrsquoanalyse des preacutecipitations solides annuelles preacutesenteacutees dans le Tome 2

(figure A102) selon les quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) ajoute une

information compleacutementaire qui peut srsquoaveacuterer utile En effet cette figure suggegravere que les

preacutecipitations solides annuelles sur le territoire sont de lrsquoordre drsquoenviron 200 agrave 300 mm

sauf sur la reacutegion montagneuse agrave lrsquoest ougrave les valeurs peuvent atteindre 450 mm Ces

valeurs se rapprochent davantage de la base de donneacutees de Liston et Hiemstra que de

celles de Brown et Derksen

Les indicateurs lieacutes au deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement sont quant agrave elles plus

similaires entre les deux jeux de donneacutees (figures 21 et 22) une bonne indication qursquoil est

plus facile de preacutedire la preacutesence ou non de neige que la quantiteacute de neige en cas de

preacutesence

La figure 22 suggegravere que lrsquoeacutequivalent en eau de la neige a peu changeacute entre 1981 et 2010

tandis que la dureacutee du couvert nival a diminueacute Ce pheacutenomegravene est principalement lieacute agrave

une fin drsquoenneigement plus preacutecoce et moins agrave un deacutebut plus tardif

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 55

Figure 20 Le maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige (mm) calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 56

Figure 21 La dureacutee du couvert de neige (seuil de 1 mm) calculeacutee agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 57

Figure 22 Lrsquoeacutevolution du maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige du deacutebut de la fin et de la dureacutee de lrsquoenneigement calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra et de Brown-Derksen moyenneacutes pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 58

44 Bioclimats

Lrsquoanalyse des bioclimats baseacutee sur lrsquoensemble de donneacutees de reacuteanalyses seacutelectionneacutees

pour la peacuteriode 1981-2010 (figure 23) offre un portrait passablement diffeacuterent de celui

preacutesenteacute en 2001 par Gerardin et McKenney qui eacutetait quant agrave lui baseacute sur des donneacutees

drsquoobservations aux stations pour la peacuteriode 1966 agrave 1996 (chapitre 2)

Premiegraverement le niveau de raffinement de la nouvelle classification est plus eacuteleveacute ce qui

nrsquoest pas surprenant eacutetant donneacute que la premiegravere classification eacutetait baseacutee sur des

donneacutees de stations situeacutees principalement au sud du 50deg (Gerardin et McKenney 2001)

Par conseacutequent les donneacutees sur grille des reacuteanalyses offrent une information climatique

plus deacutetailleacutee sur le nord du Queacutebec

La figure 23 preacutesente sept cateacutegories pour la reacutegion au nord du 55deg (on note que les 2

autres cateacutegories preacutesenteacutees sur cette figure deacutecrivent une reacutegion au sud de la reacutegion agrave

lrsquoeacutetude) comparativement agrave quatre cateacutegories dans la classification originale Les grandes

reacutegions bioclimatiques sont sensiblement les mecircmes mais les nouvelles cateacutegories aident

agrave deacutecrire avec plus de preacutecision certains eacuteleacutements climatiques et topographiques

importants

Pour les tempeacuteratures annuelles moyennes le gradient nord-sud est sensiblement le

mecircme que sur la carte drsquoorigine avec une reacutegion subpolaire froide (-59 agrave -15 degC) plus au

sud et une reacutegion polaire (-94 agrave -60 degC) plus au nord Par contre la zone polaire est moins

eacutetendue comparativement agrave celle de Gerardin et McKenney tandis que la zone subpolaire

a pris de lrsquoexpansion au nord On note aussi une zone de tempeacuterature plus froide agrave la

limite ouest du territoire qui borde Terre-Neuve-et-Labrador Cette zone longe plusieurs

monts importants tels le Mont Iberville le Mont Jacques-Rousseau ainsi que les Collines

Hadegraves

Le gradient nord-sud est aussi preacutesent en termes de longueur de la saison de croissance

qui passe de courte au sud (120 agrave 149 jours) agrave tregraves courte au nord (90 agrave 119 jours) Un

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 59

gradient de court agrave tregraves court est aussi preacutesent agrave la frontiegravere de Terre-Neuve-et-Labrador

ougrave il y a un important gradient drsquoeacuteleacutevation

Le gradient de preacutecipitation preacutesente quant agrave lui une zone subhumide au sud caracteacuteriseacutee

par des preacutecipitations totales plus abondantes (800 agrave 1359 mm) tandis que la reacutegion plus

au nord est repreacutesenteacutee par des preacutecipitations modeacutereacutees (470 agrave 799 mm) Ces

preacutecipitations sont plus importantes que sur la carte drsquoorigine qui preacutesentait une zone

modeacutereacutee au sud et semi-aride au nord

Ce portrait des bioclimats deacutenote que les conditions sont particuliegraverement difficiles dans

le Nord queacutebeacutecois En effet environ 50 du territoire au nord du 55deg est compris dans

une zone consideacutereacutee polaire en termes de tempeacuterature ougrave la saison de croissance est

tregraves courte et ougrave les preacutecipitations sont modeacutereacutees

Ce nouveau redeacutecoupage des zones bioclimatiques pourrait influencer la reacutepartition des

zones de veacutegeacutetation du Queacutebec que le MPFP est aussi en processus de revoir

(httpswwwmffpgouvqccaforetsinventaireinventaire-zones-cartejsp)

Preacutesentement le territoire au nord du 55e parallegravele regroupe trois grandes zones soit le

domaine de la toundra forestiegravere (du 55e au 58e) le domaine de la toundra arctique

arbustive (du 58e au 61e) et le domaine de la toundra arctique herbaceacutee (au nord du 61e)

On note que ces trois zones sont caracteacuteriseacutees par une veacutegeacutetation de type arbustive et

que la limite nord de la plupart des arbres de la forecirct boreacuteale (sapin baumier pin gris) se

situe entre le 52e et 55e parallegravele mis agrave part pour lrsquoeacutepinette noire qui quant agrave elle est

preacutesente mais de faccedilon limiteacutee dans la toundra forestiegravere Lrsquoanalyse du climat de

reacutefeacuterence ainsi que la nouvelle cartographie des bioclimats laissent preacutesager que les zones

de veacutegeacutetation seraient appeleacutees agrave se deacuteplacer vers le nord

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 60

Figure 23 Classification des bioclimats eacutetablie sur la moyenne climatique de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFRS JRA55 MERRA) disponibles sur une grille de 50 km La classification suit les critegraveres eacutetablis par Litynski tels que preacutesenteacutes dans Gerardin et McKenney (2001)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 61

CHAPITRE 5 EacuteTAT DES CONNAISSANCES DrsquoAUTRES VARIABLES CLIMATIQUES

Le chapitre 5 preacutesente un eacutetat des connaissances tireacute de la litteacuterature pour trois

indicateurs importants pour le Nord queacutebeacutecois soit le vent les glaces marines et le

reacutegime hydrique Ces indicateurs de par le manque de donneacutees disponibles ou de leur

plus grande complexiteacute nrsquoont pas fait pas partie de la liste drsquoindicateurs prioriseacutes pour le

projet En effet leur eacutevaluation aurait requis une analyse plus approfondie et trop longue

pour ce projet Toutefois il a eacuteteacute possible de tirer profit de la revue de litteacuterature reacutealiseacutee

reacutecemment pour la publication de la Synthegravese des connaissances sur les changements

climatiques au Queacutebec (Ouranos 2015)

51 Les vents

Les vents pregraves de la surface sont mesureacutes aux stations meacuteteacuteorologiques par des

aneacutemomegravetres situeacutes agrave 10 megravetres de hauteur Malheureusement la faible densiteacute des

reacuteseaux au Queacutebec limite grandement la compreacutehension de cette variable complexe

Puisque le vent est grandement influenceacute par des processus tregraves locaux le vent mesureacute

nrsquoest repreacutesentatif que des environs immeacutediats de la station ce qui en complique

lrsquointerpolation pour des fins de cartographie et drsquoanalyse agrave moins drsquoavoir un reacuteseau de

stations drsquoune tregraves grande densiteacute Par ailleurs les observations de vent sont tregraves

sensibles aux changements survenus dans les types drsquoaneacutemomegravetres agrave la hauteur agrave

laquelle ils ont eacuteteacute installeacutes (qui nrsquoa pas toujours eacuteteacute de 10 m) au deacuteplacement des

stations ainsi qursquoaux changements de lrsquoenvironnement autour de la station comme la

croissance ou la disparition de la forecirct et lrsquourbanisation Crsquoest pourquoi lrsquoeacutetude du vent

doit impeacuterativement se faire sur des donneacutees homogeacuteneacuteiseacutees

Des statistiques agrave long terme de la vitesse du vent ont eacuteteacute obtenues au moyen de stations

meacuteteacuteorologiques canadiennes sur la peacuteriode 1953-2006 par Wan et al (2010) apregraves en

avoir compleacuteteacute lrsquohomogeacuteneacuteisation De ces stations treize se situent dans des aeacuteroports

du Queacutebec (Val-DrsquoOr Rouyn Sept-Icircles Bagotville St-Hubert Montreacuteal (Pierre-Elliot-

Trudeau) Schefferville Kuujjuaq Queacutebec (Jean-Lesage) Roberval Baie-Comeau

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 62

Kuujjuarapik et Mont-Joli) Lrsquoanalyse de Wan et al (2010) nous apprend que les moyennes

saisonniegraveres de la vitesse de vent pour la peacuteriode 1953-2006 se situent entre 10 et

20 kmh Les seules stations faisant exception sont Mont-Joli en hiver et Kuujjuarapik en

automne pour lesquelles les moyennes saisonniegraveres excegravedent 20 kmh On constate que

la vitesse moyenne des vents pour la grande majoriteacute des stations varie tregraves peu drsquoune

saison agrave lrsquoautre On peut en dire autant de la variation interannuelle de la moyenne

saisonniegravere du vent Pour la majoriteacute des stations la variabiliteacute interannuelle se situe en

deccedilagrave de 5 kmh peu importe la saison Toutefois quelques stations nordiques se

comportent diffeacuteremment Agrave Kuujjuarapik Kuujjuaq Schefferville et Mont-Joli les

moyennes hivernales et automnales fluctuent drsquoune anneacutee agrave lrsquoautre de 5 agrave 10 kmh

tandis que la variabiliteacute excegravede 10 kmh en eacuteteacute agrave Kuujjuarapik Les tendances observeacutees

ont aussi eacuteteacute calculeacutees par Wan et al (2010) qui remarquent une tendance agrave la diminution

de la vitesse moyenne des vents pour la majoriteacute des stations tout au long de lrsquoanneacutee

entre 1953 et 2006 Par contre quelques stations deacuterogent de ce constat geacuteneacuteral et

preacutesentent de faibles tendances agrave lrsquoaugmentation de la vitesse du vent Encore une fois

crsquoest le cas pour les stations nordiques de Schefferville (hiver printemps et automne) de

Kuujjuaq et de Kuujjuarapik en hiver et finalement de Val-DrsquoOr et de Baie-Comeau en

automne

Bien qursquoutiles pour dresser un portrait sommaire du vent dans le nord les analyses agrave long

terme et sur de grandes eacutechelles spatiales peuvent masquer certains comportements

importants du vent notamment en termes de pointes de vent extrecircmes Ces eacuteveacutenements

sont particuliegraverement importants pour les infrastructures du nord et se meacuteritent drsquoecirctre

mieux eacutetudieacutes Un enjeu difficile agrave aborder eacutetant donneacute lrsquoaspect tregraves local du vent En

effet puisque les pointes de vent ne surviennent pas neacutecessairement au point de stations

il est difficile de bien les caracteacuteriser Par contre des informations plus qualitatives ou

ponctuelles peuvent servir agrave mieux comprendre lrsquoimportance des pics de vents sur ce

territoire Par exemple un article dans le Nunatsiaq News relate des eacuteveacutenements

extrecircmes agrave Salluit ougrave des vents de plus de 140 kmh ont eacuteteacute enregistreacutes le 19 novembre

2015 Plusieurs toitures de reacutesidences ont eacuteteacute arracheacutees lors ce cet eacuteveacutenement Un

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 63

avertissement de pointes de vent importantes pouvant atteindre 106 kmh eacutetait eacutemis

pour cette reacutegion pendant quelques jours Cet eacuteveacutenement illustre bien que la force des

vents dans le nord peut avoir des conseacutequences tregraves importantes

52 Glaces marines

Les glaces marines sont une composante importante de la cryosphegravere qui joue un rocircle

significatif sur le climat terrestre agrave travers son influence sur lrsquoeacutenergie le cycle de lrsquoeau la

productiviteacute primaire les eacutechanges gazeux ainsi que le niveau des mers Les glaces de

lrsquoArctique peuvent perdurer pendant plusieurs anneacutees et srsquoaccumulent agrave la base avec le

gel de lrsquoeau de mer Les glaces saisonniegraveres nrsquoatteignent geacuteneacuteralement pas plus de 2

megravetres drsquoeacutepaisseur tandis que les glaces qui ont plus drsquoun an peuvent atteindre plusieurs

megravetres drsquoeacutepaisseur Les glaces marines sont sensibles agrave plusieurs facteurs tels que la

tempeacuterature de lrsquoair la tempeacuterature des oceacuteans le vent et les courants marins

Lrsquoinfluence des changements de tempeacuterature sur les glaces de mer fait en sorte que

celles-ci forment lrsquoune des signatures les plus visibles des changements climatiques

(Vaughan et al 2013)

Depuis le deacuteploiement drsquoun systegraveme drsquoimagerie satellitaire agrave micro-ondes passives en

1979 il est possible drsquoavoir une estimation de lrsquoeacutetendue des glaces marines avec une

reacutesolution temporelle infeacuterieure agrave une journeacutee Ces trente-quatre anneacutees de donneacutees

montrent tout drsquoabord que le couvert annuel de la glace arctique a diminueacute drsquoenviron

de 35 agrave 41 par deacutecennie de 1979 agrave aujourdrsquohui (Vaughan et al 2013) Cette diminution

est plus rapide en eacuteteacute et en automne mais le couvert a neacuteanmoins diminueacute agrave chaque

saison De plus malgreacute la tendance eacutevidente agrave la baisse agrave partir des anneacutees 1970 on

observe la preacutesence drsquoune forte variabiliteacute interannuelle dans lrsquoeacutetendue de glace Dans le

centre de lrsquoArctique (excluant la mer du Groenland) les couverts de la glace peacuterenne

(glace qui perdure un eacuteteacute) et de la glace pluriannuelle (glace qui dure plusieurs eacuteteacutes) ont

aussi diminueacute durant ces mecircmes anneacutees drsquoenviron 115 et de 135 par deacutecennie

respectivement (Vaughan et al 2013) Enfin lrsquoeacutepaisseur de la glace hivernale a diminueacute

en moyenne de 06 m par deacutecennie sur le bassin de lrsquoArctique pendant la peacuteriode 1980 agrave

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 64

2008 ce qui indique que le volume de glace est aussi agrave la baisse Ces donneacutees drsquoeacutepaisseur

des glaces proviennent de plusieurs techniques telles que lrsquoutilisation des sonars sous-

marins drsquoaltimeacutetrie satellitaire et de la deacutetection eacutelectromagneacutetique Pour les endroits

ougrave une diminution de lrsquoeacutepaisseur de la glace est enregistreacutee on note une augmentation

de la vitesse de la deacuterive des glaces (Vaughan et al 2013)

Des eacutetudes reacutecentes sur la baie drsquoHudson et la mer du Labrador montrent aussi le deacuteclin

de lrsquoeacutetendue des glaces marines sur ce territoire pendant les 50 derniegraveres anneacutees

(Derksen et al 2012 Tivy et al 2011) Plus speacutecifiquement on note que lrsquoeacutetendue des

glaces dans la baie drsquoHudson a diminueacute de 6 agrave 15 par deacutecennie tandis que la reacutegion du

Labrador a perdu pregraves de 17 de ses glaces drsquoeacuteteacute au courant de la peacuteriode 1968-2010

(figure 24 tireacutee de Derksen et al 2012) La perte totale du couvert de glace et par

conseacutequent lrsquoapparition de lrsquoeau libre en septembre sur plusieurs reacutegions autour du

Queacutebec sont similaires aux reacutesultats observeacutes dans lrsquooceacutean Arctique

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 65

Figure 24 Reacuteduction du couvert de glace ( par deacutecennie) pour la peacuteriode 1968-2010 dans lrsquoarctique canadien Seulement les tendances statistiquement significatives (α=005) sont montreacutees Adapteacutee de Derksen et al 2012

53 Reacutegime hydrique

La premiegravere constatation pour le reacutegime hydrique est le manque de ressources

disponibles afin de pouvoir dresser un portrait fiable sur le nord du Queacutebec

Premiegraverement le nombre de stations de jaugeage pour mesurer le deacutebit des riviegraveres au

Nunavik soit agrave travers le Centre drsquoexpertise hydrique du Queacutebec (CEHQ) ou

Environnement Canada demeure faible Deuxiegravemement peu de chercheurs semblent

srsquoecirctre inteacuteresseacutes au reacutegime hydrique du nord queacutebeacutecois faisant en sorte que la litteacuterature

nrsquoest pas tregraves abondante pour cette reacutegion Il est facile drsquoimaginer que ce deuxiegraveme point

deacutecoule du premier il est difficile de bacirctir des analyses solides quand le manque de

donneacutees est si criant

Toutefois il est possible de preacutesenter ici certaines tendances du reacutegime hydrique du nord

queacutebeacutecois en grande partie gracircce aux eacutetudes meneacutees par Stephen Deacutery (de lrsquoUniversiteacute

du nord de la Colombie-Britannique) En reacutesumeacute ses travaux montrent que bien que les

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 66

deacutebits annuels vers lrsquoArctique ne preacutesentent pas de tendances significatives entre 1964

et 2003 des tendances agrave la baisse sont observeacutees pour les riviegraveres se deacuteversant dans les

Baies James drsquoHudson drsquoUngava entre 1964 et 2000 (Deacutery et Wood 2005 Deacutery et al

2005) Par contre en incluant des donneacutees plus reacutecentes les reacutesultats suggegraverent une

augmentation des deacutebits entre les anneacutees 1980 et 2007 (Deacutery et al 2009) Un exemple de

variations observeacutees selon la peacuteriode agrave lrsquoeacutetude est preacutesenteacute agrave la figure 25 qui illustre les

tendances dans les variations annuelles des deacutebits de plusieurs riviegraveres du nord canadien

sur diffeacuterentes peacuteriodes temporelles On remarque par exemple que la peacuteriode 1982-

2002 preacutesente davantage de tendances agrave la hausse aux abords de la baie James que les

trois autres peacuteriodes agrave lrsquoeacutetude Cette figure illustre aussi un problegraveme important soit que

les seacuteries hydromeacutetriques ne sont pas toujours en continu et que comme crsquoest le cas pour

les stations meacuteteacuteorologiques plusieurs stations de jaugeage ont eacuteteacute fermeacutees au fil du

temps On remarque entre autres que sur le nord queacutebeacutecois plusieurs points

disparaissent quand les peacuteriodes drsquoanalyses incluent les anneacutees apregraves 1990 (figure 25)

Drsquoautres eacutetudes rapportent aussi des changements dans le reacutegime hydrique du nord

queacutebeacutecois dans le passeacute reacutecent Par exemple Thistle et Cassie (2013) ont analyseacute les

donneacutees hydromeacutetriques obtenues du Centre drsquoexpertise hydrique du Queacutebec (CEHQ)

afin de deacutetecter des tendances des deacutebits de riviegraveres pour la peacuteriode 1950-2009 dont

quatre stations de jaugeage agrave lrsquointeacuterieur du territoire agrave lrsquoeacutetude ici (Grande riviegravere de la

Baleine 5524 et -7699 Lac des Loups Marins 5645 et -7422 Aux Meacutelegravezes 5768 et -

6962 Agrave la Baleine 5789 et -6760) Leurs reacutesultats suggegraverent une faible baisse des deacutebits

annuels moyens entre 1950-2009 sans changement significatif entre 1980-2009 tandis

que la saisonnaliteacute des deacutebits extrecircmes nrsquoa pas changeacute de faccedilon significative pendant

lrsquoune ou lrsquoautre de ces deux peacuteriodes Des eacutetudes baseacutees sur des donneacutees hydromeacutetriques

drsquoEnvironnement Canada (Canadian Reference Hydrometric Basin Network) ougrave le

nombre de stations est extrecircmement faible au Nunavik abondent dans le mecircme sens

avec de tregraves faibles diminutions ou pas de changement sur cette reacutegion pour des peacuteriodes

similaires (Zhang et al 2001 Yue et al 2003)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 67

Figure 25 Cartes du coefficient de la variabiliteacute temporelle des deacutebits annuels de 45 riviegraveres du Nord canadien pour (a) 1970ndash1990 (b) 1976ndash1996 (c) 1982ndash2002 et (d) 1970ndash2002 Les triangles pointant vers le haut (bas) indiquent une tendance positive (neacutegative) la taille des triangles indique lrsquoampleur du changement lorsque deacutetectable Les riviegraveres ameacutenageacutees par lrsquohomme (reacuteservoirs barrages diversion) sont indiqueacutees par des triangles vides

Les meacutecanismes responsables de ces variations dans le temps sont mal compris

Toutefois il semble que les deacutebits des riviegraveres du nord canadien soient influenceacutes en

partie par des changements des patrons de circulation atmospheacuterique notamment par

lrsquooscillation Arctique (Deacutery et Wood 2004 Overland et Wang 2005 Deacutery et al 2009) Une

eacutevaluation robuste de la relation entre le reacutegime hydrique et ce pheacutenomegravene requiert de

longues seacuteries temporelles de deacutebits qui sont tregraves rares dans le nord Par conseacutequent

bien que certains changements dans le reacutegime hydrique du nord coiumlncident avec des

changements de circulation atmospheacuterique ce meacutecanisme se doit drsquoecirctre davantage

eacutetudieacute Les changements climatiques sont aussi souvent citeacutes comme un meacutecanisme lieacute agrave

des hausses de la variabiliteacute du cycle hydrologique (par ex Huntington 2006 Holland et

al 2007) bien que cette relation demande agrave ecirctre mieux exploreacutee

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 68

CHAPITRE 6 EacuteVALUATION DU POTENTIEL DES REacuteANALYSES POUR LrsquoESTIMATION DES INTENSITEacuteS DES PREacuteCIPITATIONS EXTREcircMES

Par A Mailhot G Talbot P Aubin S Bolduc INRS-Eau Terre et Environnement

Le volet lsquoAnalyse des seacuteries de preacutecipitations extrecircmes du projet Eacutelaboration du portrait

climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du

Nunavik avait pour objectif drsquoeacutevaluer le potentiel des reacuteanalyses pour lrsquoestimation des

intensiteacutes de pluies extrecircmes pour la reacutegion nord du Queacutebec Le preacutesent chapitre

preacutesente un reacutesumeacute de la deacutemarche utiliseacutee et des principaux reacutesultats obtenus Un

document intituleacute Eacutevaluation du potentiel des reacuteanalyses pour lrsquoestimation des intensiteacutes

des preacutecipitations extrecircmes dans le Nord queacutebeacutecois (Mailhot et al 2015) donne une

description deacutetailleacutee des eacuteleacutements techniques et des reacutesultats obtenus dans le cadre de

ce volet Le document deacutetailleacute est preacutesenteacute dans le Tome 1 du preacutesent rapport

Le travail a eacuteteacute reacutealiseacute en trois eacutetapes Une premiegravere eacutetape a consisteacute agrave comparer les

estimations des intensiteacutes de preacutecipitations extrecircmes de trois reacuteanalyses agrave savoir ERA-

Interim (European ReAnalysis) CFSR (Climate Forecast System Reanalysis) et MERRA

(Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications- voir Tableau 8) aux

valeurs correspondantes aux stations du Ministegravere du Deacuteveloppement durable de

lrsquoEnvironnement et de la Lutte contre les Changements Climatiques (MDDLECC) et

drsquoEnvironnement Canada (EC) Les seacuteries journaliegraveres de preacutecipitations aux diffeacuterents

points de grille couvrant le territoire au nord du 49e parallegravele ont eacuteteacute utiliseacutees comme

valeurs de reacutefeacuterence Seules les stations comportant 10 ans ou plus de donneacutees valides

(une anneacutee est jugeacutee valide si elle contient moins de 20 de donneacutees manquantes) sont

retenues pour un total de 90 stations (la carte des stations de la figure 26 donne la

position de celles-ci) Les seacuteries aux stations ont eacuteteacute preacutefeacutereacutees aux donneacutees interpoleacutees

sur grille (p ex les donneacutees interpoleacutees sur grille de 10 km de Ressources Naturelles

Canada McKenney et al 2011) puisque les donneacutees sur grille sont construites par

interpolation des donneacutees aux stations et que dans les reacutegions ougrave les densiteacutes de stations

sont faibles lrsquoexactitude de ces valeurs interpoleacutees est questionnable De plus

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 69

consideacuterant que la preacutesente eacutetude srsquointeacuteresse agrave la caracteacuterisation des extrecircmes de

preacutecipitations il est connu que les donneacutees sur grille sous-estiment ces valeurs (Gervais

et al 2014)

Tableau 8 Liste et caracteacuteristiques des reacuteanalyses retenues

Nom Reacutesolution spatiale1 Reacutesolution temporelle

Peacuteriode couverte

Reacutefeacuterence

Climate Forecast System Reanalysis

(CFSR)

35 km x 25 km (031deg x 031deg)

1 heure 1979-2009 Saha et al

(2010)

ERA-Interim (Europen

ReAnalysis)

83 km x 64 km (075deg x 075deg)

12 heures 1979-2012 Dee et al

(2011)

Modern-Era Retrospective

Analysis for Research and Applications

(MERRA)

55 km x 55 km (05deg x 067deg)

1 heure 1979-2012 Rienecker et al

(2011)

1 La reacutesolution en km indiqueacutee est estimeacutee pour les latitudes du territoire sous eacutetude

Les seacuteries des maxima annuels de dureacutee 1 3 et 5 jours ont eacuteteacute construites en chacun des

points de grille pour chacune des reacuteanalyses et pour chaque station Les intensiteacutes de

preacutecipitations de peacuteriodes de retour 2 5 10 et 20 ans ont ensuite eacuteteacute estimeacutees en ajustant

une distribution GEV ou Gumbel agrave chacune de ces seacuteries Les quantiles calculeacutes aux

stations ont ensuite eacuteteacute compareacutes aux quantiles des reacuteanalyses au point de grille

correspondant La figure 26 preacutesente un exemple des reacutesultats obtenus dans le cas de la

dureacutee 1 jour et la peacuteriode de retour 2 ans Les valeurs non corrigeacutees de cette figure

preacutesentent des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans qui

varient entre 25-30 mm pour la portion sud du Nunavik agrave 20 mm pour la section la plus

au nord selon les reacuteanalyses ERA et MERRA tandis que CFSR preacutesente des valeurs plus

importantes de lrsquoordre de 30-35 mm au sud et de 25-30 mm geacuteneacuteralement dans le nord

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 70

La figure 26 suggegravere que bien que les reacuteanalyses preacutesentent des biais parfois importants

(geacuteneacuteralement une sous-estimation des valeurs aux stations notamment pour les reacutegions

de la Cocircte-Nord et de la Basse-Cocircte-Nord) la distribution spatiale de ces valeurs colle tregraves

bien au patron suggeacutereacute par les valeurs aux stations Toutefois on note une sous-

estimation systeacutematique (pour toutes les reacuteanalyses toutes les dureacutees et les peacuteriodes de

retour les plus eacuteleveacutees) des valeurs les plus eacuteleveacutees enregistreacutees aux stations Ces stations

se trouvent essentiellement dans la partie sud du territoire ce qui laisse entendre que la

performance des reacuteanalyses pour la portion plus au nord du territoire sous eacutetude est tregraves

bonne

Figure 26 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses et aux stations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 71

Ces reacutesultats obtenus agrave partir des seacuteries lsquobrutesrsquo des reacuteanalyses montrent lrsquoimportance de

proceacuteder agrave un post-traitement de ces seacuteries Ce post-traitement vise agrave corriger les biais

(diffeacuterences dans les valeurs moyennes) et agrave reacuteduire les eacutecarts entre intensiteacutes extrecircmes

aux stations et estimeacutees agrave partir des reacuteanalyses

Deux approches de post-traitement ont eacuteteacute consideacutereacutees Une premiegravere approche vise agrave

appliquer un post-traitement agrave chaque reacuteanalyse prise individuellement Le post-

traitement en question fait intervenir deux paramegravetres un premier qui permet de

corriger le biais (fait en sorte que la valeur moyenne sur lrsquoensemble des stations est eacutegale

agrave la valeur correspondante pour la reacuteanalyse) et un second qui permet de faire en sorte

que la variance des valeurs aux points de grille de la reacuteanalyse est eacutegale agrave la variance des

valeurs aux stations (les deacuteveloppements theacuteoriques de cette approche sont deacutetailleacutes

dans Mailhot et al 2015)

Lrsquoapplication de ce post-traitement permet une ameacutelioration sensible des reacutesultats La

figure 27 reprend le cas preacutesenteacute agrave la figure 26 (dureacutee 1 jour et peacuteriode de retour 2 ans)

On constate que les reacuteanalyses reproduisent plus adeacutequatement les intensiteacutes plus

eacuteleveacutees observeacutees sur la Cocircte-Nord Le tableau 9 dresse la liste des reacuteanalyses offrant les

meilleures performances apregraves post-traitement individuel des reacuteanalyses pour chaque

dureacutee et chaque peacuteriode de retour Il convient de noter que les diffeacuterences entre valeurs

de MSE sont souvent tregraves petites suggeacuterant que la seacutelection de lrsquoune ou lrsquoautre des

reacuteanalyses a peu de conseacutequence De plus il faut noter que sans surprise le problegraveme

fondamental de sous-estimation des valeurs aux stations preacutesentant les intensiteacutes les plus

eacuteleveacutees persiste mecircme apregraves post-traitement

Une fois les biais corrigeacutes (figure 27) les patrons des maxima annuels de preacutecipitations 1

jour de peacuteriode de retour 2 ans diffegraverent passablement pour les reacuteanalyses CFSR et

MERRA comparativement aux valeurs non corrigeacutees de la figure 24 Pour CFSR le

gradient sud-nord est plus important avec des valeurs drsquoenviron 35 mm au sud et de 20

mm au nord tandis que pour MERRA les valeurs corrigeacutees sont un peu plus importantes

sur tout le territoire allant de 30-35 mm au sud et de 25-30 au nord

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 72

Figure 27 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 73

Tableau 9 Reacuteanalyse (ou paire de reacuteanalyses) offrant le meilleur accord avec les intensiteacutes aux stations apregraves post-traitement individuel (ou post-traitement par paire)

Peacuteriode de retour Dureacutee

1 jour 3 jours 5 jours

2 ans MERRA (ERACFSR) MERRA (ERACFSR) CFSR (ERACFSR)

5 ans CFSR (ERACFSR) CFSR (ERACFSR) CFSR (ERACFSR)

10 ans CFSR (CFSRMERRA) CFSR (ERACFSR) ERA (ERACFSR)

20 ans CFSR (CFSRMERRA) ERA (ERACFSR) ERA (ERAMERRA)

La deuxiegraveme approche de post-traitement consiste agrave combiner les intensiteacutes des

preacutecipitations extrecircmes estimeacutees agrave partir de chaque reacuteanalyse Il srsquoagit en quelque sorte

de combiner de faccedilon optimale les reacutesultats des reacuteanalyses On peut montrer que lrsquoaccord

entre les intensiteacutes de preacutecipitations estimeacutees en combinant les reacuteanalyses et celles aux

stations est toujours meilleur que lrsquoaccord entre les intensiteacutes de preacutecipitations estimeacutees

agrave partir de chaque reacuteanalyse prise individuellement et les intensiteacutes aux stations Dans le

cadre de la preacutesente eacutetude les reacuteanalyses ont eacuteteacute combineacutees par paire (ERACFSR

ERAMERRA CFSRMERRA) La contrainte que la variance des quantiles aux points de

grille soit eacutegale agrave la variance de ces valeurs aux stations a eacutegalement eacuteteacute imposeacutee Le

Tableau 9 regroupe les paires de reacuteanalyses (entre parenthegraveses) qui preacutesentent les

meilleures performances On constate que la paire ERACFSR est souvent seacutelectionneacutee

Encore ici il convient drsquoobserver que les eacutecarts entre valeurs de MSE pour les diffeacuterentes

paires de reacuteanalyses sont souvent petits et que le problegraveme de sous-estimation eacutevoqueacute

plus haut demeure Les figures 28 et 29 regroupent les cartes des intensiteacutes des maxima

annuels de dureacutee 1 jour de peacuteriodes de retour 2 ans et 20 ans respectivement (les cartes

pour les autres dureacutees et peacuteriodes de retour se trouvent dans Mailhot et al 2015) Ces

cartes repreacutesentent donc la meilleure estimation pour la combinaison de paires de

reacuteanalyses qursquoil est possible drsquoobtenir agrave partir des reacuteanalyses disponibles des intensiteacutes

de preacutecipitations extrecircmes pour le territoire sous eacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 74

Les patrons de maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour

diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses preacutesenteacutes agrave la figure 26 preacutesentent

geacuteneacuteralement des valeurs qui varient de 30-35 mm au sud et de 20-25 mm au nord La

combinaison ERA-CFSR preacutesente des valeurs plus faibles sur une plus grande reacutegion du

nord que les combinaisons ERA-MERRA et CFSR-MERRA Les maxima annuels 1 jour de

peacuteriode de retour 20 ans (figure 29) varient de 50-60 mm dans le sud agrave 30-40 mm pour

certaines reacutegions plus au nord

Figure 28 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 75

Figure 29 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 20 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations

Afin drsquoavoir une estimation des incertitudes associeacutees agrave ces valeurs en un site quelconque

(pour lequel aucune seacuterie observeacutee nrsquoest disponible) les eacutecarts-types entre intensiteacutes

estimeacutees agrave partir des reacuteanalyses (ou paires de reacuteanalyses) et les valeurs correspondantes

aux stations ont eacuteteacute calculeacutees pour lrsquoensemble des stations du territoire Lrsquohypothegravese est

que ces eacutecarts-types sont repreacutesentatifs des eacutecarts sur lrsquoensemble du territoire et donc

des incertitudes associeacutees aux estimations des reacuteanalyses Les reacutesultats montrent que 1)

les eacutecarts-types varient peu en fonction de la dureacutee 2) les paires de reacuteanalyses reacuteduisent

systeacutematiquement les eacutecarts relatifs par rapport au cas des reacuteanalyses post-traiteacutees

individuellement (bien que ces reacuteductions soient modestes dans plusieurs cas) 3) les

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 76

eacutecarts-types augmentent avec la peacuteriode de retour (ce qui nrsquoest pas surprenant compte

tenu des incertitudes drsquoestimation plus eacuteleveacutees pour les eacuteveacutenements plus rares donc de

peacuteriodes de retour plus eacuteleveacutees) Les incertitudes drsquoestimation (eacutecarts-types) des

quantiles sont de lrsquoordre de plusmn 15 pour les peacuteriodes de retour 2 5 et 10 ans et de lrsquoordre

de plusmn 20 pour la peacuteriode de retour 20 ans

Les reacutesultats de la preacutesente eacutetude montrent tout lrsquointeacuterecirct drsquoutiliser les reacuteanalyses

individuellement ou combineacutees pour lrsquoestimation des intensiteacutes de pluies extrecircmes dans

le nord du Queacutebec et de faccedilon plus geacuteneacuterale dans les reacutegions du nord reacutegions pour

lesquelles la caracteacuterisation des extrecircmes de preacutecipitations et des reacutegimes climatiques

pose problegraveme compte tenu du faible nombre de stations et de lrsquoimmensiteacute du territoire

Ces travaux ouvrent des perspectives tregraves inteacuteressantes Drsquoabord en termes de post-

traitement le deacuteveloppement drsquoapproche combinant trois reacuteanalyses ou plus est agrave

eacutetudier En effet les reacutesultats de la preacutesente eacutetude montrent qursquoil peut srsquoaveacuterer difficile

de choisir une reacuteanalyse parmi toutes celles disponibles car elles se ressemblent toutes

beaucoup En combinant les reacuteanalyses il possible drsquoeacuteviter ce choix et de plutocirct mettre agrave

profit lrsquoinformation provenant de toutes les reacuteanalyses Ce type drsquoapproche montre

toutefois ses limites et notamment agrave cause de son caractegravere lsquodeacuteterministersquo ougrave une valeur

de la reacuteanalyse est associeacutee de faccedilon univoque agrave la valeur agrave une station Il est clair qursquoune

approche de type stochastique ougrave lrsquoon associe une distribution de valeurs possibles agrave la

station conditionnellement agrave la donneacutee de la valeur de la reacuteanalyse doit ecirctre privileacutegieacutee

(Maraun 2013) Une approche de ce type a drsquoailleurs deacutejagrave eacuteteacute proposeacutee par Wong et al

(2014)

CHAPITRE 7 DISCUSSION ET CONCLUSION

Le projet Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des

vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik sous la responsabiliteacute du Ministegravere des

Forecircts de la Faune et des Parcs visait agrave ameacuteliorer le niveau de connaissance du climat de

cette reacutegion ougrave le manque de donneacutees climatiques est un enjeu important En effet bien

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 77

que plusieurs reacutecentes eacutetudes deacutemontrent que les changements climatiques risquent

drsquoecirctre particuliegraverement importants dans le Nord queacutebeacutecois le faible nombre de stations

climatologiques du reacuteseau limite la capaciteacute agrave analyser le climat passeacute et preacutesent ainsi que

les tendances ce qui influence la capaciteacute agrave bien eacutevaluer lrsquoampleur des changements

climatiques futurs

La premiegravere eacutetape du projet consistait agrave eacutevaluer le potentiel de donneacutees interpoleacutees sur

grille et de reacuteanalyses afin de deacutecrire le climat du Nunavik Deux jeux de donneacutees eacutetaient

agrave lrsquoeacutetude soit un pour les tempeacuteratures et les preacutecipitations (et leurs indicateurs

climatiques deacuteriveacutes) et un autre lieacutes agrave la caracteacuterisation du couvert de neige Pour les

variables de tempeacuteratures et de preacutecipitations une premiegravere seacutelection srsquoest faite sur la

base de la reacutesolution spatiale des diffeacuterentes grilles des jeux de donneacutees les grilles de

plus de 100 km de cocircteacute ayant eacuteteacute retireacutees de la liste Ce premier tri a permis de reacuteduire agrave

quatre le nombre de jeux de donneacutees interpoleacutees (CANGRD CRU T31 Willmott-

Matsuura NRCan) et de reacuteanalyses potentiels (MERRA ERA-Interim JRA55 CFSR) Les

valeurs de ces jeux de donneacutees ont ensuite eacuteteacute valideacutees en les comparant aux donneacutees

drsquoobservations indeacutependantes du reacuteseau CLIMATOLOGIE du MDDELCC

Cette eacutetape de validation reacutevegravele que les reacuteanalyses offrent un potentiel tregraves inteacuteressant

pour caracteacuteriser le climat passeacute du Nord queacutebeacutecois Ce potentiel est lieacute au fait que

premiegraverement les reacuteanalyses offrent des donneacutees journaliegraveres qui permettent de calculer

tous les indicateurs agrave lrsquoeacutetude contrairement aux donneacutees interpoleacutees qui offrent

seulement des donneacutees mensuelles (sauf la base de donneacutees RNCan) De plus la

validation avec les donneacutees aux stations a deacutemontreacute de plus grandes similitudes avec les

reacuteanalyses qursquoavec les donneacutees interpoleacutees notamment pour les preacutecipitations Les

quatre reacuteanalyses ont donc eacuteteacute utiliseacutees pour construire les cartes du climat de reacutefeacuterence

Le potentiel de trois des reacuteanalyses choisies soit MERRA ERA-Interim et CFSR avait

drsquoailleurs eacuteteacute deacutemontreacute reacutecemment (Linsday et al 2014) La reacuteanalyse JRA55 est tregraves

reacutecente et donc peu eacutetudieacutee Notre analyse deacutemontre qursquoelle srsquoeacuteloigne quelque peu des

trois autres reacuteanalyses crsquoest-agrave-dire qursquoelle preacutesente de moins grandes similitudes avec

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 78

les donneacutees des stations indeacutependantes Il est toutefois difficile de lrsquoeacuteliminer de la liste

eacutetant donneacute le faible nombre de stations indeacutependantes disponibles pour la validation

Lrsquoutilisation des reacuteanalyses pour construire le climat de reacutefeacuterence est un enjeu important

car le climat de reacutefeacuterence est geacuteneacuteralement deacutecrit agrave partir de donneacutees aux stations ou

interpoleacutees Or pour le Nunavik lrsquoanalyse des bases de donneacutees climatiques disponibles

reacutevegravele que lrsquoutilisation des reacuteanalyses offre un avantage certain sur les autres types de

donneacutees Ceci est relieacute agrave deux points importants Premiegraverement le nombre de stations

meacuteteacuteorologiques est faible dans le nord et ces stations offrent une couverture temporelle

limiteacutee ce qui rend difficile une bonne analyse du climat passeacute Deuxiegravemement les jeux

de donneacutees interpoleacutees sont baseacutes sur ces mecircmes donneacutees aux stations Or leur faible

repreacutesentativiteacute du territoire nordique influence neacutegativement la capaciteacute des jeux de

donneacutees interpoleacutees agrave bien caracteacuteriser le climat du territoire drsquointeacuterecirct Bien que les

reacuteanalyses assimilent les donneacutees drsquoobservations elles sont deacuteveloppeacutees agrave lrsquoaide drsquoun

modegravele de preacutevision meacuteteacuteorologique afin de reproduire le climat passeacute Ce type de

donneacutees semble ecirctre une avenue inteacuteressante pour pallier agrave la rareteacute des donneacutees

drsquoobservations dans la reacutegion nordique

Pour les bases disponibles pour caracteacuteriser le couvert nival la seacutelection srsquoest aveacutereacutee plus

ardue puisque les donneacutees de neige aux stations nrsquoont pu ecirctre utiliseacutees eacutetant donneacute la

grande heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute spatiale de cette variable agrave lrsquointeacuterieur mecircme des points de grille

Autrement dit la valeur agrave la station ne repreacutesente pas bien la valeur moyenne drsquoun point

de grille Un premier tri a permis drsquoeacuteliminer les donneacutees sur une grille trop grossiegravere pour

le territoire (NCEP) ainsi que celles qui nrsquooffraient pas une couverture temporelle

suffisamment longue pour couvrir la peacuteriode de reacutefeacuterence (HQ Tabsoba B2003 CMC)

Enfin les reacuteanalyses restantes ont eacuteteacute compareacutees entre elles afin drsquoeacuteliminer celles qui

preacutesentent des eacutecarts trop importants par rapport aux autres On obtient au final un

ensemble de jeux de donneacutees pouvant ecirctre utiliseacute pour caracteacuteriser le couvert de neige

sur le territoire Il faut noter par contre que faute drsquoobservations suffisantes lrsquoaccord

entre les jeux de donneacutees de cet ensemble ne veut pas forceacutement dire qursquoil repreacutesente la

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 79

reacutealiteacute avec plus drsquoexactitude Le choix final des bases de donneacutees a eacuteteacute dicteacute en partie

par un jugement drsquoexperts et a meneacute agrave la seacutelection de deux bases de donneacutees Liston-

Hiemstra et Brown-Hiemstra Il srsquoavegravere cependant que les reacutesultats des deux bases de

donneacutees sont passablement diffeacuterents sur le territoire ce qui limite la confiance dans

cette cartographie Par contre les valeurs de preacutecipitations solides srsquoaccordent davantage

avec les donneacutees de Liston-Hiemstra

Une fois la seacutelection des bases de donneacutees effectueacutee la synthegravese reacutegionale des variables

et indicateurs climatiques ainsi que leur cartographie ont eacuteteacute reacutealiseacutees pour la

peacuteriode 1981-2010 En tout le projet aura geacuteneacutereacute plus de 100 cartes en format SIG ainsi

que des figures preacutesentant lrsquoeacutevolution des indicateurs entre 1981 et 2010 Agrave titre

drsquoexemple notre analyse montre que pour cette peacuteriode les tempeacuteratures augmentent

les preacutecipitations totales sont agrave la hausse la saison de croissance srsquoallonge que

lrsquoeacutequivalent en eau de la neige a peu changeacute et que la dureacutee du couvert nival a diminueacutee

Ce pheacutenomegravene semble principalement lieacute agrave une fin drsquoenneigement plus preacutecoce et moins

agrave un deacutebut plus tardif

Une mise agrave jour de la cartographie des bioclimats au nord du 55iegraveme parallegravele a aussi eacuteteacute

reacutealiseacutee avec les reacuteanalyses seacutelectionneacutees preacuteceacutedemment La mise agrave jour des bioclimats

pour la peacuteriode 1981-2010 est baseacutee sur la classification de Litynski (tireacutee de Gerardin et

McKenney 2001) La nouvelle classification offre un portrait sensiblement plus deacutetailleacute

que celui preacutesenteacute en 2001 et qui eacutetait baseacute sur des donneacutees drsquoobservations aux stations

pour la peacuteriode 1966 agrave 1996 Ce niveau de deacutetail nrsquoest pas surprenant eacutetant donneacute que

les reacuteanalyses sont interpoleacutees sur une grille reacuteguliegravere de 50 km offrant ainsi une

information climatique plus riche spatialement que les stations utiliseacutees agrave lrsquoorigine sur le

territoire du Nunavik On deacutenote agrave preacutesent sept bioclimats pour la reacutegion au nord du 55deg

comparativement agrave quatre dans la classification preacuteceacutedente Bien que les grandes reacutegions

bioclimatiques soient sensiblement les mecircmes la mise agrave jour permet de deacutecrire avec plus

de preacutecision certains eacuteleacutements climatiques et topographiques importants tels que la

reacutegion montagneuse agrave la frontiegravere de Terre-Neuve-et-Labrador

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 80

Les reacutesultats de cette eacutetude ouvrent une avenue inteacuteressante pour lrsquoutilisation des

reacuteanalyses afin de caracteacuteriser le climat du Nord queacutebeacutecois En effet les cartes des

indicateurs agrave lrsquoeacutetude fournissent une information qui nrsquoeacutetait pas disponible agrave ce jour pour

le Nunavik Lrsquoanalyse des bioclimats semble aussi avoir ajouteacute un niveau de deacutetails

inteacuteressant par rapport agrave la carte qui eacutetait utiliseacutee agrave ce jour Finalement la pertinence des

reacuteanalyses pour lrsquoestimation des intensiteacutes de pluies extrecircmes dans le nord du Queacutebec a

eacuteteacute deacutemontreacutee et le patron spatial de ces pluies a pu ecirctre cartographieacute

Il faut neacuteanmoins mettre les utilisateurs de cette information en garde par rapport aux

incertitudes associeacutees aux valeurs preacutesenteacutees sur les diffeacuterentes cartes En effet les eacutecarts

entre les diffeacuterentes reacuteanalyses particuliegraverement pour les preacutecipitations liquides et sous

forme de neige montrent agrave quel point les incertitudes demeurent grandes pour

lrsquoinformation climatique du Nord queacutebeacutecois Il nous est toujours impossible de favoriser

lrsquoune ou lrsquoautre des bases de donneacutees analyseacutees ici en grande partie ducirc au manque des

donneacutees drsquoobservations qui pourraient servir agrave valider les jeux de donneacutees Il faut donc

utiliser lrsquoinformation preacutesenteacutee ici de faccedilon relativement prudente

CHAPITRE 8 RECOMMANDATIONS

Le manque criant de donneacutees au nord du Queacutebec demeure un enjeu important Une

bonne compreacutehension du climat passeacute nrsquoest possible qursquoavec lrsquoappui de donneacutees

drsquoobservations adeacutequates Bien que les reacutesultats du projet deacutemontrent que les reacuteanalyses

peuvent servir agrave pallier un certain manque de donneacutees dans le nord il nrsquoen est pas moins

que ces donneacutees de reacuteanalyses doivent tout de mecircme ecirctre valideacutees avec de lsquovraiesrsquo

donneacutees Or le manque de donneacutees de stations dans le nord est probleacutematique Non

seulement le nombre de stations est faible mais ces stations ne couvrent souvent que de

tregraves courte peacuteriode de temps Il nous apparait donc important de recommander lrsquoajout

de stations dans le nord ainsi que le maintien de ces infrastructures agrave long terme Ces

donneacutees sont importantes non seulement pour comprendre le climat passeacute mais servent

aussi agrave valider les modegraveles climatiques utiliseacutes pour eacutevaluer les changements futurs

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 81

Le mecircme constat srsquoapplique pour le reacutegime hydrique du Nord queacutebeacutecois tregraves peu eacutetudieacute

jusqursquoici Le faible nombre de stations drsquoobservations de jaugeages est un enjeu majeur

qui se doit drsquoecirctre consideacutereacute dans le futur afin de pouvoir analyser le reacutegime des riviegraveres

nordiques de faccedilon plus robuste

Une des variables tregraves importantes pour les infrastructures nordiques est sans contredit

le vent particuliegraverement les vents de pointe Or cette variable nrsquoa eacuteteacute prise en compte

ici que de faccedilon sommaire agrave lrsquoaide drsquoinformations deacutejagrave disponibles dans la litteacuterature

Cette limite est due principalement au fait que les donneacutees drsquoobservations des vents sont

quasiment inexistantes En effet bien que les donneacutees de stations discuteacutees au

paragraphe preacuteceacutedent offrent geacuteneacuteralement toutes des donneacutees de tempeacuteratures et de

preacutecipitations elles nrsquooffrent pas de donneacutees sur les vents En fait tregraves peu de stations

meacuteteacuteorologiques installeacutees au Canada ont les installations neacutecessaires pour mesurer le

vent Ceci fait en sorte que les bases de donneacutees interpoleacutees de vent ne sont pas

disponibles De plus sans donneacutees aux stations il est impossible de bien valider les

donneacutees des reacuteanalyses Ce type de donneacutees offre un potentiel inteacuteressant pour les

tempeacuteratures et les preacutecipitations et il serait inteacuteressant drsquoanalyser leur potentiel pour

caracteacuteriser le vent Bien que ce deacuteveloppement des connaissances sur les vents

demanderait un effort important il semble qursquoil soit indispensable

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 82

BIBLIOGRAPHIE

Allard M Lemay M (dir) 2013 Le Nunavik et le Nunatsiavut De la science aux politiques publiques Une eacutetude inteacutegreacutee drsquoimpact reacutegional des changements climatiques et de la modernisation Queacutebec Canada ArcticNet Inc 318 p

Adler RF Huffman GF Chang A Ferraro R Xie P-P Janowiak J Rudolf B Schneider U Curtis S Bolvin D Gruber A Susskind J Arkin Nelkin E 2003 The Version-2 Global Precipitation Climatology Project (GPCP) Monthly Precipitation Analysis (1979ndashPresent) J Hydrometeor 4(6) 1147-1167

Brohan P Kennedy JJ Harris I Tett SFB Jones PD 2006 Uncertainty estimates in regional and global observed temperature changes A new data set from 1850 J Geophysical Research Atmospheres 111(D12) 1-21

Brown RD 2010 Analysis of snow cover variability and change in Queacutebec 1948-2005 Hydrological Processes 24(14)1929-1954

Brown RD Brasnett B 2010 Updated Anually Canadian Meteorological Centre (CMC) Daily Snow Depth Analysis Data copy Environment Canada Boulder Colorado USA National Snow and Ice Data Center

Brown RD Brasnett B Robinson D 2003 Gridded North American monthly snow depth and snow water equivalent for GCM evaluation Atmosphere-Ocean 41 1ndash14

Brown RD Derksen C 2013 Is Eurasian October snow cover extent increasing Environ Res Lett 8(2) 024006

Brown R Lemay M 2013 Variabiliteacute et changements climatiques dans la peacuteninsule du Nunavik et du Nunatsiavut (IRIS de la reacutegion subarctique de lrsquoEst du Canada) chapitre 2 dans Allard M Lemay M (dir) Le Nunavik et le Nunatsiavut De la science aux politiques publiques Une eacutetude inteacutegreacutee drsquoimpact reacutegional des changements climatiques et de la modernisation Queacutebec Canada ArcticNet Inc 318 p

Compo GP Whitaker JS Sardeshmukh PD Matsui N Allan RJ Yin X Gleason BE Vose RS Rutledge G Bessemoulin P Broumlnnimann S Brunet M Crouthamel RI Grant AN Groisman PY Jones PD Kruk MC Kruger AC Marshall GJ Maugeri M Mok HY Nordli Oslash Ross TF Trigo RM Wang XL Woodruff D Worley SJ 2011 The Twentieth Century Reanalysis Project Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 137(654) 1-28

Dee DP Uppala SM Simmons AJ Berrisford P Poli P Kobayashi S Andrae U Balmaseda MA Balsamo G Bauer P Bechtold P Beljaars ACM van de Berg L Bidlot J Bormann N Delsol C Dragani R Fuentes M Geer AJ Haimberger L Healy SB Hersbach H Holm EV Isaksen L Karingllberg P Koumlhler M Matricardi M McNally AP Monge-Sanz BM Morcrette JJ Park BK Peubey C de Rosnay P Tavolato C Theacutepaut N Vitart F (2011) The ERA-Interim reanalysis

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 83

configuration and performance of the data assimilation system Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 137(656) 553-597

Derksen C Smith SL Sharp M Brown L Howell S Copland L Mueller DR Gauthier Y Fletcher CG Tivy A Bernier M Bourgeois J Brown R Burn CR Duguay C Kushner P Langlois A Lewkowicz AG Royer A Walker A 2012 Variability and change in the Canadian cryosphere Climatic Change 115(1) 59-88

Deacutery SJ Wood EF 2004 Teleconnection between the Arctic Oscillation and Hudson Bay river discharge Geophys Res Letters 31(18) 2-5

Deacutery SJ Wood EF 2005 Decreasing river discharge in northern Canada Geophys Res Letters 32(10)1-4

Deacutery SJ Stieglitz M McKenna EC Wood EF 2005 Characteristics and trends of river discharge into Hudson James and Ungava bays 1964ndash 2000 J Clim 18 2540ndash2557

Deacutery SJ Hernaacutendez-Henriacutequez MA Burford JA Wood EF 2009 Observational evidence of an intensifying hydrological cycle in northern Canada Geophys Res Letters 36(13) L13402

Gervais M Gyakum JR Atallah EH Tremblay LB 2014 How Well Are the Distribution and Extreme Values of Daily Precipitation over North America Represented in the Community Climate System Model A Comparison to Reanalysis Satellite and Gridded Station Data J Climate 27 5219-5239

Gerardin V McKenney K 2001 Une classification climatique du Queacutebec agrave partir de modegraveles de distribution spatiale de donneacutees climatiques mensuelles vers une deacutefinition des bioclimats du Queacutebec Direction du patrimoine eacutecologique et du deacuteveloppement durable ministegravere du Deacuteveloppement durable de lrsquoEnvironnement et de Lutte contre les changements climatiques Repeacutereacute agrave httpwwwmddelccgouvqccachangementsclassification

Guay C Minville M Braun M 2015 A global portrait of hydrological changes at the 2050 horizon for the province of Queacutebec Can Water Res J 40 285-302

Hansen JR Ruedy R Sato M Lo K 2010 Global surface temperature change Rev Geophys48(4) RG4004

Harris I Jones PD Osborn TJ Lister DH 2014 Updated high-resolution grids of monthly climatic observations - the CRU TS310 dataset Int J Clim 34 623-642

Holland MM Finnis J Barrett AP Serreze MC 2007Projected changes in Arctic Ocean freshwater budgets J Geophys Res 112(4) 1-13

Huntington TG 2006 Evidence for intensification of the global water cycle Review and synthesis

Journal of Hydrology 319(1-4) 83‑95

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 84

Hutchinson MF McKenney DQ Lawrence K Hopkinson RF Milewska E Papadopol P 2009 Development and Testing of Canada-Wide Interpolated Spatial Models of Daily MinimumndashMaximum Temperature and Precipitation for 1961ndash2003 J Appl Meteorol Climatol 48 725ndash741

Jones PD Lister DH Osborn TJ Harpham C Salmon M Morice CP 2012 Hemispheric and large-scale land-surface air temperature variations An extensive revision and an update to 2010 J Geophys Res 117(5)

Kanamitsu M Ebisuzaki W Woollen J Yang SndashK Hnilo JJ Fiorino M Potter GL 2002 NCEPDOE AMIP-II Reanalysis (Reanalysis-2) Bull Amer Meteor Soc 83(11) 1631-1643

Kottek M Grieser J Beck C Rudolf B Rubel F 2006 World map of the Koumlppen-Geiger climate classification updated Meteorologische Zeitschrift 15(3) 259-263

Lindsay R Wensnahan M Schweiger A Zhang J 2014 Evaluation of seven different atmospheric reanalysis products in the Arctic J Climate 27(7) 2588-2602

Liston GE Hiemstra CA 2011 The changing cryosphere Pan-Arctic snow trends (1979-2009) J Climate 24(21) 5691-5712

Litynski J 1988 Climat du Queacutebec drsquoapregraves la classification numeacuterique Carte de format 100 x 130 cm Eacuteditions Gamma

Mailhot A Talbot G Aubin P Bolduc S 2015 Eacutevaluation du potentiel des reacuteanalyses pour lrsquoestimation des intensiteacutes des preacutecipitations extrecircmes pour le nord queacutebeacutecois Institut National de la Recherche Scientifique Centre Eau Terre et Environnement (Rapport de recherche R1629) 95 p

Maraun D 2013 Bias Correction Quantile Mapping and Downscaling Revisiting the Inflation Issue J Climate 26(6) 2137-2143

McKenney DW Hutchinson MF Papadopol P Lawrence K Pedlar J Campbell K Milewska E Hopkinson RF Price D Owen T (2011) Customized spatial climate models for North America Bulletin of the American Meteorological Society 92(12) 1611-1622

MDDELCC 2014 Surveillance du Climat Ministegravere du Deacuteveloppement durable de lrsquoenvironnement et de la Lutte contre les changements climatiques (MDDELCC) Repeacutereacute agrave httpwwwmddelccgouvqccaclimatsurveillanceindexasp

Mesinger F DiMego G Kalnay E Mitchell K Shafran PC Ebisuzaki W Jović D Woollen J Rogers E Berbery EH Ek MB Fan Y Grumbine R Higgins W Li H Lin Y Manikin G Parrish D Shi W 2006 North American regional reanalysis Bulletin of the American Meteorological Society 87(3) 343-360

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 85

Mudryk LR Derksen C Kushner CJ Brown R 2015 Characterization of Northern Hemisphere Snow Water Equivalent Datasets 1981ndash2010 Journal of Climate 150904104833007 Repeacutereacute agrave httpjournalsametsocorgdoiabs101175JCLI-D-15-02291

Onogi K Tsutsui J Koide H Sakamoto M Kobayashi S Hatsushika H Matsumoto T Yamazaki N Kamahori H Takahashi K Kadokura S Wada K Kato K Oyama R Ose T Mannoji N Taira R 2007 The JRA-25 Reanalysis J Meteor Soc Japan 85 369-432

Ouranos (2015) Vers lrsquoadaptation Synthegravese des connaissances sur les changements climatiques au Queacutebec Partie 1 Eacutevolution climatique au Queacutebec Eacutedition 2015 Montreacuteal Queacutebec Ouranos 79 p

Overland JE Wang M 2005 The third Arctic climate pattern 1930s and early 2000s Geophys Res Letters 32(23) 1-4

Rapaic M Brown R Markovic M Chaumont D 2015 An Evaluation of Temperature and Precipitation Surface-Based and Reanalysis Datasets for the Canadian Arctic 1950ndash2010 Atmosphere-Ocean 53(3) 283-303

Rienecker MM Suarez MJ Gelaro R Todling R Bacmeister J Liu E Gosilovich MG Schubert SD Tacaks L Kim GK Bloom S Chen J Collins D Conaty A da Silva A Gu W Joiner J Koster RD Lucchesi R Molod A Owens T Pawson S Pegion P Redder CR Reichle R Robertson FR Ruddick AG Sienkiewicz M Woollen J 2011 MERRA NASAs Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications J Climate 24(14) 3624-3648

Saha S Shrinivas M PanH-L Wu X Wang J Nadiga S Tripp P Kistler R Woollen H Behringer D Liu H Stokes D Grumbine R Gayno G Wang J Hou Y-T Chuang H-Y Juang H-MH Sela J Iredell M Treadon R Kleist D Van Delst P Keyser D Derber J Ek M Meng J Wei H Yang Rongqian Lord Y van den Doll H Kumar A Wang W Long C Chelliah M Xue Y Huang B Schemm J-K Ebisuzaki W Lin R Xie P Chen M Zhou S Higgins W Zou C-Z Liu Q Chen Y Han Y Cucurull L Reynolds RW Rutledge G Goldberg M 2010 The NCEP climate forecast

system reanalysis Bull Am Meteor Soc 91(8) 1015‑1057

Schneider U Becker A Finger P Meyer-Christoffer A Ziese MRudolf B 2013 GPCCs new land surface precipitation climatology based on quality-controlled in situ data and its role in quantifying the global water cycle Theoretical and Applied Climatology 115(1-2) 15-40

Takala M Luojus K lliainen J Derksen C Lemmetyinen J Petri Kaumlrnauml J Koskinen J Bojkov B 2011 Estimating northern hemisphere snow water equivalent for climate research through assimilation of space-borne radiometer data and ground-based measurements Remote Sensing of Environment 115(12) 3517-3529

Thistle MEacute Caissie D 2013 Trends in air temperature total precipitation and streamflow characteristics in eastern Canada Canadian Technical Report of Fisheries and Aquatic Sciences 3018 Moncton New Brusnwick 109 p

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 86

Tivy A Howell SEL Alt B McCourt S Chagnon R Crocker G Carrieres T Yackel JJ 2011 Trends and variability in summer sea ice cover in the Canadian Arctic based on the Canadian Ice Service Digital Archive 1960ndash2008 and 1968ndash2008 J Geophys Research 116 C03007

Tranter M Jones HG 2001 The chemistry of snow Processes and nutrient cycling Dans Snow Ecology An interdisciplinary examination of snow-covered ecosystems Jones HG Pomeroy JW Walker DA Homan RW (dir) Cambridge Cambridge University Press 127-167

Uppala SM KÅllberg PW Simmons AJ Andrae U Da Costa Bechtold V Fiorino M Gibson JK Haseler J Hernandez A Kelly GA Li X Onogi K Saarinen S Sokka N Allan RP Andersson E Arpe K Balmaseda MA Beljaars ACM van de Berg L Bidlot J Bormann N Caires S Chevallier F Dethof A Fragosavac M Fisher M Fuentes M Hagemann S Hoacutelm E Hoskins BJ Isaksen L Hanssen PAEM Jenne R McNally AP Mahfouf J-F Morcrette J-J Rayner NA Saudnders RW Simon P Sterl A Trenberth KE Untch A Vasiljevic D Vitervo P Woollen J 2005 The ERA-40 re-analysis QJR Meteorol Soc 131 2961-3012

Vaughan DG Comiso JC Allison J Carrasco G Kaser R Kwok P Mote P Murray T Paul F Ren J Rignot E Solomina O Steffen K Zhang T 2013 Observations Cryosphere Dans Climate Change 2013 The physical Science Basis Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate change Stocker TF Qin D Plattner GK Tignor M Allen SK Boschung J Nauels A Xia Y Bex V Midgley PM (dir) United Kingdom et New York NY USA Cambridge University Press

Wan H Wang XL Swail VR 2010 Homogenization and Trend Analysis of Canadian Near-Surface Wind Speeds J Climate 23(5) 1209-1225

Willmott CJ Matsuura K 1995 Smart Interpolation of Annually Averaged Air Temperature in the United States J Appl Meteorol 34 2577-2586

Wong G Maraun D Vrac M Widmann M Eden JM Kent T 2014 Stochastic Model Output Statistics for Bias Correcting and Downscaling Precipitation Including Extremes J Climate 27(18) 6940-6959

Yue S Pilon P Phinney B 2003 Canadian streamflow trend detection impacts of serial and cross-correlation Hydrological Sciences J 48(1) 51-63

Zhang X Vincent LA Hogg WD Niitsoo A 2000 Temperature and precipitation trends in Canada during the 20th century Atmosphere-Ocean 38(3) 395-429

Zhang X Harvey KD Hogg WD Yuzyk TR 2001 Trends in Canadian streamflow Water Ress Res 37(4) 987-998

Page 9: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques

Projet 20043

Projet 20043 ix

41 SEacuteLECTION DES JEUX DE DONNEacuteES ndash TEMPEacuteRATURES ET PREacuteCIPITATIONS 26

42 SEacuteLECTION DES JEUX DE DONNEacuteES ndash COUVERT DE NEIGE 28

43 DESCRIPTION DU CLIMAT DU PASSEacute REacuteCENT AU NUNAVIK 37

431 Tempeacuterature annuelle moyenne 40

432 Preacutecipitations totales annuelles 43

433 Longueur de la saison de croissance 46

434 Degreacutes-jours de croissance 51

435 Couvert de neige 54

44 BIOCLIMATS 58

CHAPITRE 5 EacuteTAT DES CONNAISSANCES DrsquoAUTRES VARIABLES CLIMATIQUES 61

51 LES VENTS 61

52 GLACES MARINES 63

53 REacuteGIME HYDRIQUE 65

CHAPITRE 6 EacuteVALUATION DU POTENTIEL DES REacuteANALYSES POUR LrsquoESTIMATION DES

INTENSITEacuteS DES PREacuteCIPITATIONS EXTREcircMES 68

CHAPITRE 7 DISCUSSION ET CONCLUSION 76

CHAPITRE 8 RECOMMANDATIONS 80

BIBLIOGRAPHIE 82

Projet 20043

Projet 20043 x

LISTE DES FIGURES

Figure 1 Stations meacuteteacuteorologiques du reacuteseau drsquoEnvironnement Canada pour lesquelles des donneacutees sont disponibles pour plus de 20 ans incluant lrsquoanneacutee 2010 3

Figure 2 Classification climatique du Queacutebec tireacutee de Gerardin et McKenney (2001) Notez que bien que la carte preacutesente 15 classes ces classes ont eacuteteacute regroupeacutees en 12 reacutegions climatiques selon la classification mondiale de Litynski 18

Figure 3 Distribution des 46 stations du reacuteseau MDDELCC disponibles dans la reacutegion agrave lrsquoeacutetude Seules les stations indeacutependantes en vert sont utiliseacutees pour la validation 22

Figure 4 Validation des donneacutees alternatives de tempeacuteratures mensuelles moyennes avec les donneacutees aux stations du MDDELCC Le lsquonrsquo indique le nombre de seacuteries observeacutees valides pour chaque jeu de donneacutees alternatives 30

Figure 5 Validation des donneacutees alternatives de preacutecipitations mensuelles moyennes avec les donneacutees aux stations du MDDELCC Le lsquonrsquo indique le nombre de seacuteries observeacutees valides pour chaque jeu de donneacutees alternatives 31

Figure 6 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion au nord approximativement du 59deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21 33

Figure 7 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 58deg et 59deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21 34

Figure 8 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 56deg et 58deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21 35

Figure 9 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 55deg et 56deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21 36

Figure 10 Le panneau du haut preacutesente la moyenne des tempeacuteratures moyennes annuelles (degC) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 41

Figure 11 Lrsquoeacutevolution des tempeacuteratures moyennes annuelles et mensuelles (degC) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 42

Figure 12 Le panneau du haut preacutesente la moyenne des preacutecipitations totales annuelles (mm) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 44

Projet 20043

Projet 20043 xi

Figure 13 Lrsquoeacutevolution des preacutecipitations totales annuelles et mensuelles (mm) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 45

Figure 14 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la longueur de la saison de croissance (jours) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2020 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 47

Figure 15 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date du deacutebut de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 48

Figure 16 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date de la fin de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 49

Figure 17 Lrsquoeacutevolution de la longueur du deacutebut et de la fin de la saison de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 50

Figure 18 Le panneau du haut preacutesente la moyenne du nombre annuel de degreacutes-jours de croissance calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 52

Figure 19 Lrsquoeacutevolution du nombre de degreacutes-jours annuel de de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 53

Figure 20 Le maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige (mm) calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg 55

Figure 21 La dureacutee du couvert de neige (seuil de 1 mm) calculeacutee agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg 56

Figure 22 Lrsquoeacutevolution du maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige du deacutebut de la fin et de la dureacutee de lrsquoenneigement calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra et de Brown-Derksen moyenneacutes pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 57

Figure 23 Classification des bioclimats eacutetablie sur la moyenne climatique de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFRS JRA55 MERRA) disponibles sur une grille de 50 km La classification suit les critegraveres eacutetablis par Litynski tels que preacutesenteacutes dans Gerardin et McKenney (2001) 60

Figure 24 Reacuteduction du couvert de glace ( par deacutecennie) pour la peacuteriode 1968-2010 dans lrsquoarctique canadien Seulement les tendances statistiquement significatives (α=005) sont montreacutees Adapteacutee de Derksen et al 2012 65

Projet 20043

Projet 20043 xii

Figure 25 Cartes du coefficient de la variabiliteacute temporelle des deacutebits annuels de 45 riviegraveres du Nord canadien pour (a) 1970ndash1990 (b) 1976ndash1996 (c) 1982ndash2002 et (d) 1970ndash2002 Les triangles pointant vers le haut (bas) indiquent une tendance positive (neacutegative) la taille des triangles indique lrsquoampleur du changement lorsque deacutetectable Les riviegraveres ameacutenageacutees par lrsquohomme (reacuteservoirs barrages diversion) sont indiqueacutees par des triangles vides 67

Figure 26 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses et aux stations 70

Figure 27 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations 72

Figure 28 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations 74

Figure 29 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 20 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations 75

Projet 20043

Projet 20043 xiii

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques observeacutees et interpoleacutees sur grille (tempeacuterature et preacutecipitation) 7

Tableau 2 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques de reacuteanalyses (tempeacuterature et preacutecipitation) 8

Tableau 3 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees interpoleacutees 9

Tableau 4 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees de reacuteanalyses 9

Tableau 5 Liste deacutefinition et formulation des indicateurs climatiques drsquointeacuterecirct 11

Tableau 6 Caracteacuteristiques sommaires de la classification de Litynski (tireacutees de Gerardin et McKenney 2001) 26

Tableau 7a Synthegravese des indicateurs climatiques agrave lrsquoeacutetude calculeacutes agrave partir des variables de tempeacuteratures et de preacutecipitations Les valeurs repreacutesentent la moyenne des quatre reacuteanalyses moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave de 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 lrsquoeacutecart-type de lrsquoensemble est donneacute entre parenthegraveses 38

Tableau 7 b Synthegravese des indicateurs climatiques relieacutes au couvert nival Les valeurs repreacutesentent la moyenne des jeux de donneacutees moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave du 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 Lrsquoeacutecart-type nrsquoest pas calculeacute eacutetant donneacute qursquoil nrsquoy a que deux jeux de donneacutees 40

Tableau 8 Liste et caracteacuteristiques des reacuteanalyses retenues 69

Tableau 9 Reacuteanalyse (ou paire de reacuteanalyses) offrant le meilleur accord avec les intensiteacutes aux stations apregraves post-traitement individuel (ou post-traitement par paire) 73

Projet 20043

Projet 20043 xiv

LISTE DES ABREacuteVIATIONS ET DES SIGLES

B2003 Brown 2003

CANGRD Canadian Gridded Temperature and Precipitation Anomalies

CFSR Climate Forecast System Reanalysis

CRU Climatic Research Unit

EC Environnement Canada

EEN Eacutequivalent en eau de la neige

ERA European ReAnalysis

GEV Generalized Extreme Value

GPCC Global Precipitation Climatology Centre

GPCP Global Precipitation Climatology Project

GISTEMP Goddard Institute for Space Studies Temperature Analysis

GlobSnow Global Snow Monitoring for Climate Research

HadCRU Hadley Center-Climatic Research Unit

JRA55 Japanese 55-year Reanalysis

MERRA Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications

MFFP Ministegravere des Forecircts de la Faune et des Parcs

MDDELCC Ministegravere du Deacuteveloppement durable de lrsquoEnvironnement et de la Lutte contre les Changements Climatiques

NARR North American Regional Reanalysis

NCEP National Centers for Environmental Prediction

NRCan Natural Resources Canda

20CR 20 th Century Reanalysis

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 1

CHAPITRE 1 INTRODUCTION

11 Mise en contexte

Le territoire nordique du Queacutebec possegravede un grand potentiel de deacuteveloppement

susceptible drsquoecirctre exploiteacute au cours des prochaines deacutecennies Pour bien encadrer ces

activiteacutes eacuteconomiques et les infrastructures qui les soutiennent il est important de

comprendre et caracteacuteriser le climat reacutegional actuel ainsi que son eacutevolution Ceci est aussi

primordial pour la protection de lrsquoenvironnement biophysique la peacuterenniteacute des

infrastructures existantes et lrsquoidentification des vulneacuterabiliteacutes socio-eacuteconomiques de la

reacutegion

Le changement du climat a deacutejagrave commenceacute agrave provoquer des impacts biophysiques

importants dans le nord du Queacutebec Une analyse approfondie de ces impacts est

preacutesenteacutee dans le livre publieacute par ArcticNet Le Nunavik et le Nunatsiavut de la science

aux politiques publiques (Allard et Lemay 2013) Par exemple un impact bien connu est

celui lieacute agrave la deacutegradation du pergeacutelisol et les conseacutequences pour les infrastructures (Allard

et Lemay 2013 chap6) La dynamique de la veacutegeacutetation est aussi en eacutevolution ceci devrait

se poursuivre dans le futur et entraicircner une augmentation de la couverture veacutegeacutetale et

de la hauteur drsquoespegraveces arbustives eacuterigeacutees (Allard et Lemay 2013 chap8) Les projections

climatiques futures suggegraverent la venue de nouveaux impacts par exemple lrsquoeacuterosion des

cocirctes associeacutee aux reacutegimes de tempecirctes qui provoquent une augmentation des risques

de surcotes les changements au reacutegime hydrologique avec une augmentation du deacutebit

annuel moyen (Guay et al 2015) ce qui pourrait entraicircner des impacts au niveau du

drainage dans les villages ainsi qursquoune augmentation des risques naturels

La modification de lrsquoenvironnement biophysique amplifie aussi les vulneacuterabiliteacutes socio-

eacuteconomiques les infrastructures existantes et agrave construire ont tregraves souvent un caractegravere

critique dans la reacutegion et leur deacutefaillance peut provoquer des conseacutequences graves pour

la population lrsquoaccegraves maritime accru gracircce au prolongement de la saison sans glace

pourrait exacerber des conflits drsquousage la gestion de lrsquoeau potable et des eaux useacutees

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 2

pourrait ecirctre complexifieacutee dans un contexte ougrave lrsquoenvironnement naturel change et

finalement le mode de vie et la culture des reacutesidents de la reacutegion tregraves deacutependants des

ressources et de lrsquoenvironnement naturel seront aussi affecteacutes

Lrsquoidentification et lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes lieacutees au climat de mecircme que la recherche

de solutions drsquoadaptation pour faire face agrave son changement requiegraverent des donneacutees sur

le climat reacutecent en premier lieu puis sur le climat futur Or pour caracteacuteriser le climat

reacutecent la disponibiliteacute de seacuteries de donneacutees drsquoobservations suffisamment longues et bien

reacuteparties sur le Queacutebec nordique srsquoavegravere un enjeu majeur En effet alors qursquoon peut

compter depuis longtemps sur un reacuteseau de stations meacuteteacuteorologiques relativement

dense dans le sud du Queacutebec celui du nord est peu dense et principalement localiseacute le

long de la cocircte (figure 1) Plusieurs projets de recherche sur le climat ont drsquoailleurs eacuteteacute

confronteacutes agrave ces lacunes Par exemple dans le livre drsquoArcticNet citeacute plus haut les analyses

climatiques des derniegraveres deacutecennies ont en grande partie eacuteteacute limiteacutees aux six stations

meacuteteacuteorologiques du reacuteseau drsquoEnvironnement Canada disponibles dans la reacutegion (Brown

et Lemay 2013)

Afin de pallier la rareteacute des observations dans la reacutegion nordique il est possible de

compter sur quelques jeux de donneacutees alternatifs soient les donneacutees interpoleacutees par

krigeage des stations existantes ainsi que les donneacutees de reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 3

Figure 1 Stations meacuteteacuteorologiques du reacuteseau drsquoEnvironnement Canada pour lesquelles des donneacutees sont disponibles pour plus de 20 ans incluant lrsquoanneacutee 2010

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 4

Le krigeage consiste agrave reacutegionaliser par interpolation spatiale une variable mesureacutee aux

stations meacuteteacuteorologiques par exemple la tempeacuterature en utilisant une autre variable

explicative par exemple lrsquoeacuteleacutevation La qualiteacute de ce type de donneacutees deacutepend du nombre

de stations meacuteteacuteorologiques et de le la qualiteacute de leurs donneacutees ainsi que de la meacutethode

drsquointerpolation Deux points sont importants ici Premiegraverement la reacutesolution spatiale de

ces types de donneacutees peut varier grandement reacutesultant en des grilles de quelques

kilomegravetres de cocircteacute agrave des centaines de kilomegravetres et il peut ecirctre difficile de trouver une

reacutesolution spatiale assez fine pour bien repreacutesenter le climat reacutegional Deuxiegravemement les

donneacutees sont disponibles sur diffeacuterentes eacutechelles de temps allant drsquoune base journaliegravere

agrave mensuelle La base mensuelle offre moins drsquoattrait puisqursquoelle limite la varieacuteteacute

drsquoindicateurs climatiques qui peuvent ecirctre estimeacutes plusieurs drsquoentre eux neacutecessitant des

donneacutees quotidiennes (par exemple cumul de degreacutes-jour longueur de saison de gel de

croissance etc)

La reacuteanalyse est une meacutethode qui consiste agrave combiner un modegravele de preacutevision

meacuteteacuteorologique et des observations existantes pour produire geacuteneacuteralement pour

lrsquoensemble du globe des archives drsquoun grand nombre de variables atmospheacuteriques et

oceacuteaniques sur des grilles agrave une reacutesolution temporelle de quelques heures pour plusieurs

deacutecennies du passeacute Ceci srsquoeffectue agrave lrsquoaide drsquoun modegravele de preacutevision meacuteteacuteorologique

ainsi qursquoun algorithme drsquoassimilation des donneacutees pour lesquels il importe de fixer des

reacutesolutions horizontale et verticale qui demeurent uniformes pour toute la peacuteriode

revisiteacutee De nouvelles sources drsquoobservations peuvent mecircme ecirctre inteacutegreacutees agrave la

proceacutedure ce qui permet drsquoameacuteliorer la repreacutesentation du climat Ce travail est

geacuteneacuteralement fait pour des peacuteriodes ougrave les reacuteseaux drsquoobservations sont varieacutes denses et

fiables Les reacuteanalyses offrent plusieurs avantages notamment elles peuvent couvrir

plusieurs deacutecennies elles sont souvent disponibles sur des reacutesolutions spatiales

relativement fines et avec des pas de temps journaliers (ou mecircme plus court)

Les donneacutees de reacuteanalyses diffegraverent entre elles sur plusieurs aspects Drsquoabord bien

qursquoelles integravegrent diffeacuterentes donneacutees drsquoobservations ces derniegraveres varient selon leur

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 5

provenance allant de radiosondages aeacuterologiques de stations meacuteteacuteorologiques de

surface de satellites de radars etc Leurs reacutesolutions tout comme leurs seacutelections

drsquoobservations varient eacutegalement Finalement les reacuteanalyses sont issues de modegraveles de

preacutevisions diffeacuterents qui nrsquoutilisent pas les mecircmes scheacutemas drsquoassimilation De maniegravere

geacuteneacuterale les variables pour lesquelles il nrsquoexiste pas drsquoobservations preacutesentent

potentiellement les plus grandes dispariteacutes car elles sont deacutetermineacutees uniquement par

le modegravele de preacutevision

Devant la disponibiliteacute des diffeacuterentes sources de donneacutees il est possible drsquoenvisager de

combiner les jeux de donneacutees afin de calculer une marge drsquoerreur autour du climat

nordique reacutecent et de le caracteacuteriser de maniegravere adeacutequate pour soutenir les analyses sur

les vulneacuterabiliteacutes les impacts et les strateacutegies drsquoadaptation aux changements climatiques

12 Objectifs

Le mandat drsquoOuranos pour ce projet eacutetait par conseacutequent centreacute sur la caracteacuterisation du

climat reacutecent sur le territoire nordique queacutebeacutecois au nord du 55e parallegravele en analysant

les jeux de donneacutees disponibles

Les objectifs speacutecifiques eacutetaient les suivants

1 Ameacuteliorer le niveau de connaissance du climat du Nunavik et de sa variabiliteacute

spatiale et temporelle

2 Produire des cartes et des tableaux synthegraveses du climat reacutecent pour diffeacuterents

indicateurs

3 Produire des cartes synthegraveses agrave fine eacutechelle exposant une seacutelection drsquoindicateurs

cleacutes

4 Identifier les zones ougrave les marges drsquoerreur sur la connaissance du climat reacutegional

sont les plus importantes

5 Eacutevaluer le potentiel des donneacutees alternatives (reacuteanalyses) pour lrsquoestimation des

quantiles de pluies extrecircmes

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 6

6 Fournir un eacutetat des connaissances sur drsquoautres variables drsquointeacuterecirct (reacutegime des

vents hydrologie et couvert de glace)

7 Proposer des recommandations pour des travaux subseacutequents

Il faut noter que tous les objectifs agrave lrsquoexception du cinquiegraveme eacutetaient sous la

responsabiliteacute du consortium Ouranos et sont abordeacutes en deacutetail dans le preacutesent rapport

Lrsquoobjectif drsquoeacutevaluer le potentiel des donneacutees alternatives (reacuteanalyses) pour lrsquoestimation

des quantiles de pluies extrecircmes eacutetait quant agrave lui confieacute agrave lrsquoeacutequipe de recherche drsquoAlain

Mailhot de lrsquoINRS-ETE Un compte-rendu des meacutethodes utiliseacutees et des principaux

reacutesultats est preacutesenteacute au chapitre 6 du preacutesent rapport alors que les informations plus

deacutetailleacutees font lrsquoobjet drsquoun document technique (Tome 1)

CHAPITRE 2 DONNEacuteES INDICATEURS CLIMATIQUES ET BIOCLIMATS

21 Donneacutees

Tel que mentionneacute plus haut un des principaux objectifs de ce projet eacutetait drsquoeacutevaluer la

possibiliteacute drsquoutiliser des jeux de donneacutees alternatifs soient les donneacutees de stations

meacuteteacuteorologiques interpoleacutees sur grilles ou les reacuteanalyses pour pallier au manque de

stations meacuteteacuteorologiques dans le nord queacutebeacutecois Plusieurs bases de donneacutees de

tempeacuteratures et de preacutecipitations offraient un potentiel elles sont preacutesenteacutees aux

tableaux 1 (donneacutees interpoleacutees sur grille) et 2 (reacuteanalyses) tandis que les tableaux 3 et

4 preacutesentent les jeux de donneacutees disponibles pour le couvert nival

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 7

Tableau 1 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques observeacutees et interpoleacutees sur grille (tempeacuterature et preacutecipitation)

Nom Peacuteriode Reacutesolution

spatiale Domaine Variables

Pas de temps

Reacutefeacuterences

CLIMATOLOGIE 1925-

preacutesent Observations Queacutebec

Tmax Tmin

Tmoy PCP Quotidien

MDDELCC 2014

CANGRD 1900-2010

50 km polaire steacutereacuteographi

que Canada

Tmoy

PCP Mensuel

Zhang et al 2000

CRU TS31 1901-

preacutesent 05deg lat-lon

global terrestre

Tmoy

PCP Mensuel

Harris et al 2013

Willmott-Matsuura

1900-2010

05deg lat-lon global

terrestre

Tmoy

PCP Mensuel

Willmott et Matsuura

1995

GPCC v6 1900-2010

05deg lat-lon global

terrestre PCP Mensuel

Schneider et al 2013

GPCP v2 1979-

preacutesent 25deg lat-lon global PCP Mensuel

Adler et al 2003

HadCRUT3v 1850-

preacutesent 5deg lat-lon global

Anomalie Tmoy

Mensuel Brohan et al

2006

CRUTEM4v 1850-

preacutesent 5deg lat-lon

global terrestre

Anomalie Tmoy

Mensuel Jones et al

2012

GISTEMP 1850-

preacutesent 1deg lat-lon global

Anomalie Tmoy

Mensuel Hansen et al

2010

NRCan 1950-2014

10 km Canada Tmoy

PCP Quotidien

Hutchinson et al 2009

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 8

Tableau 2 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques de reacuteanalyses (tempeacuterature et preacutecipitation)

Nom Peacuteriode Reacutesolution

spatiale Domaine Variables Reacutefeacuterences

NCEP2 1979-

preacutesent 25deg lat-lon Global TmoyPCP

Kanamitsu et al 2002

NARR 1979-

preacutesent 32 km

Ameacuterique du Nord

regional TmoyPCP

Mesinger et al 2006

MERRA 1979-

preacutesent 05deg lat

067deg lon Global TmoyPCP

Rienecker et al 2011

ERA-Interim 1979-

preacutesent 075deg lat-lon Global TmoyPCP

Dee et al 2011

ERA40 1958 -2002 125deg lat-lon Global TmoyPCP Uppala et al

2005

JRA25 1979-2007 125deg lat-lon Global TmoyPCP Onogi et al

2007

CFSR 1979-2009 ~38 km Global TmoyPCP Saha et al

2010

20CR 1871-2010 2deg lat-lon Global TmoyPCP Compo et al

2011

Note Tous ces jeux de donneacutees sont disponibles agrave un pas de temps quotidien

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 9

Tableau 3 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees interpoleacutees

Nom Peacuteriode Reacutesolution Domaine Pas de temps

Reacutefeacuterences

CLIMATOLOGIE 1965-2005 Observations Stations quotidien MDDELC 2014

B2003 1979-1997 30 km Ameacuterique du

nord quotidien

Brown et al 2003

GlobSnow 1979-2012 25 km Global quotidien Takala et al

2011

CMC snow depth analysis

1999-2012 30 km Heacutemisphegravere

nord quotidien

Brown et Brasnett 2010

Tableau 4 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees de reacuteanalyses

Nom Peacuteriode Reacutesolution Domaine Pas de temps Reacutefeacuterences

MERRA 1980-2012 75 km-

reacuteanalyse Global quotidien

Rienecker et al 2011

ERA-interim 1980-2012 75 km-

reacuteanalyse Global quotidien

Dee et al 2011

CFSR 1979-2009 ~38 km Global quotidien Saha et al 2010

NCEP reconstruction

1948-2004

50 km polaire

steacutereacuteographique

Queacutebec quotidien Brown 2010

Brown-Derksen 1979-2012 75 km

reacuteanalyse (ERA-interim)

Heacutemisphegravere nord (nord

du 30deg) quotidien

Brown et Derksen (2013)

Liston-Hiemstra 1979-2009 10 km x 10 km

Heacutemisphegravere nord (nord du 50degN)

quotidien Liston et Hiemstra

(2011)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 10

Il faut preacuteciser que les deux derniers jeux de donneacutees du tableau 4 (Brown-Derksen et

Liston-Hiemstra) diffegraverent des autres reacuteanalyses agrave lrsquoeacutetude car elles utilisent en fait une

reacuteanalyse afin de piloter un modegravele de neige La seacuterie Brown-Derksen utilise la reacuteanalyse

ERA-Interim comme pilote tandis que la seacuterie Liston-Hiemstra utilise MERRA

22 Indicateurs climatiques

La caracteacuterisation du climat au nord de 55deg est baseacutee sur les variables de tempeacuteratures

preacutecipitations et neige au sol auxquelles srsquoajoute un grand nombre drsquoindicateurs

climatiques calculeacutes agrave partir des trois variables de base Ces indicateurs permettent de

faire des liens entre le climat et des probleacutematiques appliqueacutees Notons qursquoune premiegravere

liste de variables et drsquoindicateurs a eacuteteacute eacutetablie dans la proposition de projet en

collaboration avec le MFFP et le comiteacute de suivi alors que de nouveaux indicateurs se

sont ajouteacutes en cours de projet Ces ajouts sont le fruit drsquoeacutechanges avec certains membres

du comiteacute de suivi et collaborateurs du projet Le tableau 5 preacutesente tous les indicateurs

agrave lrsquoeacutetude ainsi que leurs deacutefinitions et les formules utiliseacutees pour les calculer

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 11

Tableau 5 Liste deacutefinition et formulation des indicateurs climatiques drsquointeacuterecirct

Indicateur Deacutefinition Formule

Tempeacuterature moyenne annuelle

Moyenne annuelle des tempeacuteratures moyennes

quotidiennes

Tmoyann = N

TmoyN

i

j

Tmoyj Tempeacuterature moyenne de chaque journeacutee (j)

N Nombre de jours dans une anneacutee

Tempeacuterature moyenne mensuelle

Moyenne mensuelle des tempeacuteratures moyennes

quotidiennes

Tmoymois= Nmen

TmoyNmen

i

j

Tmoyj Tempeacuterature moyenne de chaque journeacutee (j)

Nmois Nombre de jours dans un mois

Deacutebut de la saison sans gel (printanier)

Le premier jour suivant lrsquohiver ougrave la tempeacuterature minimale quotidienne est infeacuterieure ou eacutegale agrave un seuil de

tempeacuterature geacutelive Tgel selon une moyenne mobile de 10 jours

DDGTgel = max jTminj le Tgel

Tgel =0 degC

Fin de la saison sans gel (automnal)

Le premier jour de lrsquoautomne ougrave la tempeacuterature minimale quotidienne est infeacuterieure ou eacutegale agrave un seuil de

tempeacuterature geacutelive Tgel selon une moyenne mobile de 10 jours

DPGTgel = min jTminj le Tgel

Tgel =0 degC

Longueur de la saison sans gel

Le nombre de jours entre le premier et le dernier gel de lrsquoanneacutee

(voir 2 deacutefinitions preacuteceacutedentes) selon un seuil Tgel

LSsgel = DPGTgel ndash DDGTgel

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 12

Nombre mensuel de gel-deacutegel

Les journeacutees avec un eacuteveacutenement de geldeacutegel sont celles ougrave la

tempeacuterature oscille autour de 0 ˚C en 24 heures Plus speacutecifiquement

un eacuteveacutenement quotidien de gel-deacutegel est observeacute lorsque Tmin de la journeacutee est infeacuterieure agrave 0 ˚C et Tmax de la mecircme journeacutee est supeacuterieure

agrave 0 ˚C

Gel-Deacutegelmois=

)C0()C01 (

iTneti

iTx

Nmois

Txi Tempeacuterature maximum quotidienne pour une peacuteriode de 24 heures

Tni Tempeacuterature minimum quotidienne pour une peacuteriode de 24 heures

i une journeacutee donneacutee

Nmois Nombre de jours dans un mois

Degreacutes jours de de gel et de deacutegel mensuel

Cumul du nombre de degreacutes au-dessus de 0 ˚C et cumul du nombre de degreacutes-jours au-dessous de 0 ˚C

DJDGmois=

Nmois

iTbaseiTmoy

10

DJGmois=

Nmois

iiTmoyTbase

10

Tmoyi Tempeacuterature moyenne du jour i

Tbase Tempeacuterature de base (0 degC)

i une journeacutee donneacutee

Nmois Nombre de jours dans un mois

Degreacutes-jours de croissance

Lrsquoeacutecart en degreacutes Celsius qui seacutepare la tempeacuterature moyenne

quotidienne drsquoune valeur de base de 5˚C Si la valeur est eacutegale ou

infeacuterieure agrave 5˚C la journeacutee agrave zeacutero degreacute-jour de croissance Les

valeurs quotidiennes de degreacute-jours sont cumuleacutees sur une base

annuelle

DJC = )365

15(

iTbaseiTmoyMas

DJC Le nombre total de degreacutes-jours de croissance par anneacutee

Tmoyi La tempeacuterature moyenne du jour i

Tbase La tempeacuterature de base de 5degC

i une journeacutee donneacutee

Deacutebut de la saison de croissance

La saison de croissance deacutebute lorsque la tempeacuterature

quotidienne moyenne est eacutegale ou supeacuterieure agrave 5 degC pendant 5 jours conseacutecutifs agrave partir du 1er mars

(Cette deacutefinition est utiliseacutee pour deacutefinir les bioclimats du Queacutebec)

DSC = min jTC5j gt 5 degC

1198791198625119895 = (119879119898119900119910(119895 minus 4) +119879119898119900119910(119895 minus 3) + 119879119898119900119910(119895 minus 2) +

119879119898119900119910(119895 minus 1) + 119879119898119900119910119895)5

j jour julien 60

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 13

TC5 tempeacuterature quotidienne au-dessus de 5degC

Fin de la saison de croissance

La saison de croissance se termine quand la tempeacuterature quotidienne

moyenne est infeacuterieure agrave -2 degC agrave partir du 1er aoucirct (Cette deacutefinition

est utiliseacutee pour deacutefinir les bioclimats du Queacutebec)

FSC = Fin de la saison de croissance

FSC = min kTk lt -2 degC

k jour julien 213

Longueur de la saison de croissance

Voir les deux deacutefinitions preacuteceacutedentes

LSC = DSC - FSC

LSC La longueur de la saison de croissance

DSC = Deacutebut de la saison de croissance

FSC = Fin de la saison de croissance

Peacuteriode ougrave la tempeacuterature oscille autour de 0 degC

Nombre de jours ougrave la tempeacuterature passe au-dessus et au-dessous de

zeacutero durant les peacuteriodes qui preacutecegravedent et qui suivent une

peacuteriode de gel en continu (soit agrave lrsquoautomne et au printemps) La peacuteriode de gel en continu est

deacutefinie comme la peacuteriode la longue de lrsquoanneacutee (juillet agrave juillet) ougrave une moyenne mobile de 30 jours des tempeacuteratures reste sous un seuil

de 0 degC

Automne

Automn0 = DGdcont - DPGTgel

Printemps

Print0 = DDGTgel - DGfcont

DPGTgel = Date du premier gel agrave lrsquoautomne

DDGTgel = Date du dernier gel au printemps

DGdcont = Date du deacutebut du gel en continu

DGfcont = Date de la fin du gel en continu

Tgel = 0 degC

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 14

Quantiteacute de preacutecipitations annuelles

Accumulation des preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui

tombent sous forme de pluie et de neige au courant drsquoune anneacutee

Ptotalesann = N

j

jPt

Ptj Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de pluie

et de neige

N le nombre total de jours dans une anneacutee

Quantiteacute de preacutecipitations mensuelles

Accumulations de preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui

tombent sous forme de pluie et de neige au courant drsquoun mois

Ptotalesmois = Nmen

j

jPt

Pti Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de pluie

et de neige

Nmois le nombre total de jours dans un mois

Quantiteacute de preacutecipitations liquides et solides mensuelles

Accumulations de preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui

tombent sous forme de pluie ou de neige au courant drsquoun mois

Pliquidemois = Nmen

j

jPl

Psolidemois = Nmen

j

jPs

Pli Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de pluie

Pli Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de neige

Nmois le nombre total de jours dans un mois

Type de preacutecipitation (fraction neige)

Preacutecipitations quotidiennes (mm) annuelles totales qui tombent sous

forme de neige par rapport aux preacutecipitations quotidiennes (mm)

annuelles totales

Fractioneauneige =

N

j

j

N

j

j

Ptotales

Pneige

Ptotalesj Preacutecipitations quotidiennes totales en mm

Pneigej Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme

de neige

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 15

N le nombre total de jours dans une anneacutee

Deacutebut du couvert de neige

Premier jour ougrave lrsquoeacutepaisseur de la neige accumuleacutee au sol est au-

dessus drsquoun seuil donneacute

DCneige = min jNsol gtNdeacutebut

Ndeacutebut 5 mm en EEN

Fin du couvert de neige

Premier jour ougrave lrsquoeacutepaisseur de la neige accumuleacutee au sol est en

dessous drsquoun seuil donneacute apregraves le 1er mars

FCneige = max jNsol ltNfin

Nfin 5 mm en EEN

Dureacutee du couvert de neige

Nombre de jours entre le deacutebut et la fin du couvert de neige

LDCneige = DCneige ndash FCneige

Maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige (EEN)

Lrsquoeacutequivalent en eau de lrsquoaccumulation maximale de neige

durant une anneacutee

EENmax = max(Pneige Densiteacuteneige)

Pneige = Preacutecipitations de neige

Densiteacuteneige = Densiteacute de la neige soit la masse de la neigevolume occupeacute

(souvent 10 aux stations)

22 Bioclimats

Une bonne information cartographique drsquoun territoire est un outil souvent indispensable

afin de proceacuteder agrave lrsquoameacutenagement de ce territoire et eacutevaluer ses capaciteacutes et sensibiliteacutes

eacutecologiques Au Queacutebec trois principales ressources sont disponibles agrave cette fin La

premiegravere est le cadre eacutecologique de reacutefeacuterence (CER) du ministegravere du Deacuteveloppement

durable de lrsquoEnvironnement et de la Lutte contre les changements climatiques

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 16

(MDDELCC) aussi communeacutement appeleacute le cadre eacutecologique du Queacutebec (CERQ1) Il srsquoagit

drsquoune classification cartographique fondeacutee principalement sur les formes de terrains sur

leur organisation spatiale et sur la configuration du reacuteseau hydrographique Ces variables

eacutecologiques sont dites permanentes crsquoest-agrave-dire qursquoelles ne changent pas ou tregraves peu

dans le temps La deuxiegraveme est le systegraveme hieacuterarchique de classification eacutecologique du

territoire du MFFP (httpswwwmffpgouvqccaforetsinventaireinventaire-zones-

cartejsp) Cette cartographie deacutetaille les diffeacuterentes zones de veacutegeacutetation du territoire

queacutebeacutecois

Une troisiegraveme ressource particuliegraverement utile pour la planification du territoire est la

cartographie des bioclimats du Queacutebec (Gerardin et McKenney 2001) Il existe plusieurs

classifications mondiales des bioclimats celle utiliseacutee au Queacutebec est baseacutee sur la meacutethode

de Litynski (1988) fondeacutee sur la tempeacuterature moyenne annuelle (C) les preacutecipitations

totales annuelles (mm) et la dureacutee de la saison de croissance (jours) Une seule

cartographie des bioclimats du Queacutebec a eacuteteacute effectueacutee jusqursquoici soit en 2001 par Gerardin

et McKenney2 Cet exercice reposait sur une interpolation spatiale de donneacutees

climatiques des stations meacuteteacuteorologiques du MDDELCC pour la peacuteriode 1966-1996

Gerardin et McKenney ont en premier lieu effectueacute une cateacutegorisation du climat

queacutebeacutecois baseacutee sur neuf variables climatiques reacutesultant en une classification en 15

reacutegions climatiques (figure 2) Agrave la suite de cette classification un regroupement a eacuteteacute

effectueacute agrave lrsquoaide de trois variables climatiques selon la classification mondiale de Litynski

reacutesultant en un deacutecompte final de 12 classes preacutesenteacutees en haut agrave gauche sur la figure 2

La reacutevision de la carte des bioclimats dans le cadre du preacutesent projet permettra non

seulement drsquoactualiser la classification avec une information climatique plus reacutecente

tenant compte de lrsquoeacutevolution du climat (1981-2010) mais aussi drsquoinclure de nouvelles

sources de donneacutees qui pourraient permettre de raffiner la distribution des bioclimats

1 Pour en savoir plus sur le CER voir le site httpwwwmddelccgouvqccabiodiversitecadre-ecologiquerapportscer_partie_1pdf 2 Pour en savoir plus sur la classification climatique du Queacutebec voir le site httpwwwmddelccgouvqccachangementsclassification

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 17

Quatre bioclimats sont identifieacutes pour la reacutegion agrave lrsquoeacutetude au nord du 55deg La zone la plus

au nord est caracteacuteriseacutee par des tempeacuteratures polaires (-94 agrave -60 degC) un reacutegime de

preacutecipitations semi-aride (250 agrave 469 mm) et une saison de croissance tregraves courte (90 agrave

119 jours) La zone la plus au sud du Nunavik est caracteacuteriseacutee par des tempeacuteratures

subpolaires froides (-59 agrave -15 degC) par des preacutecipitations modeacutereacutees (470 agrave 799 mm) et

par une saison de croissance tregraves courte (90 agrave 119 jours) La troisiegraveme zone qui se situe

dans la portion est de la zone drsquoeacutetude en bordure avec le Labrador est caracteacuteriseacutee par

des tempeacuteratures polaires (-94 agrave -60 degC) par un reacutegime de preacutecipitations modeacutereacutees (470

agrave 799 mm) et par une saison de croissance courte (120 agrave 149 jours)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 18

Figure 2 Classification climatique du Queacutebec tireacutee de Gerardin et McKenney (2001) Notez que bien que la carte preacutesente 15 classes ces classes ont eacuteteacute regroupeacutees en 12 reacutegions climatiques selon la classification mondiale de Litynski

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 19

CHAPITRE 3 MEacuteTHODOLOGIE

31 Peacuteriode seacutelectionneacutee pour le climat de reacutefeacuterence

La peacuteriode de temps retenue dans cette eacutetude pour deacutecrire le climat de reacutefeacuterence du

Nunavik va de 1981 agrave 2010 Ce choix deacutecoule en partie du fait que les donneacutees de

reacuteanalyses seacutelectionneacutees ne sont disponibles qursquoagrave compter de 1979 (tableau 2) De plus

cette peacuteriode repreacutesente lrsquohorizon temporel sur lequel les normales climatiques sont

maintenant calculeacutees selon les recommandations de lrsquoOrganisation Meacuteteacuteorologique

Mondiale (OMM) Elle est par exemple utiliseacutee par le MDDELCC pour cartographier les

normales climatiques du Queacutebec qui sont disponibles en ligne sur le site de surveillance

du climat (httpwwwmddelccgouvqccaclimatnormales )

32 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash tempeacuteratures et preacutecipitations

Le premier objectif de ce projet eacutetait drsquoeacutevaluer la pertinence et lrsquoutiliteacute des diffeacuterents jeux

de donneacutees disponibles sur la reacutegion du Nunavik Les jeux de donneacutees diffegraverent entre

autres par leurs reacutesolutions temporelles et spatiales et certaines drsquoentre elles pouvaient

srsquoaveacuterer moins inteacuteressantes pour une analyse du climat sur le nord du Queacutebec De plus

la repreacutesentativiteacute des donneacutees par rapport aux stations drsquoobservations nrsquoest pas

forceacutement eacutequivalente et elle se devait drsquoecirctre eacutevalueacutee agrave la piegravece La seacutelection finale des

jeux de donneacutees pour lrsquoanalyse et la cartographie des indicateurs srsquoest faite en deux

grandes eacutetapes

321 Reacutesolution et vintage des jeux de donneacutees

Premiegraverement les donneacutees sur des grilles ayant des tuiles de plus de 100 km de cocircteacute ont

eacuteteacute eacutelimineacutees puisqursquoune telle reacutesolution geacutenegravere seulement deux ou trois tuiles sur la

reacutegion agrave lrsquoeacutetude ce qui srsquoavegravere tregraves peu avantageux comparativement aux jeux de donneacutees

agrave plus fine reacutesolution Cette eacutetape a conduit agrave lrsquoeacutelimination des donneacutees interpoleacutees

suivantes GPCP v2 HadCRUT3v CRUTEM4v GISTEMP ainsi que des reacuteanalyses NCEP2 et

20CR Deuxiegravemement la seacuterie GPCCv6 qui nrsquooffre que des donneacutees de preacutecipitations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 20

mensuelles a aussi eacuteteacute retireacutee compte tenu du faible nombre drsquoindices climatiques

drsquointeacuterecirct pouvant ecirctre calculeacutes avec ces donneacutees

Suite agrave ce premier tri nous avons retrancheacute les donneacutees de reacuteanalyses provenant

drsquoanciennes versions Ce faisant la seacuterie NARR a eacuteteacute eacutelimineacutee car elle est maintenant

remplaceacutee par la seacuterie CFSR On note que le jeu de donneacutees NCEP2 deacutejagrave eacutelimineacute agrave cause

de sa reacutesolution spatiale est aussi doreacutenavant remplaceacute par CFSR Le jeu de donneacutees

ERA40 est aussi eacutelimineacute puisqursquoil repreacutesente une version anteacuterieure agrave la seacuterie ERA-Interim

et qursquoil offre une couverture de donneacutees plus discontinue ainsi qursquoune reacutesolution

grossiegravere lorsque compareacute agrave la version plus reacutecente (Rapaic et al 2015) Enfin le jeu de

donneacutees JRA25 a eacuteteacute remplaceacute par une version plus reacutecente soit JRA55

322 Validation avec les donneacutees aux stations

Lrsquoeacutetape finale de seacutelection des jeux de donneacutees consistait agrave valider chacun des jeux de

donneacutees avec les donneacutees aux stations meacuteteacuteorologiques du reacuteseau CLIMATOLOGIE du

MDDELCC

Pour cette comparaison des donneacutees quotidiennes de tempeacuteratures et de preacutecipitations

eacutetaient disponibles pour 46 stations (figure 3) Parmi cet ensemble les donneacutees de quatre

stations sont partageacutees avec Environnement Canada et sont utiliseacutees pour construire les

fichiers de donneacutees interpoleacutees (ex CANDGRD et NRCan) Par conseacutequent elles ne

peuvent pas ecirctre consideacutereacutees indeacutependantes de ces jeux de donneacutees et ecirctre utiliseacutees

comme critegravere de validation

Bien que les donneacutees quotidiennes de 42 stations meacuteteacuteorologiques demeuraient

disponibles plusieurs seacuteries nrsquoeacutetaient pas complegravetes et ne couvraient pas neacutecessairement

les mecircmes anneacutees Des critegraveres de seacutelection ont ducirc ecirctre imposeacutes afin de trouver des seacuteries

aux stations dites laquovalidesraquo Le premier critegravere consistait agrave conserver uniquement les

anneacutees ayant moins de 20 de donneacutees manquantes pour une peacuteriode drsquoenregistrement

annuelle Ensuite une seacuterie valide a eacuteteacute deacutefinie comme une seacuterie ayant au moins dix

anneacutees valides qursquoelles soient conseacutecutives ou non et qui recoupaient les anneacutees

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 21

disponibles pour les diffeacuterents jeux de donneacutees Le but eacutetait de maximiser le nombre de

seacuteries aux stations qui pouvait ecirctre utiliseacute pour la validation La reacutesultante est donc un

ensemble de stations ayant des seacuteries valides speacutecifiques agrave chacun des jeux de donneacutees

interpoleacutees et de reacuteanalyses En effet le nombre de seacuteries valides nrsquoest pas

neacutecessairement le mecircme pour chacune des stations et il diffegravere aussi deacutependamment du

jeu de donneacutees avec lequel les seacuteries valides sont compareacutees

Une fois les seacuteries valides obtenues elles ont eacuteteacute compareacutees au point de grille le plus pregraves

pour chacun des jeux de donneacutees alternatives Trois indicateurs couramment utiliseacutes pour

comparer des donneacutees de stations agrave des donneacutees alternatives ont eacuteteacute calculeacutes Le premier

est le coefficient de correacutelation (r) le deuxiegraveme est lrsquoerreur quadratique moyenne (Root

Mean Square Error RMSE) et le troisiegraveme est lrsquoeacutecart-type normaliseacute soit lrsquoeacutecart-type du

jeu de donneacutees diviseacute par lrsquoeacutecart-type des donneacutees stations (σjeuσstation) Les

comparaisons sont faites agrave partir des valeurs de tempeacuteratures et de preacutecipitations

mensuelles moyennes

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 22

Figure 3 Distribution des 46 stations du reacuteseau MDDELCC disponibles dans la reacutegion agrave lrsquoeacutetude Seules les stations indeacutependantes en vert sont utiliseacutees pour la validation

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 23

33 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash couvert de neige

Lrsquoanalyse des bases de donneacutees du couvert nival nrsquoa pas suivi exactement la mecircme

meacutethodologie que celle utiliseacutee pour les donneacutees de tempeacuteratures et de preacutecipitations

Le premier tri baseacute sur la reacutesolution spatiale et temporelle des jeux de donneacutees est resteacute

le mecircme Ce processus a permis drsquoeacuteliminer la seacuterie NCEP disponible sur une grille de

200 km De plus les seacuteries B2003 HQ et CMC (snow depth analysis) ont eacuteteacute eacutelimineacutees ducirc

au manque de donneacutees sur la peacuteriode de reacutefeacuterence agrave lrsquoeacutetude

Lrsquoeacutetape consistant agrave comparer les jeux de donneacutees sur grille aux donneacutees aux stations nrsquoa

pas eacuteteacute effectueacutee pour le couvert de neige car il a eacuteteacute deacutemontreacute que ce dernier est

beaucoup trop heacuteteacuterogegravene sur le territoire (Mudryk et al 2015) Autrement dit une

valeur agrave une station ne peut repreacutesenter adeacutequatement une valeur moyenneacutee sur un

point de grille car lrsquoaccumulation de neige peut varier de faccedilon tregraves importante sur

quelques megravetres La validation des donneacutees sur grille devrait ainsi reposer sur plusieurs

mesures agrave lrsquointeacuterieur drsquoun point de grille chose impossible dans le cas preacutesent

De plus dix stations de reacuteseau du MDDELCC offraient des donneacutees de neige sur le

territoire agrave lrsquoeacutetude Par contre de ces dix stations seulement deux stations avaient des

seacuteries disponibles qui 1) correspondaient aux mecircmes anneacutees que celles disponibles dans

les jeux de donneacutees Liston-Hiemstra et Brown-Derksen et 2) remplissaient les critegraveres de

donneacutees valides eacutetablies soit de conserver uniquement les anneacutees ayant moins de 20

de donneacutees manquantes pour une peacuteriode drsquoenregistrement annuelle et de deacutefinir une

seacuterie valide comme ayant au moins dix anneacutees valides Il eacutetait par conseacutequent tregraves difficile

de valider les jeux de donneacutees avec les donneacutees aux stations

Mudryk et al (2015) propose cependant une autre approche adopteacutee ici qui consiste agrave

comparer les reacuteanalyses entre elles afin drsquoeacutevaluer leurs similitudes et les eacutecarts entre leurs

valeurs respectives Ceci permet drsquoeacuteliminer les reacuteanalyses qui preacutesentent des eacutecarts trop

importants face aux autres On obtient au final un ensemble de jeux de donneacutees pouvant

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 24

ecirctre utiliseacute pour caracteacuteriser la neige sur le territoire Il faut toutefois noter que faute

drsquoobservations terrains suffisantes lrsquoaccord entre les jeux de donneacutees ne veut pas

forceacutement dire qursquoils repreacutesentent plus adeacutequatement la reacutealiteacute

La comparaison entre les jeux de donneacutees conserveacutes de la liste drsquoorigine (GlobSnow

MERRA ERA-Interim CFSR Brown-Derksen et Liston-Hiemstra) a eacuteteacute effectueacutee en

analysant les seacuteries temporelles annuelles des quatre indicateurs climatiques relieacutes agrave la

neige choisis pour ce projet soit lrsquoeacutequivalent en eau de la neige le deacutebut la fin et la dureacutee

de lrsquoenneigement Les seacuteries temporelles de ces variables sont compareacutees pour les

diffeacuterentes reacutegions bioclimatiques identifieacutees agrave travers ce projet (voir sections 35 et 44)

Lrsquoagreacutegation spatiale des donneacutees a eacuteteacute faite parce que la qualiteacute des bases de donneacutees

de neige est tregraves heacuteteacuterogegravene dans le nord Il faut rappeler que les reacuteanalyses assimilent

les donneacutees aux stations et que celles-ci sont tregraves rares sur lrsquoextrecircme nord du territoire

(voir section 11) En analysant les jeux de donneacutees par bioclimats il nous eacutetait possible

de mieux eacutevaluer lrsquoampleur de ce problegraveme

34 Formats de preacutesentation des indicateurs climatiques

341 Cartographie

Un des livrables principaux de ce projet eacutetait la production de cartes pour les indicateurs

climatiques drsquointeacuterecirct Lrsquointerpolation des indicateurs a eacuteteacute faite sur une grille commune

de 50 km un compromis adeacutequat entre les reacutesolutions des jeux de donneacutees retenus

Suite agrave une consultation aupregraves des membres du comiteacute de suivi du projet il a eacuteteacute deacutecideacute

que les cartes preacutesenteraient les moyennes des jeux de donneacutees seacutelectionneacutes Afin

drsquoillustrer les marges drsquoerreur autour de la moyenne nous preacutesentons aussi des cartes

des eacutecarts-types entre les jeux de donneacutees Il faut noter que lrsquoajout des cartes drsquoeacutecarts-

types a fait lrsquoobjet de nombreuses discussions avec le comiteacute de suivi Il est clair que cette

information peut paraicirctre complexe par contre il nous apparaissait primordial de

preacutesenter les divergences entre les jeux de donneacutees afin de bien appreacutecier lrsquoincertitude

associeacutee aux cartes produites

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 25

Les cartes ont eacuteteacute preacutepareacutees selon les recommandations de la direction geacuteneacuterale de

lrsquoinformation geacuteographique du Ministegravere de lrsquoEacutenergie et des Ressources naturelles

(MERN) Toutes les donneacutees ayant servi agrave produire les cartes du projet ont eacuteteacute transfeacutereacutees

au MFFP ainsi qursquoau MERN sous forme de fichiers SIG

342 Tableau synthegravese et seacuteries temporelles

En compleacutement aux cartes produites dans le projet un tableau synthegravese ainsi que des

figures preacutesentant les valeurs annuelles des variables et indicateurs climatiques ont eacuteteacute

preacutepareacutes Le tableau synthegravese collige les reacutesultats de tous les indicateurs pour lrsquoensemble

de la reacutegion agrave lrsquoeacutetude et donne une vue drsquoensemble du climat de lrsquohorizon 1981-2020 au

nord du 55deg Pour chaque indice climatique le tableau preacutesente une moyenne des jeux

de donneacutees seacutelectionneacutes ainsi que lrsquoeacutecart-type entre les jeux de donneacutees Quant aux

figures elles illustrent les valeurs annuelles des indicateurs climatiques moyenneacutees sur la

reacutegion agrave lrsquoeacutetude et ce pour chaque jeu de donneacutees moyenneacutees Ces figures permettent

drsquoappreacutecier la variabiliteacute interannuelle ainsi que lrsquoeacutevolution des indicateurs dans le temps

35 Distribution des bioclimats

La distribution des bioclimats est revue par le preacutesent projet afin de tenir compte des

donneacutees climatiques plus reacutecentes et permettant potentiellement de mieux caracteacuteriser

les patrons spatiaux du climat nordique queacutebeacutecois Bien qursquoune autre classification

climatique mondiale aurait pu ecirctre utiliseacutee pour revoir la distribution des bioclimats du

Queacutebec soit celle de Koumlppen-Geiger (par exemple Kottek et al 2006) il a eacuteteacute jugeacute plus

pertinent de revoir les bioclimats du Queacutebec en utilisant la classification de Litynski

utiliseacutee par Gerardin et McKenney (2001) (figure 2) Cette derniegravere offre lrsquoavantage de

tenir compte de variables de type plus biologique ou eacutecologique comme la longueur de la

saison de croissance un eacuteleacutement jugeacute important dans la planification territoriale De plus

la conservation de la meacutethode anteacuterieure permettra de comparer plus facilement la

nouvelle distribution avec la preacuteceacutedente

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 26

La meacutethodologie adopteacutee par Litynski (1988) est fondeacutee sur trois variables et indicateurs

climatiques soit la tempeacuterature moyenne annuelle les preacutecipitations totales annuelles

et la longueur de la saison de croissance Les cateacutegories utiliseacutes sont les mecircmes que celles

preacutesenteacutees agrave la figure 2 et repris au tableau 6

Les bases de donneacutees utiliseacutees sont celles deacutecrites agrave la section 31 La cartographie

individuelle des trois variables drsquointeacuterecirct est reacutealiseacutee sur une grille de 50 km de cocircteacute (tel

qursquoexpliqueacute agrave la section 341) Une classe de tempeacuterature de preacutecipitation et de saison

de croissance est ensuite attribueacutee agrave chaque point de grille selon les valeurs preacutesenteacutees

au tableau 6

Tableau 6 Caracteacuteristiques sommaires de la classification de Litynski (tireacutees de Gerardin et McKenney 2001)

Tempeacuterature (C) Preacutecipitation (mm) Saison de croissance (jours)

P polaire -94 agrave -60 SA semi-aride 250 agrave 469 TC tregraves courte

90 agrave 119

SpF subpolaire froide

-59 agrave -15 M modeacutereacutee 470 agrave 799 C courte 120 agrave 149

Sp subpolaire -14 agrave 19 SH subhumide

800 agrave 1359 M moyenne 150 agrave 179

SpD subpolaire douce

20 agrave 45 H humide gt1360 L longue 180 agrave 209

M modeacutereacutee 46 agrave 66

CHAPITRE 4 REacuteSULTATS

41 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash tempeacuteratures et preacutecipitations

Les figures 4 et 5 preacutesentent les reacutesultats de validation entre les donneacutees aux stations du

MDDELCC et les jeux de donneacutees alternatives Chaque ligne de couleur repreacutesente la

comparaison entre une seacuterie valide drsquoune station indeacutependante et la seacuterie du point de

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 27

grille le plus pregraves tireacute du jeu de donneacutees alternatives les lignes noires repreacutesentent la

combinaison parfaite (correacutelation de 1 RMSE de 0 et eacutecart-type normaliseacute de 1)

Pour les tempeacuteratures mensuelles moyennes (figure 4) les comparaisons entre les huit

jeux de donneacutees soit interpoleacutees ou de reacuteanalyses sont sensiblement similaires En effet

plusieurs lignes de couleurs se retrouvent tregraves pregraves (sinon par-dessus) la ligne noire de

correacutelation parfaite Il nrsquoy a que quelques stations ougrave les erreurs (RMSE) sont plus eacuteleveacutees

les correacutelations sont plus faibles et lrsquoeacutecart-type normaliseacute est plus petit (une indication

que le jeu de donneacutees sous-estime la variance) ou plus grand (une indication que le jeu

de donneacutees surestime la variance) Toutefois il faut noter que le nombre de stations

indeacutependantes ayant des seacuteries valides pour cette variable est tregraves faible il varie entre

n=6 et n=8

Pour les preacutecipitations mensuelles moyennes (figure 5) les similitudes entre les donneacutees

aux stations du MDDELCC et les jeux de donneacutees alternatives sont moins eacuteleveacutees tel que

le montrent les plus faibles correacutelations les plus grandes erreurs RMSE et le plus grand

nombre drsquoeacutecarts normaliseacutes qui diffegravere de 1 Ceci nrsquoest pas tregraves surprenant eacutetant donneacute

que les preacutecipitations preacutesentent geacuteneacuteralement une plus grande variabiliteacute spatiale que

les tempeacuteratures En drsquoautres mots la similitude entre les preacutecipitations agrave une station et

les preacutecipitations moyenneacutees sur une tuile relativement grande ne peut pas ecirctre tregraves

eacuteleveacutee Les quatre jeux de donneacutees interpoleacutees preacutesentent de plus grandes variations

dans les valeurs RMSE que les quatre reacuteanalyses Ces variations plus importantes

suggegraverent que pour certaines stations les valeurs interpoleacutees sont bonnes (similaires aux

valeurs observeacutees) tandis que pour drsquoautres elles sont mauvaises (diffeacuterentes des valeurs

observeacutees) Drsquoun autre cocircteacute les RMSE des jeux des reacuteanalyses preacutesentent de plus faibles

variations une indication que la similitude entre les donneacutees aux stations et les points de

grille est toujours sensiblement la mecircme

Plusieurs points sont agrave consideacuterer afin de seacutelectionner les jeux de donneacutees

Premiegraverement la figure 4 indique qursquoen geacuteneacuteral les jeux de donneacutees interpoleacutees et les

reacuteanalyses repreacutesentent tregraves bien les tempeacuteratures observeacutees Il nrsquoest pas possible agrave

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 28

partir de cette analyse de favoriser ou drsquoeacuteliminer un jeu de donneacutees de lrsquoensemble Par

contre la validation sur les preacutecipitations reacutevegravele que les reacuteanalyses offrent un certain

avantage eacutetant donneacute leur plus grande similitude avec les donneacutees de stations

indeacutependantes (figure 5) De plus il faut consideacuterer que la grande majoriteacute des

indicateurs drsquointeacuterecirct (sauf les tempeacuteratures et preacutecipitations mensuelles tableau 5)

requiegraverent des donneacutees climatiques quotidiennes pour leur calcul Or trois des jeux de

donneacutees interpoleacutees soit CANGRD CRU TS31 et Willmott-Matsuura nrsquooffrent que des

donneacutees mensuelles Consideacuterant de surcroicirct la faible performance de ces jeux de

donneacutees lorsqursquoon les compare aux stations indeacutependantes il a eacuteteacute deacutecideacute drsquoeacuteliminer ces

jeux de donneacutees mecircme pour la caracteacuterisation des tempeacuteratures et des preacutecipitations

mensuelles Lrsquoinclusion ou non du jeu de donneacutees RNCan eacutetait plus incertain et lrsquoopinion

du comiteacute de suivi a eacuteteacute sondeacutee lors drsquoune reacuteunion en date du 11 juin 2015 Il a alors eacuteteacute

deacutecideacute drsquoeacuteliminer cette seacuterie eacutetant donneacute entre autres sa faible performance avec les

preacutecipitations et de ne conserver que les quatre reacuteanalyses pour bacirctir le climat de

reacutefeacuterence pour ce projet

42 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash couvert de neige

La comparaison entre les reacuteanalyses disponibles pour le couvert de neige a eacuteteacute effectueacutee

pour les reacutegions bioclimatiques identifieacutees agrave la figure 21 Nous preacutesentons ici les reacutesultats

des quatre plus grandes reacutegions sur le territoire agrave lrsquoeacutetude bien que toutes les analyses

soient disponibles dans le tome 2 du rapport

Les figures 6 agrave 9 preacutesentent une comparaison entre les seacuteries temporelles de sept

reacuteanalyses en termes du maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige (EEN) ainsi que du

deacutebut de la fin et de la dureacutee de lrsquoenneigement On remarque premiegraverement un plus

grand consensus entre les bases de donneacutees pour lrsquoeacutequivalent en eau de la neige et pour

le deacutebut de la peacuteriode drsquoenneigement que pour la fin et la dureacutee de lrsquoenneigement et ce

pour toutes les reacutegions On note aussi que le choix final drsquoun jeu de donneacutees sur la neige

baseacute sur lrsquoanalyse de ces courbes nrsquoest pas simple Sans donneacutees drsquoobservations il est en

effet tregraves difficile de faire une validation Par conseacutequent il faut comprendre que le choix

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 29

de conserver ou drsquoeacuteliminer lrsquoune ou lrsquoautre des bases de donneacutees srsquoest fait parfois de

faccedilon quelque peu subjective avec lrsquoappui de Ross Brown un expert sur ce sujet

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 30

Figure 4 Validation des donneacutees alternatives de tempeacuteratures mensuelles moyennes avec les donneacutees aux stations du MDDELCC Le lsquonrsquo indique le nombre de seacuteries observeacutees valides pour chaque jeu de donneacutees alternatives

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 31

Figure 5 Validation des donneacutees alternatives de preacutecipitations mensuelles moyennes avec les donneacutees aux stations du MDDELCC Le lsquonrsquo indique le nombre de seacuteries observeacutees valides pour chaque jeu de donneacutees alternatives

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 32

La premiegravere base de donneacutees agrave ecirctre eacutelimineacutee est la base ERA-Interim qui nrsquooffre aucune

variabiliteacute dans le maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige particuliegraverement pour les

reacutegions plus au nord En drsquoautres mots cette reacuteanalyse produit essentiellement la mecircme

valeur en EEN pour chacune des anneacutees entre 1981 et 2010 La base de donneacutees CFSR est

aussi eacutecarteacutee de la liste eacutetant donneacute lrsquouniformiteacute et la faiblesse des valeurs drsquoEEN qursquoelle

produit Une troisiegraveme seacuterie agrave ecirctre eacutelimineacutee est JRA55 car les valeurs de EEN produites

pour les 15 premiegraveres anneacutees agrave lrsquoeacutetude sont beaucoup trop eacuteleveacutees particuliegraverement

pour les 2 reacutegions les plus au nord La base de donneacutees GlobSnow est aussi retrancheacutee

parce qursquoelle ne reproduit pas adeacutequatement le deacutebut de lrsquoenneigement reacutesultant en des

valeurs aberrantes de la dureacutee du couvert de neige Ce problegraveme avait deacutejagrave eacuteteacute identifieacute

par Takala et al (2011) au Canada

Ces choix ont donc conduit agrave un ensemble de trois bases de donneacutees du couvert de neige

soit MERRA Liston-Hiemstra et Brown-Derksen Cependant tel que preacuteciseacute agrave la

section 21 la base de donneacutees Liston-Hiemstra utilise les donneacutees MERRA afin de piloter

un modegravele de neige il eacutetait donc reacutepeacutetitif drsquoinclure les deux jeux de donneacutees drsquoautant

plus que lrsquoeacutetude de Liston et Hiemstra (2011) suggegravere que les valeurs de leur modegravele de

neige sont beaucoup plus reacutealistes que celles de MERRA

Par conseacutequent seules les bases de donneacutees Liston-Hiemstra et Brown-Derksen sont

retenues pour produire les cartes de couvert de neige sur le territoire Dans ce cas au lieu

de preacutesenter la moyenne des deux seacuteries et les eacutecarts-types nous preacutesenterons plutocirct les

deux jeux de donneacutees seacutepareacutement

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 33

Figure 6 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion au nord approximativement du 59deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 34

Figure 7 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 58deg et 59deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 35

Figure 8 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 56deg et 58deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 36

Figure 9 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 55deg et 56deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 37

43 Description du climat du passeacute reacutecent au Nunavik

La section qui suit preacutesente un reacutesumeacute de lrsquoanalyse des indicateurs climatiques qui ont

eacuteteacute calculeacutes agrave lrsquoaide des donneacutees alternatives seacutelectionneacutees Le tableau 5 permet de

constater qursquoun grand nombre drsquoindicateurs climatiques sont agrave lrsquoeacutetude et de surcroicirct

plusieurs drsquoentre eux doivent ecirctre preacutesenteacutes sur une base mensuelle La cartographie de

tous ces indicateurs a conduit agrave la production drsquoun total de 121 cartes auxquelles

srsquoajoutent des figures preacutesentant les seacuteries temporelles Eacutetant donneacute qursquoil ne serait pas

utile de deacutecrire ici toutes ces figures la section qui suit preacutesente une synthegravese des

reacutesultats Les tableaux 7a et 7 b preacutesenteacutes offrent drsquoabord un sommaire de tous les

indicateurs climatiques puis les figures 10 agrave 20 preacutesentent la distribution spatiale des trois

indicateurs utiliseacutes pour lrsquoanalyse des bioclimats soit les tempeacuteratures annuelles les

preacutecipitations annuelles et longueur de la saison de croissance ainsi que les degreacutes-jours

de croissance et quelques indices relieacutes au couvert de neige Lrsquoensemble des cartes et

figures produites pour ce projet sont disponibles dans le Tome 2 qui accompagne le

preacutesent rapport

Rappelons que toutes les donneacutees ayant servi agrave produire les cartes preacutesenteacutees dans cette

section et dans le Tome 2 ont eacuteteacute transfeacutereacutees au MFFP ainsi qursquoau MERN sous forme de

fichiers SIG

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 38

Tableau 7a Synthegravese des indicateurs climatiques agrave lrsquoeacutetude calculeacutes agrave partir des variables de tempeacuteratures et de preacutecipitations Les valeurs repreacutesentent la moyenne des quatre reacuteanalyses moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave de 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 lrsquoeacutecart-type de lrsquoensemble est donneacute entre parenthegraveses

Peacuteriode Tempeacuteratures moyennes (degC)

Nombre de cycles de gel-

deacutegel

Degreacutes-jours de gel

Degreacutes-jours de deacutegel

Degreacutes-jours de croissance

Annuel -54 (plusmn02) 580 (plusmn36) 30649 (plusmn992) 11957 (plusmn405) 5666 (plusmn284)

Janvier -245 (plusmn07) 01 (plusmn01) 7501 (plusmn180) 00 (plusmn00) 00 (plusmn00)

Feacutevrier -235 (plusmn04) 04 (plusmn01) 6483 (plusmn170) 01 (plusmn01) 00 (plusmn00)

Mars -172 (plusmn05) 16 (plusmn04) 5125 (plusmn218) 04 (plusmn04) 00 (plusmn00)

Avril -80 (plusmn05) 77 (plusmn17) 2337 (plusmn190) 59 (plusmn40) 04 (plusmn03)

Mai 01 (plusmn02) 147 (plusmn12) 619 (plusmn41) 754 (plusmn70) 246 (plusmn26)

Juin 72 (plusmn04) 81 (plusmn05) 21 (plusmn07) 2295 (plusmn96) 1070 (plusmn52)

Juillet 113 (plusmn03) 04 (plusmn01) 00 (plusmn00) 3582 (plusmn82) 2058 (plusmn80)

Aoucirct 102 (plusmn03) 05 (plusmn01) 00 (plusmn00) 3242 (plusmn114) 1720 (plusmn109)

Septembre 52 (plusmn01) 72 (plusmn06) 23 (plusmn04) 1662 (plusmn88) 530 (plusmn59)

Octobre -09 (plusmn04) 133 (plusmn04) 586 (plusmn93) 344 (plusmn56) 38 (plusmn12)

Novembre -83 (plusmn09) 34 (plusmn07) 2503 (plusmn262) 14 (plusmn07) 00 (plusmn00)

Deacutecembre -177 (plusmn09) 06 (plusmn02) 5452 (plusmn262) 01 (plusmn01) 00 (plusmn00)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 39

Peacuteriode Preacutecipitations totales (mm)

Preacutecipitations liquides (mm)

Preacutecipitations solides (mm)

Fraction de neige

Annuel 7506 (plusmn1316) 4330 (plusmn568) 3176 (plusmn790) 420 (plusmn36)

Janvier 330 (plusmn67) 00 (plusmn00) 330 (plusmn67) 999 (plusmn01)

Feacutevrier 281 (plusmn58) 02 (plusmn01) 279 (plusmn58) 995 (plusmn03)

Mars 387 (plusmn92) 08 (plusmn05) 380 (plusmn93) 978 (plusmn15)

Avril 455 (plusmn137) 62 (plusmn28) 394 (plusmn135) 865 (plusmn71)

Mai 583 (plusmn130) 307 (plusmn52) 276 (plusmn88) 460 (plusmn59)

Juin 729 (plusmn80) 692 (plusmn60) 37 (plusmn21) 48 (plusmn23)

Juillet 853 (plusmn83) 852 (plusmn83) 01 (plusmn01) 01 (plusmn01)

Aoucirct 933 (plusmn117) 932 (plusmn117) 00 (plusmn00) 00 (plusmn00)

Septembre 1022 (plusmn153) 974 (plusmn146) 49 (plusmn14) 47 (plusmn12)

Octobre 819 (plusmn154) 445 (plusmn93) 375 (plusmn82) 464 (plusmn57)

Novembre 668 (plusmn156) 51 (plusmn21) 617 (plusmn149) 922 (plusmn35)

Deacutecembre 446 (plusmn100) 06 (plusmn03) 40 (plusmn100) 990 (plusmn07)

Saison de croissance

Saison sans gel

Peacuteriode ougrave la tempeacuterature

oscille autour de 0 degC agrave lrsquoautomne

Peacuteriode ougrave la tempeacuterature

oscille autour de 0 degC agrave au

printemps

Deacutebut 08-Juin (plusmn19) 07-Juin (plusmn11) 01-Oct (plusmn14) 29-Avr (plusmn17)

Fin 10-Oct (plusmn19) 01-Oct (plusmn14) 26-Oct (plusmn15) 07-Juin (plusmn11)

Longueur (jours)

1242 (plusmn16) 1160 (plusmn12) 263 (plusmn07) 400 (plusmn21)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 40

Tableau 7 b Synthegravese des indicateurs climatiques relieacutes au couvert nival Les valeurs repreacutesentent la moyenne des jeux de donneacutees moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave du 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 Lrsquoeacutecart-type nrsquoest pas calculeacute eacutetant donneacute qursquoil nrsquoy a que deux jeux de donneacutees

Liston-Hiemstra Brown-Dersken

Max ENN 2621 1642

Deacutebut 24-sept 28-sept

Fin 31-mai 09-juin

Longueur (jours)

2507 2554

431 Tempeacuterature annuelle moyenne

La tempeacuterature annuelle moyenne (figure 10) preacutesente un gradient nord-sud dans toutes

les reacuteanalyses avec des tempeacuteratures de lrsquoordre de -8 agrave -10 degC au nord du Nunavik et de

-2 agrave -4 degC au sud du territoire Les eacutecarts-types inter-reacuteanalyses sont geacuteneacuteralement tregraves

faibles sur lrsquoensemble du territoire une indication que les quatre reacuteanalyses preacutesentent

un consensus entre elles Lrsquoeacutecart-type tend toutefois agrave augmenter agrave proximiteacute des cocirctes

Le gradient de tempeacuterature et les faibles valeurs drsquoeacutecart-type inter-reacuteanalyses sont

geacuteneacuteraliseacutes aux valeurs de tempeacuteratures pour les douze mois de lrsquoanneacutee (Tome 2)

Lrsquoeacutevolution des tempeacuteratures moyennes (figure 11) montre une tendance geacuteneacuterale agrave la

hausse pour les tempeacuteratures annuelles et mensuelles sur le Nunavik entre 1981 et 2010

Tandis que certains mois preacutesentent une diminution des tempeacuteratures entre 1981 et

1990 par exemple pour le mois de feacutevrier tous les mois preacutesentent une augmentation

marqueacutee agrave partir de 1990

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 41

Figure 10 Le panneau du haut preacutesente la moyenne des tempeacuteratures moyennes annuelles (degC) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 42

Figure 11 Lrsquoeacutevolution des tempeacuteratures moyennes annuelles et mensuelles (degC) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 43

432 Preacutecipitations totales annuelles

Les preacutecipitations totales annuelles (figure 12) preacutesentent un gradient similaire aux

tempeacuteratures avec des valeurs plus eacuteleveacutees au sud de lrsquoordre de pregraves de 1000 mm et

de 450-500 mm au nord Les eacutecarts-types sont geacuteneacuteralement plus importants sur

lrsquoensemble du territoire mais particuliegraverement aux abords des Baies James et drsquoHudson

Ces variations entre les quatre reacuteanalyses ne sont pas tregraves surprenantes eacutetant donneacute la

plus grande variabiliteacute spatiale des preacutecipitations et la difficulteacute agrave simuler cette variable

lorsque compareacutee aux tempeacuteratures Ce gradient sud-nord des preacutecipitations totales est

geacuteneacuteraliseacute aux douze mois de lrsquoanneacutee (Tome 2) On note que les preacutecipitations totales

sont plus abondantes durant les mois drsquoeacuteteacute et drsquoautomne que durant les mois drsquohiver et

de printemps (Tome 2)

En ce qui a trait agrave lrsquoeacutevolution des preacutecipitations totales la figure 13 suggegravere une

augmentation des preacutecipitations annuelles sur lrsquoensemble du territoire pour la

peacuteriode 1981-2010 Il faut noter par contre que tel que discuteacute plus haut les valeurs

obtenues par les quatre reacuteanalyses divergent beaucoup plus que pour les tempeacuteratures

avec un eacutecart drsquoenviron 300 mm annuellement entre les deux reacuteanalyses les plus

diffeacuterentes Les tendances des valeurs mensuelles de preacutecipitations sont quant agrave elles plus

partageacutees avec certains mois affichant des augmentations tel que les mois de juillet agrave

deacutecembre tandis que les autres mois preacutesentent des changements plus variables entre

1981-2010

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 44

Figure 12 Le panneau du haut preacutesente la moyenne des preacutecipitations totales annuelles (mm) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 45

Figure 13 Lrsquoeacutevolution des preacutecipitations totales annuelles et mensuelles (mm) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 46

433 Longueur de la saison de croissance

La figure 14 illustre que la longueur de la saison de croissance atteint des valeurs plus

importantes au sud-est pregraves de la Baie James soit drsquoenviron 160 agrave 170 jours tandis que

la saison est beaucoup plus courte au nord avec des valeurs de lrsquoordre de 80 agrave 90 jours

Les eacutecarts-types sont faibles sur la majoriteacute du territoire sauf sur le pourtour de la baie

drsquoUngava ougrave les reacuteanalyses ne srsquoentendent pas aussi bien sur la longueur de la saison de

croissance

En ce qui concerne le deacutebut de la saison de croissance il survient environ 70 jours plus

tocirct dans le sud que dans le nord (figure 15) tandis que la fin peut arriver jusqursquoagrave environ

50 jours plus tard dans le sud qursquoau nord (figure 16)

La figure 17 illustre clairement lrsquoallongement de la saison de croissance sur le territoire

entre 1981 et 2010 (panneau du haut) ainsi que le devancement du deacutebut de la saison

(panneau du centre) et sa fin plus tardive (panneau du bas)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 47

Figure 14 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la longueur de la saison de croissance (jours) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2020 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 48

Figure 15 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date du deacutebut de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 49

Figure 16 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date de la fin de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 50

Figure 17 Lrsquoeacutevolution de la longueur du deacutebut et de la fin de la saison de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 51

434 Degreacutes-jours de croissance

La figure 18 illustre que le nombre de degreacutes-jours de croissance est plus important au

sud-est pregraves de la Baie James soit drsquoenviron 1600 agrave 2000 degreacutes-jours tandis que ce

nombre est beaucoup plus faible au nord avec des valeurs de lrsquoordre de 400 agrave 600 Les

eacutecarts-types sont faibles sur la majoriteacute du territoire sauf pour certains points de grille sur

le pourtour de la baie drsquoUngava ougrave les reacuteanalyses ne srsquoentendent pas aussi bien

Le nombre de degreacutes-jours de croissance augmente entre 1981 et 2010 sur une base

annuelle largement relieacute agrave des augmentations au printemps et en eacuteteacute (figure 19) On

remarque pour les mois drsquohiver une seule reacuteanalyse (ERA-Interim) donne des valeurs ce

qui peut influencer les eacutecarts-types preacutesenteacutes agrave la figure 18

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 52

Figure 18 Le panneau du haut preacutesente la moyenne du nombre annuel de degreacutes-jours de croissance calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 53

Figure 19 Lrsquoeacutevolution du nombre de degreacutes-jours annuel de de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 54

435 Couvert de neige

La figure 20 preacutesente le maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige (EEN mm) pour les

deux bases de donneacutees retenues On note premiegraverement des eacutecarts importants entre les

deux jeux de donneacutees un point bien illustreacute agrave la figure 22 La seacuterie Liston-Hiemstra

preacutesente des valeurs plus eacuteleveacutees et plus heacuteteacuterogegravenes sur le territoire avec des valeurs

entre 122-150 et 501-800 mm tandis que Brown-Derksen preacutesente des valeurs allant de

122-150 agrave 251-300 mm Par contre les deux deacutemontrent des taux drsquoEEN plus importants

dans la reacutegion montagneuse aux abords de Terre-Neuve-et-Labrador Ces diffeacuterences

limitent la confiance qui peut ecirctre accordeacutee agrave lrsquoune ou lrsquoautre de ces bases de donneacutees

Cependant lrsquoanalyse des preacutecipitations solides annuelles preacutesenteacutees dans le Tome 2

(figure A102) selon les quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) ajoute une

information compleacutementaire qui peut srsquoaveacuterer utile En effet cette figure suggegravere que les

preacutecipitations solides annuelles sur le territoire sont de lrsquoordre drsquoenviron 200 agrave 300 mm

sauf sur la reacutegion montagneuse agrave lrsquoest ougrave les valeurs peuvent atteindre 450 mm Ces

valeurs se rapprochent davantage de la base de donneacutees de Liston et Hiemstra que de

celles de Brown et Derksen

Les indicateurs lieacutes au deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement sont quant agrave elles plus

similaires entre les deux jeux de donneacutees (figures 21 et 22) une bonne indication qursquoil est

plus facile de preacutedire la preacutesence ou non de neige que la quantiteacute de neige en cas de

preacutesence

La figure 22 suggegravere que lrsquoeacutequivalent en eau de la neige a peu changeacute entre 1981 et 2010

tandis que la dureacutee du couvert nival a diminueacute Ce pheacutenomegravene est principalement lieacute agrave

une fin drsquoenneigement plus preacutecoce et moins agrave un deacutebut plus tardif

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 55

Figure 20 Le maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige (mm) calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 56

Figure 21 La dureacutee du couvert de neige (seuil de 1 mm) calculeacutee agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 57

Figure 22 Lrsquoeacutevolution du maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige du deacutebut de la fin et de la dureacutee de lrsquoenneigement calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra et de Brown-Derksen moyenneacutes pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 58

44 Bioclimats

Lrsquoanalyse des bioclimats baseacutee sur lrsquoensemble de donneacutees de reacuteanalyses seacutelectionneacutees

pour la peacuteriode 1981-2010 (figure 23) offre un portrait passablement diffeacuterent de celui

preacutesenteacute en 2001 par Gerardin et McKenney qui eacutetait quant agrave lui baseacute sur des donneacutees

drsquoobservations aux stations pour la peacuteriode 1966 agrave 1996 (chapitre 2)

Premiegraverement le niveau de raffinement de la nouvelle classification est plus eacuteleveacute ce qui

nrsquoest pas surprenant eacutetant donneacute que la premiegravere classification eacutetait baseacutee sur des

donneacutees de stations situeacutees principalement au sud du 50deg (Gerardin et McKenney 2001)

Par conseacutequent les donneacutees sur grille des reacuteanalyses offrent une information climatique

plus deacutetailleacutee sur le nord du Queacutebec

La figure 23 preacutesente sept cateacutegories pour la reacutegion au nord du 55deg (on note que les 2

autres cateacutegories preacutesenteacutees sur cette figure deacutecrivent une reacutegion au sud de la reacutegion agrave

lrsquoeacutetude) comparativement agrave quatre cateacutegories dans la classification originale Les grandes

reacutegions bioclimatiques sont sensiblement les mecircmes mais les nouvelles cateacutegories aident

agrave deacutecrire avec plus de preacutecision certains eacuteleacutements climatiques et topographiques

importants

Pour les tempeacuteratures annuelles moyennes le gradient nord-sud est sensiblement le

mecircme que sur la carte drsquoorigine avec une reacutegion subpolaire froide (-59 agrave -15 degC) plus au

sud et une reacutegion polaire (-94 agrave -60 degC) plus au nord Par contre la zone polaire est moins

eacutetendue comparativement agrave celle de Gerardin et McKenney tandis que la zone subpolaire

a pris de lrsquoexpansion au nord On note aussi une zone de tempeacuterature plus froide agrave la

limite ouest du territoire qui borde Terre-Neuve-et-Labrador Cette zone longe plusieurs

monts importants tels le Mont Iberville le Mont Jacques-Rousseau ainsi que les Collines

Hadegraves

Le gradient nord-sud est aussi preacutesent en termes de longueur de la saison de croissance

qui passe de courte au sud (120 agrave 149 jours) agrave tregraves courte au nord (90 agrave 119 jours) Un

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 59

gradient de court agrave tregraves court est aussi preacutesent agrave la frontiegravere de Terre-Neuve-et-Labrador

ougrave il y a un important gradient drsquoeacuteleacutevation

Le gradient de preacutecipitation preacutesente quant agrave lui une zone subhumide au sud caracteacuteriseacutee

par des preacutecipitations totales plus abondantes (800 agrave 1359 mm) tandis que la reacutegion plus

au nord est repreacutesenteacutee par des preacutecipitations modeacutereacutees (470 agrave 799 mm) Ces

preacutecipitations sont plus importantes que sur la carte drsquoorigine qui preacutesentait une zone

modeacutereacutee au sud et semi-aride au nord

Ce portrait des bioclimats deacutenote que les conditions sont particuliegraverement difficiles dans

le Nord queacutebeacutecois En effet environ 50 du territoire au nord du 55deg est compris dans

une zone consideacutereacutee polaire en termes de tempeacuterature ougrave la saison de croissance est

tregraves courte et ougrave les preacutecipitations sont modeacutereacutees

Ce nouveau redeacutecoupage des zones bioclimatiques pourrait influencer la reacutepartition des

zones de veacutegeacutetation du Queacutebec que le MPFP est aussi en processus de revoir

(httpswwwmffpgouvqccaforetsinventaireinventaire-zones-cartejsp)

Preacutesentement le territoire au nord du 55e parallegravele regroupe trois grandes zones soit le

domaine de la toundra forestiegravere (du 55e au 58e) le domaine de la toundra arctique

arbustive (du 58e au 61e) et le domaine de la toundra arctique herbaceacutee (au nord du 61e)

On note que ces trois zones sont caracteacuteriseacutees par une veacutegeacutetation de type arbustive et

que la limite nord de la plupart des arbres de la forecirct boreacuteale (sapin baumier pin gris) se

situe entre le 52e et 55e parallegravele mis agrave part pour lrsquoeacutepinette noire qui quant agrave elle est

preacutesente mais de faccedilon limiteacutee dans la toundra forestiegravere Lrsquoanalyse du climat de

reacutefeacuterence ainsi que la nouvelle cartographie des bioclimats laissent preacutesager que les zones

de veacutegeacutetation seraient appeleacutees agrave se deacuteplacer vers le nord

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 60

Figure 23 Classification des bioclimats eacutetablie sur la moyenne climatique de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFRS JRA55 MERRA) disponibles sur une grille de 50 km La classification suit les critegraveres eacutetablis par Litynski tels que preacutesenteacutes dans Gerardin et McKenney (2001)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 61

CHAPITRE 5 EacuteTAT DES CONNAISSANCES DrsquoAUTRES VARIABLES CLIMATIQUES

Le chapitre 5 preacutesente un eacutetat des connaissances tireacute de la litteacuterature pour trois

indicateurs importants pour le Nord queacutebeacutecois soit le vent les glaces marines et le

reacutegime hydrique Ces indicateurs de par le manque de donneacutees disponibles ou de leur

plus grande complexiteacute nrsquoont pas fait pas partie de la liste drsquoindicateurs prioriseacutes pour le

projet En effet leur eacutevaluation aurait requis une analyse plus approfondie et trop longue

pour ce projet Toutefois il a eacuteteacute possible de tirer profit de la revue de litteacuterature reacutealiseacutee

reacutecemment pour la publication de la Synthegravese des connaissances sur les changements

climatiques au Queacutebec (Ouranos 2015)

51 Les vents

Les vents pregraves de la surface sont mesureacutes aux stations meacuteteacuteorologiques par des

aneacutemomegravetres situeacutes agrave 10 megravetres de hauteur Malheureusement la faible densiteacute des

reacuteseaux au Queacutebec limite grandement la compreacutehension de cette variable complexe

Puisque le vent est grandement influenceacute par des processus tregraves locaux le vent mesureacute

nrsquoest repreacutesentatif que des environs immeacutediats de la station ce qui en complique

lrsquointerpolation pour des fins de cartographie et drsquoanalyse agrave moins drsquoavoir un reacuteseau de

stations drsquoune tregraves grande densiteacute Par ailleurs les observations de vent sont tregraves

sensibles aux changements survenus dans les types drsquoaneacutemomegravetres agrave la hauteur agrave

laquelle ils ont eacuteteacute installeacutes (qui nrsquoa pas toujours eacuteteacute de 10 m) au deacuteplacement des

stations ainsi qursquoaux changements de lrsquoenvironnement autour de la station comme la

croissance ou la disparition de la forecirct et lrsquourbanisation Crsquoest pourquoi lrsquoeacutetude du vent

doit impeacuterativement se faire sur des donneacutees homogeacuteneacuteiseacutees

Des statistiques agrave long terme de la vitesse du vent ont eacuteteacute obtenues au moyen de stations

meacuteteacuteorologiques canadiennes sur la peacuteriode 1953-2006 par Wan et al (2010) apregraves en

avoir compleacuteteacute lrsquohomogeacuteneacuteisation De ces stations treize se situent dans des aeacuteroports

du Queacutebec (Val-DrsquoOr Rouyn Sept-Icircles Bagotville St-Hubert Montreacuteal (Pierre-Elliot-

Trudeau) Schefferville Kuujjuaq Queacutebec (Jean-Lesage) Roberval Baie-Comeau

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 62

Kuujjuarapik et Mont-Joli) Lrsquoanalyse de Wan et al (2010) nous apprend que les moyennes

saisonniegraveres de la vitesse de vent pour la peacuteriode 1953-2006 se situent entre 10 et

20 kmh Les seules stations faisant exception sont Mont-Joli en hiver et Kuujjuarapik en

automne pour lesquelles les moyennes saisonniegraveres excegravedent 20 kmh On constate que

la vitesse moyenne des vents pour la grande majoriteacute des stations varie tregraves peu drsquoune

saison agrave lrsquoautre On peut en dire autant de la variation interannuelle de la moyenne

saisonniegravere du vent Pour la majoriteacute des stations la variabiliteacute interannuelle se situe en

deccedilagrave de 5 kmh peu importe la saison Toutefois quelques stations nordiques se

comportent diffeacuteremment Agrave Kuujjuarapik Kuujjuaq Schefferville et Mont-Joli les

moyennes hivernales et automnales fluctuent drsquoune anneacutee agrave lrsquoautre de 5 agrave 10 kmh

tandis que la variabiliteacute excegravede 10 kmh en eacuteteacute agrave Kuujjuarapik Les tendances observeacutees

ont aussi eacuteteacute calculeacutees par Wan et al (2010) qui remarquent une tendance agrave la diminution

de la vitesse moyenne des vents pour la majoriteacute des stations tout au long de lrsquoanneacutee

entre 1953 et 2006 Par contre quelques stations deacuterogent de ce constat geacuteneacuteral et

preacutesentent de faibles tendances agrave lrsquoaugmentation de la vitesse du vent Encore une fois

crsquoest le cas pour les stations nordiques de Schefferville (hiver printemps et automne) de

Kuujjuaq et de Kuujjuarapik en hiver et finalement de Val-DrsquoOr et de Baie-Comeau en

automne

Bien qursquoutiles pour dresser un portrait sommaire du vent dans le nord les analyses agrave long

terme et sur de grandes eacutechelles spatiales peuvent masquer certains comportements

importants du vent notamment en termes de pointes de vent extrecircmes Ces eacuteveacutenements

sont particuliegraverement importants pour les infrastructures du nord et se meacuteritent drsquoecirctre

mieux eacutetudieacutes Un enjeu difficile agrave aborder eacutetant donneacute lrsquoaspect tregraves local du vent En

effet puisque les pointes de vent ne surviennent pas neacutecessairement au point de stations

il est difficile de bien les caracteacuteriser Par contre des informations plus qualitatives ou

ponctuelles peuvent servir agrave mieux comprendre lrsquoimportance des pics de vents sur ce

territoire Par exemple un article dans le Nunatsiaq News relate des eacuteveacutenements

extrecircmes agrave Salluit ougrave des vents de plus de 140 kmh ont eacuteteacute enregistreacutes le 19 novembre

2015 Plusieurs toitures de reacutesidences ont eacuteteacute arracheacutees lors ce cet eacuteveacutenement Un

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 63

avertissement de pointes de vent importantes pouvant atteindre 106 kmh eacutetait eacutemis

pour cette reacutegion pendant quelques jours Cet eacuteveacutenement illustre bien que la force des

vents dans le nord peut avoir des conseacutequences tregraves importantes

52 Glaces marines

Les glaces marines sont une composante importante de la cryosphegravere qui joue un rocircle

significatif sur le climat terrestre agrave travers son influence sur lrsquoeacutenergie le cycle de lrsquoeau la

productiviteacute primaire les eacutechanges gazeux ainsi que le niveau des mers Les glaces de

lrsquoArctique peuvent perdurer pendant plusieurs anneacutees et srsquoaccumulent agrave la base avec le

gel de lrsquoeau de mer Les glaces saisonniegraveres nrsquoatteignent geacuteneacuteralement pas plus de 2

megravetres drsquoeacutepaisseur tandis que les glaces qui ont plus drsquoun an peuvent atteindre plusieurs

megravetres drsquoeacutepaisseur Les glaces marines sont sensibles agrave plusieurs facteurs tels que la

tempeacuterature de lrsquoair la tempeacuterature des oceacuteans le vent et les courants marins

Lrsquoinfluence des changements de tempeacuterature sur les glaces de mer fait en sorte que

celles-ci forment lrsquoune des signatures les plus visibles des changements climatiques

(Vaughan et al 2013)

Depuis le deacuteploiement drsquoun systegraveme drsquoimagerie satellitaire agrave micro-ondes passives en

1979 il est possible drsquoavoir une estimation de lrsquoeacutetendue des glaces marines avec une

reacutesolution temporelle infeacuterieure agrave une journeacutee Ces trente-quatre anneacutees de donneacutees

montrent tout drsquoabord que le couvert annuel de la glace arctique a diminueacute drsquoenviron

de 35 agrave 41 par deacutecennie de 1979 agrave aujourdrsquohui (Vaughan et al 2013) Cette diminution

est plus rapide en eacuteteacute et en automne mais le couvert a neacuteanmoins diminueacute agrave chaque

saison De plus malgreacute la tendance eacutevidente agrave la baisse agrave partir des anneacutees 1970 on

observe la preacutesence drsquoune forte variabiliteacute interannuelle dans lrsquoeacutetendue de glace Dans le

centre de lrsquoArctique (excluant la mer du Groenland) les couverts de la glace peacuterenne

(glace qui perdure un eacuteteacute) et de la glace pluriannuelle (glace qui dure plusieurs eacuteteacutes) ont

aussi diminueacute durant ces mecircmes anneacutees drsquoenviron 115 et de 135 par deacutecennie

respectivement (Vaughan et al 2013) Enfin lrsquoeacutepaisseur de la glace hivernale a diminueacute

en moyenne de 06 m par deacutecennie sur le bassin de lrsquoArctique pendant la peacuteriode 1980 agrave

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 64

2008 ce qui indique que le volume de glace est aussi agrave la baisse Ces donneacutees drsquoeacutepaisseur

des glaces proviennent de plusieurs techniques telles que lrsquoutilisation des sonars sous-

marins drsquoaltimeacutetrie satellitaire et de la deacutetection eacutelectromagneacutetique Pour les endroits

ougrave une diminution de lrsquoeacutepaisseur de la glace est enregistreacutee on note une augmentation

de la vitesse de la deacuterive des glaces (Vaughan et al 2013)

Des eacutetudes reacutecentes sur la baie drsquoHudson et la mer du Labrador montrent aussi le deacuteclin

de lrsquoeacutetendue des glaces marines sur ce territoire pendant les 50 derniegraveres anneacutees

(Derksen et al 2012 Tivy et al 2011) Plus speacutecifiquement on note que lrsquoeacutetendue des

glaces dans la baie drsquoHudson a diminueacute de 6 agrave 15 par deacutecennie tandis que la reacutegion du

Labrador a perdu pregraves de 17 de ses glaces drsquoeacuteteacute au courant de la peacuteriode 1968-2010

(figure 24 tireacutee de Derksen et al 2012) La perte totale du couvert de glace et par

conseacutequent lrsquoapparition de lrsquoeau libre en septembre sur plusieurs reacutegions autour du

Queacutebec sont similaires aux reacutesultats observeacutes dans lrsquooceacutean Arctique

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 65

Figure 24 Reacuteduction du couvert de glace ( par deacutecennie) pour la peacuteriode 1968-2010 dans lrsquoarctique canadien Seulement les tendances statistiquement significatives (α=005) sont montreacutees Adapteacutee de Derksen et al 2012

53 Reacutegime hydrique

La premiegravere constatation pour le reacutegime hydrique est le manque de ressources

disponibles afin de pouvoir dresser un portrait fiable sur le nord du Queacutebec

Premiegraverement le nombre de stations de jaugeage pour mesurer le deacutebit des riviegraveres au

Nunavik soit agrave travers le Centre drsquoexpertise hydrique du Queacutebec (CEHQ) ou

Environnement Canada demeure faible Deuxiegravemement peu de chercheurs semblent

srsquoecirctre inteacuteresseacutes au reacutegime hydrique du nord queacutebeacutecois faisant en sorte que la litteacuterature

nrsquoest pas tregraves abondante pour cette reacutegion Il est facile drsquoimaginer que ce deuxiegraveme point

deacutecoule du premier il est difficile de bacirctir des analyses solides quand le manque de

donneacutees est si criant

Toutefois il est possible de preacutesenter ici certaines tendances du reacutegime hydrique du nord

queacutebeacutecois en grande partie gracircce aux eacutetudes meneacutees par Stephen Deacutery (de lrsquoUniversiteacute

du nord de la Colombie-Britannique) En reacutesumeacute ses travaux montrent que bien que les

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 66

deacutebits annuels vers lrsquoArctique ne preacutesentent pas de tendances significatives entre 1964

et 2003 des tendances agrave la baisse sont observeacutees pour les riviegraveres se deacuteversant dans les

Baies James drsquoHudson drsquoUngava entre 1964 et 2000 (Deacutery et Wood 2005 Deacutery et al

2005) Par contre en incluant des donneacutees plus reacutecentes les reacutesultats suggegraverent une

augmentation des deacutebits entre les anneacutees 1980 et 2007 (Deacutery et al 2009) Un exemple de

variations observeacutees selon la peacuteriode agrave lrsquoeacutetude est preacutesenteacute agrave la figure 25 qui illustre les

tendances dans les variations annuelles des deacutebits de plusieurs riviegraveres du nord canadien

sur diffeacuterentes peacuteriodes temporelles On remarque par exemple que la peacuteriode 1982-

2002 preacutesente davantage de tendances agrave la hausse aux abords de la baie James que les

trois autres peacuteriodes agrave lrsquoeacutetude Cette figure illustre aussi un problegraveme important soit que

les seacuteries hydromeacutetriques ne sont pas toujours en continu et que comme crsquoest le cas pour

les stations meacuteteacuteorologiques plusieurs stations de jaugeage ont eacuteteacute fermeacutees au fil du

temps On remarque entre autres que sur le nord queacutebeacutecois plusieurs points

disparaissent quand les peacuteriodes drsquoanalyses incluent les anneacutees apregraves 1990 (figure 25)

Drsquoautres eacutetudes rapportent aussi des changements dans le reacutegime hydrique du nord

queacutebeacutecois dans le passeacute reacutecent Par exemple Thistle et Cassie (2013) ont analyseacute les

donneacutees hydromeacutetriques obtenues du Centre drsquoexpertise hydrique du Queacutebec (CEHQ)

afin de deacutetecter des tendances des deacutebits de riviegraveres pour la peacuteriode 1950-2009 dont

quatre stations de jaugeage agrave lrsquointeacuterieur du territoire agrave lrsquoeacutetude ici (Grande riviegravere de la

Baleine 5524 et -7699 Lac des Loups Marins 5645 et -7422 Aux Meacutelegravezes 5768 et -

6962 Agrave la Baleine 5789 et -6760) Leurs reacutesultats suggegraverent une faible baisse des deacutebits

annuels moyens entre 1950-2009 sans changement significatif entre 1980-2009 tandis

que la saisonnaliteacute des deacutebits extrecircmes nrsquoa pas changeacute de faccedilon significative pendant

lrsquoune ou lrsquoautre de ces deux peacuteriodes Des eacutetudes baseacutees sur des donneacutees hydromeacutetriques

drsquoEnvironnement Canada (Canadian Reference Hydrometric Basin Network) ougrave le

nombre de stations est extrecircmement faible au Nunavik abondent dans le mecircme sens

avec de tregraves faibles diminutions ou pas de changement sur cette reacutegion pour des peacuteriodes

similaires (Zhang et al 2001 Yue et al 2003)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 67

Figure 25 Cartes du coefficient de la variabiliteacute temporelle des deacutebits annuels de 45 riviegraveres du Nord canadien pour (a) 1970ndash1990 (b) 1976ndash1996 (c) 1982ndash2002 et (d) 1970ndash2002 Les triangles pointant vers le haut (bas) indiquent une tendance positive (neacutegative) la taille des triangles indique lrsquoampleur du changement lorsque deacutetectable Les riviegraveres ameacutenageacutees par lrsquohomme (reacuteservoirs barrages diversion) sont indiqueacutees par des triangles vides

Les meacutecanismes responsables de ces variations dans le temps sont mal compris

Toutefois il semble que les deacutebits des riviegraveres du nord canadien soient influenceacutes en

partie par des changements des patrons de circulation atmospheacuterique notamment par

lrsquooscillation Arctique (Deacutery et Wood 2004 Overland et Wang 2005 Deacutery et al 2009) Une

eacutevaluation robuste de la relation entre le reacutegime hydrique et ce pheacutenomegravene requiert de

longues seacuteries temporelles de deacutebits qui sont tregraves rares dans le nord Par conseacutequent

bien que certains changements dans le reacutegime hydrique du nord coiumlncident avec des

changements de circulation atmospheacuterique ce meacutecanisme se doit drsquoecirctre davantage

eacutetudieacute Les changements climatiques sont aussi souvent citeacutes comme un meacutecanisme lieacute agrave

des hausses de la variabiliteacute du cycle hydrologique (par ex Huntington 2006 Holland et

al 2007) bien que cette relation demande agrave ecirctre mieux exploreacutee

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 68

CHAPITRE 6 EacuteVALUATION DU POTENTIEL DES REacuteANALYSES POUR LrsquoESTIMATION DES INTENSITEacuteS DES PREacuteCIPITATIONS EXTREcircMES

Par A Mailhot G Talbot P Aubin S Bolduc INRS-Eau Terre et Environnement

Le volet lsquoAnalyse des seacuteries de preacutecipitations extrecircmes du projet Eacutelaboration du portrait

climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du

Nunavik avait pour objectif drsquoeacutevaluer le potentiel des reacuteanalyses pour lrsquoestimation des

intensiteacutes de pluies extrecircmes pour la reacutegion nord du Queacutebec Le preacutesent chapitre

preacutesente un reacutesumeacute de la deacutemarche utiliseacutee et des principaux reacutesultats obtenus Un

document intituleacute Eacutevaluation du potentiel des reacuteanalyses pour lrsquoestimation des intensiteacutes

des preacutecipitations extrecircmes dans le Nord queacutebeacutecois (Mailhot et al 2015) donne une

description deacutetailleacutee des eacuteleacutements techniques et des reacutesultats obtenus dans le cadre de

ce volet Le document deacutetailleacute est preacutesenteacute dans le Tome 1 du preacutesent rapport

Le travail a eacuteteacute reacutealiseacute en trois eacutetapes Une premiegravere eacutetape a consisteacute agrave comparer les

estimations des intensiteacutes de preacutecipitations extrecircmes de trois reacuteanalyses agrave savoir ERA-

Interim (European ReAnalysis) CFSR (Climate Forecast System Reanalysis) et MERRA

(Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications- voir Tableau 8) aux

valeurs correspondantes aux stations du Ministegravere du Deacuteveloppement durable de

lrsquoEnvironnement et de la Lutte contre les Changements Climatiques (MDDLECC) et

drsquoEnvironnement Canada (EC) Les seacuteries journaliegraveres de preacutecipitations aux diffeacuterents

points de grille couvrant le territoire au nord du 49e parallegravele ont eacuteteacute utiliseacutees comme

valeurs de reacutefeacuterence Seules les stations comportant 10 ans ou plus de donneacutees valides

(une anneacutee est jugeacutee valide si elle contient moins de 20 de donneacutees manquantes) sont

retenues pour un total de 90 stations (la carte des stations de la figure 26 donne la

position de celles-ci) Les seacuteries aux stations ont eacuteteacute preacutefeacutereacutees aux donneacutees interpoleacutees

sur grille (p ex les donneacutees interpoleacutees sur grille de 10 km de Ressources Naturelles

Canada McKenney et al 2011) puisque les donneacutees sur grille sont construites par

interpolation des donneacutees aux stations et que dans les reacutegions ougrave les densiteacutes de stations

sont faibles lrsquoexactitude de ces valeurs interpoleacutees est questionnable De plus

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 69

consideacuterant que la preacutesente eacutetude srsquointeacuteresse agrave la caracteacuterisation des extrecircmes de

preacutecipitations il est connu que les donneacutees sur grille sous-estiment ces valeurs (Gervais

et al 2014)

Tableau 8 Liste et caracteacuteristiques des reacuteanalyses retenues

Nom Reacutesolution spatiale1 Reacutesolution temporelle

Peacuteriode couverte

Reacutefeacuterence

Climate Forecast System Reanalysis

(CFSR)

35 km x 25 km (031deg x 031deg)

1 heure 1979-2009 Saha et al

(2010)

ERA-Interim (Europen

ReAnalysis)

83 km x 64 km (075deg x 075deg)

12 heures 1979-2012 Dee et al

(2011)

Modern-Era Retrospective

Analysis for Research and Applications

(MERRA)

55 km x 55 km (05deg x 067deg)

1 heure 1979-2012 Rienecker et al

(2011)

1 La reacutesolution en km indiqueacutee est estimeacutee pour les latitudes du territoire sous eacutetude

Les seacuteries des maxima annuels de dureacutee 1 3 et 5 jours ont eacuteteacute construites en chacun des

points de grille pour chacune des reacuteanalyses et pour chaque station Les intensiteacutes de

preacutecipitations de peacuteriodes de retour 2 5 10 et 20 ans ont ensuite eacuteteacute estimeacutees en ajustant

une distribution GEV ou Gumbel agrave chacune de ces seacuteries Les quantiles calculeacutes aux

stations ont ensuite eacuteteacute compareacutes aux quantiles des reacuteanalyses au point de grille

correspondant La figure 26 preacutesente un exemple des reacutesultats obtenus dans le cas de la

dureacutee 1 jour et la peacuteriode de retour 2 ans Les valeurs non corrigeacutees de cette figure

preacutesentent des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans qui

varient entre 25-30 mm pour la portion sud du Nunavik agrave 20 mm pour la section la plus

au nord selon les reacuteanalyses ERA et MERRA tandis que CFSR preacutesente des valeurs plus

importantes de lrsquoordre de 30-35 mm au sud et de 25-30 mm geacuteneacuteralement dans le nord

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 70

La figure 26 suggegravere que bien que les reacuteanalyses preacutesentent des biais parfois importants

(geacuteneacuteralement une sous-estimation des valeurs aux stations notamment pour les reacutegions

de la Cocircte-Nord et de la Basse-Cocircte-Nord) la distribution spatiale de ces valeurs colle tregraves

bien au patron suggeacutereacute par les valeurs aux stations Toutefois on note une sous-

estimation systeacutematique (pour toutes les reacuteanalyses toutes les dureacutees et les peacuteriodes de

retour les plus eacuteleveacutees) des valeurs les plus eacuteleveacutees enregistreacutees aux stations Ces stations

se trouvent essentiellement dans la partie sud du territoire ce qui laisse entendre que la

performance des reacuteanalyses pour la portion plus au nord du territoire sous eacutetude est tregraves

bonne

Figure 26 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses et aux stations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 71

Ces reacutesultats obtenus agrave partir des seacuteries lsquobrutesrsquo des reacuteanalyses montrent lrsquoimportance de

proceacuteder agrave un post-traitement de ces seacuteries Ce post-traitement vise agrave corriger les biais

(diffeacuterences dans les valeurs moyennes) et agrave reacuteduire les eacutecarts entre intensiteacutes extrecircmes

aux stations et estimeacutees agrave partir des reacuteanalyses

Deux approches de post-traitement ont eacuteteacute consideacutereacutees Une premiegravere approche vise agrave

appliquer un post-traitement agrave chaque reacuteanalyse prise individuellement Le post-

traitement en question fait intervenir deux paramegravetres un premier qui permet de

corriger le biais (fait en sorte que la valeur moyenne sur lrsquoensemble des stations est eacutegale

agrave la valeur correspondante pour la reacuteanalyse) et un second qui permet de faire en sorte

que la variance des valeurs aux points de grille de la reacuteanalyse est eacutegale agrave la variance des

valeurs aux stations (les deacuteveloppements theacuteoriques de cette approche sont deacutetailleacutes

dans Mailhot et al 2015)

Lrsquoapplication de ce post-traitement permet une ameacutelioration sensible des reacutesultats La

figure 27 reprend le cas preacutesenteacute agrave la figure 26 (dureacutee 1 jour et peacuteriode de retour 2 ans)

On constate que les reacuteanalyses reproduisent plus adeacutequatement les intensiteacutes plus

eacuteleveacutees observeacutees sur la Cocircte-Nord Le tableau 9 dresse la liste des reacuteanalyses offrant les

meilleures performances apregraves post-traitement individuel des reacuteanalyses pour chaque

dureacutee et chaque peacuteriode de retour Il convient de noter que les diffeacuterences entre valeurs

de MSE sont souvent tregraves petites suggeacuterant que la seacutelection de lrsquoune ou lrsquoautre des

reacuteanalyses a peu de conseacutequence De plus il faut noter que sans surprise le problegraveme

fondamental de sous-estimation des valeurs aux stations preacutesentant les intensiteacutes les plus

eacuteleveacutees persiste mecircme apregraves post-traitement

Une fois les biais corrigeacutes (figure 27) les patrons des maxima annuels de preacutecipitations 1

jour de peacuteriode de retour 2 ans diffegraverent passablement pour les reacuteanalyses CFSR et

MERRA comparativement aux valeurs non corrigeacutees de la figure 24 Pour CFSR le

gradient sud-nord est plus important avec des valeurs drsquoenviron 35 mm au sud et de 20

mm au nord tandis que pour MERRA les valeurs corrigeacutees sont un peu plus importantes

sur tout le territoire allant de 30-35 mm au sud et de 25-30 au nord

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 72

Figure 27 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 73

Tableau 9 Reacuteanalyse (ou paire de reacuteanalyses) offrant le meilleur accord avec les intensiteacutes aux stations apregraves post-traitement individuel (ou post-traitement par paire)

Peacuteriode de retour Dureacutee

1 jour 3 jours 5 jours

2 ans MERRA (ERACFSR) MERRA (ERACFSR) CFSR (ERACFSR)

5 ans CFSR (ERACFSR) CFSR (ERACFSR) CFSR (ERACFSR)

10 ans CFSR (CFSRMERRA) CFSR (ERACFSR) ERA (ERACFSR)

20 ans CFSR (CFSRMERRA) ERA (ERACFSR) ERA (ERAMERRA)

La deuxiegraveme approche de post-traitement consiste agrave combiner les intensiteacutes des

preacutecipitations extrecircmes estimeacutees agrave partir de chaque reacuteanalyse Il srsquoagit en quelque sorte

de combiner de faccedilon optimale les reacutesultats des reacuteanalyses On peut montrer que lrsquoaccord

entre les intensiteacutes de preacutecipitations estimeacutees en combinant les reacuteanalyses et celles aux

stations est toujours meilleur que lrsquoaccord entre les intensiteacutes de preacutecipitations estimeacutees

agrave partir de chaque reacuteanalyse prise individuellement et les intensiteacutes aux stations Dans le

cadre de la preacutesente eacutetude les reacuteanalyses ont eacuteteacute combineacutees par paire (ERACFSR

ERAMERRA CFSRMERRA) La contrainte que la variance des quantiles aux points de

grille soit eacutegale agrave la variance de ces valeurs aux stations a eacutegalement eacuteteacute imposeacutee Le

Tableau 9 regroupe les paires de reacuteanalyses (entre parenthegraveses) qui preacutesentent les

meilleures performances On constate que la paire ERACFSR est souvent seacutelectionneacutee

Encore ici il convient drsquoobserver que les eacutecarts entre valeurs de MSE pour les diffeacuterentes

paires de reacuteanalyses sont souvent petits et que le problegraveme de sous-estimation eacutevoqueacute

plus haut demeure Les figures 28 et 29 regroupent les cartes des intensiteacutes des maxima

annuels de dureacutee 1 jour de peacuteriodes de retour 2 ans et 20 ans respectivement (les cartes

pour les autres dureacutees et peacuteriodes de retour se trouvent dans Mailhot et al 2015) Ces

cartes repreacutesentent donc la meilleure estimation pour la combinaison de paires de

reacuteanalyses qursquoil est possible drsquoobtenir agrave partir des reacuteanalyses disponibles des intensiteacutes

de preacutecipitations extrecircmes pour le territoire sous eacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 74

Les patrons de maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour

diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses preacutesenteacutes agrave la figure 26 preacutesentent

geacuteneacuteralement des valeurs qui varient de 30-35 mm au sud et de 20-25 mm au nord La

combinaison ERA-CFSR preacutesente des valeurs plus faibles sur une plus grande reacutegion du

nord que les combinaisons ERA-MERRA et CFSR-MERRA Les maxima annuels 1 jour de

peacuteriode de retour 20 ans (figure 29) varient de 50-60 mm dans le sud agrave 30-40 mm pour

certaines reacutegions plus au nord

Figure 28 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 75

Figure 29 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 20 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations

Afin drsquoavoir une estimation des incertitudes associeacutees agrave ces valeurs en un site quelconque

(pour lequel aucune seacuterie observeacutee nrsquoest disponible) les eacutecarts-types entre intensiteacutes

estimeacutees agrave partir des reacuteanalyses (ou paires de reacuteanalyses) et les valeurs correspondantes

aux stations ont eacuteteacute calculeacutees pour lrsquoensemble des stations du territoire Lrsquohypothegravese est

que ces eacutecarts-types sont repreacutesentatifs des eacutecarts sur lrsquoensemble du territoire et donc

des incertitudes associeacutees aux estimations des reacuteanalyses Les reacutesultats montrent que 1)

les eacutecarts-types varient peu en fonction de la dureacutee 2) les paires de reacuteanalyses reacuteduisent

systeacutematiquement les eacutecarts relatifs par rapport au cas des reacuteanalyses post-traiteacutees

individuellement (bien que ces reacuteductions soient modestes dans plusieurs cas) 3) les

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 76

eacutecarts-types augmentent avec la peacuteriode de retour (ce qui nrsquoest pas surprenant compte

tenu des incertitudes drsquoestimation plus eacuteleveacutees pour les eacuteveacutenements plus rares donc de

peacuteriodes de retour plus eacuteleveacutees) Les incertitudes drsquoestimation (eacutecarts-types) des

quantiles sont de lrsquoordre de plusmn 15 pour les peacuteriodes de retour 2 5 et 10 ans et de lrsquoordre

de plusmn 20 pour la peacuteriode de retour 20 ans

Les reacutesultats de la preacutesente eacutetude montrent tout lrsquointeacuterecirct drsquoutiliser les reacuteanalyses

individuellement ou combineacutees pour lrsquoestimation des intensiteacutes de pluies extrecircmes dans

le nord du Queacutebec et de faccedilon plus geacuteneacuterale dans les reacutegions du nord reacutegions pour

lesquelles la caracteacuterisation des extrecircmes de preacutecipitations et des reacutegimes climatiques

pose problegraveme compte tenu du faible nombre de stations et de lrsquoimmensiteacute du territoire

Ces travaux ouvrent des perspectives tregraves inteacuteressantes Drsquoabord en termes de post-

traitement le deacuteveloppement drsquoapproche combinant trois reacuteanalyses ou plus est agrave

eacutetudier En effet les reacutesultats de la preacutesente eacutetude montrent qursquoil peut srsquoaveacuterer difficile

de choisir une reacuteanalyse parmi toutes celles disponibles car elles se ressemblent toutes

beaucoup En combinant les reacuteanalyses il possible drsquoeacuteviter ce choix et de plutocirct mettre agrave

profit lrsquoinformation provenant de toutes les reacuteanalyses Ce type drsquoapproche montre

toutefois ses limites et notamment agrave cause de son caractegravere lsquodeacuteterministersquo ougrave une valeur

de la reacuteanalyse est associeacutee de faccedilon univoque agrave la valeur agrave une station Il est clair qursquoune

approche de type stochastique ougrave lrsquoon associe une distribution de valeurs possibles agrave la

station conditionnellement agrave la donneacutee de la valeur de la reacuteanalyse doit ecirctre privileacutegieacutee

(Maraun 2013) Une approche de ce type a drsquoailleurs deacutejagrave eacuteteacute proposeacutee par Wong et al

(2014)

CHAPITRE 7 DISCUSSION ET CONCLUSION

Le projet Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des

vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik sous la responsabiliteacute du Ministegravere des

Forecircts de la Faune et des Parcs visait agrave ameacuteliorer le niveau de connaissance du climat de

cette reacutegion ougrave le manque de donneacutees climatiques est un enjeu important En effet bien

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 77

que plusieurs reacutecentes eacutetudes deacutemontrent que les changements climatiques risquent

drsquoecirctre particuliegraverement importants dans le Nord queacutebeacutecois le faible nombre de stations

climatologiques du reacuteseau limite la capaciteacute agrave analyser le climat passeacute et preacutesent ainsi que

les tendances ce qui influence la capaciteacute agrave bien eacutevaluer lrsquoampleur des changements

climatiques futurs

La premiegravere eacutetape du projet consistait agrave eacutevaluer le potentiel de donneacutees interpoleacutees sur

grille et de reacuteanalyses afin de deacutecrire le climat du Nunavik Deux jeux de donneacutees eacutetaient

agrave lrsquoeacutetude soit un pour les tempeacuteratures et les preacutecipitations (et leurs indicateurs

climatiques deacuteriveacutes) et un autre lieacutes agrave la caracteacuterisation du couvert de neige Pour les

variables de tempeacuteratures et de preacutecipitations une premiegravere seacutelection srsquoest faite sur la

base de la reacutesolution spatiale des diffeacuterentes grilles des jeux de donneacutees les grilles de

plus de 100 km de cocircteacute ayant eacuteteacute retireacutees de la liste Ce premier tri a permis de reacuteduire agrave

quatre le nombre de jeux de donneacutees interpoleacutees (CANGRD CRU T31 Willmott-

Matsuura NRCan) et de reacuteanalyses potentiels (MERRA ERA-Interim JRA55 CFSR) Les

valeurs de ces jeux de donneacutees ont ensuite eacuteteacute valideacutees en les comparant aux donneacutees

drsquoobservations indeacutependantes du reacuteseau CLIMATOLOGIE du MDDELCC

Cette eacutetape de validation reacutevegravele que les reacuteanalyses offrent un potentiel tregraves inteacuteressant

pour caracteacuteriser le climat passeacute du Nord queacutebeacutecois Ce potentiel est lieacute au fait que

premiegraverement les reacuteanalyses offrent des donneacutees journaliegraveres qui permettent de calculer

tous les indicateurs agrave lrsquoeacutetude contrairement aux donneacutees interpoleacutees qui offrent

seulement des donneacutees mensuelles (sauf la base de donneacutees RNCan) De plus la

validation avec les donneacutees aux stations a deacutemontreacute de plus grandes similitudes avec les

reacuteanalyses qursquoavec les donneacutees interpoleacutees notamment pour les preacutecipitations Les

quatre reacuteanalyses ont donc eacuteteacute utiliseacutees pour construire les cartes du climat de reacutefeacuterence

Le potentiel de trois des reacuteanalyses choisies soit MERRA ERA-Interim et CFSR avait

drsquoailleurs eacuteteacute deacutemontreacute reacutecemment (Linsday et al 2014) La reacuteanalyse JRA55 est tregraves

reacutecente et donc peu eacutetudieacutee Notre analyse deacutemontre qursquoelle srsquoeacuteloigne quelque peu des

trois autres reacuteanalyses crsquoest-agrave-dire qursquoelle preacutesente de moins grandes similitudes avec

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 78

les donneacutees des stations indeacutependantes Il est toutefois difficile de lrsquoeacuteliminer de la liste

eacutetant donneacute le faible nombre de stations indeacutependantes disponibles pour la validation

Lrsquoutilisation des reacuteanalyses pour construire le climat de reacutefeacuterence est un enjeu important

car le climat de reacutefeacuterence est geacuteneacuteralement deacutecrit agrave partir de donneacutees aux stations ou

interpoleacutees Or pour le Nunavik lrsquoanalyse des bases de donneacutees climatiques disponibles

reacutevegravele que lrsquoutilisation des reacuteanalyses offre un avantage certain sur les autres types de

donneacutees Ceci est relieacute agrave deux points importants Premiegraverement le nombre de stations

meacuteteacuteorologiques est faible dans le nord et ces stations offrent une couverture temporelle

limiteacutee ce qui rend difficile une bonne analyse du climat passeacute Deuxiegravemement les jeux

de donneacutees interpoleacutees sont baseacutes sur ces mecircmes donneacutees aux stations Or leur faible

repreacutesentativiteacute du territoire nordique influence neacutegativement la capaciteacute des jeux de

donneacutees interpoleacutees agrave bien caracteacuteriser le climat du territoire drsquointeacuterecirct Bien que les

reacuteanalyses assimilent les donneacutees drsquoobservations elles sont deacuteveloppeacutees agrave lrsquoaide drsquoun

modegravele de preacutevision meacuteteacuteorologique afin de reproduire le climat passeacute Ce type de

donneacutees semble ecirctre une avenue inteacuteressante pour pallier agrave la rareteacute des donneacutees

drsquoobservations dans la reacutegion nordique

Pour les bases disponibles pour caracteacuteriser le couvert nival la seacutelection srsquoest aveacutereacutee plus

ardue puisque les donneacutees de neige aux stations nrsquoont pu ecirctre utiliseacutees eacutetant donneacute la

grande heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute spatiale de cette variable agrave lrsquointeacuterieur mecircme des points de grille

Autrement dit la valeur agrave la station ne repreacutesente pas bien la valeur moyenne drsquoun point

de grille Un premier tri a permis drsquoeacuteliminer les donneacutees sur une grille trop grossiegravere pour

le territoire (NCEP) ainsi que celles qui nrsquooffraient pas une couverture temporelle

suffisamment longue pour couvrir la peacuteriode de reacutefeacuterence (HQ Tabsoba B2003 CMC)

Enfin les reacuteanalyses restantes ont eacuteteacute compareacutees entre elles afin drsquoeacuteliminer celles qui

preacutesentent des eacutecarts trop importants par rapport aux autres On obtient au final un

ensemble de jeux de donneacutees pouvant ecirctre utiliseacute pour caracteacuteriser le couvert de neige

sur le territoire Il faut noter par contre que faute drsquoobservations suffisantes lrsquoaccord

entre les jeux de donneacutees de cet ensemble ne veut pas forceacutement dire qursquoil repreacutesente la

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 79

reacutealiteacute avec plus drsquoexactitude Le choix final des bases de donneacutees a eacuteteacute dicteacute en partie

par un jugement drsquoexperts et a meneacute agrave la seacutelection de deux bases de donneacutees Liston-

Hiemstra et Brown-Hiemstra Il srsquoavegravere cependant que les reacutesultats des deux bases de

donneacutees sont passablement diffeacuterents sur le territoire ce qui limite la confiance dans

cette cartographie Par contre les valeurs de preacutecipitations solides srsquoaccordent davantage

avec les donneacutees de Liston-Hiemstra

Une fois la seacutelection des bases de donneacutees effectueacutee la synthegravese reacutegionale des variables

et indicateurs climatiques ainsi que leur cartographie ont eacuteteacute reacutealiseacutees pour la

peacuteriode 1981-2010 En tout le projet aura geacuteneacutereacute plus de 100 cartes en format SIG ainsi

que des figures preacutesentant lrsquoeacutevolution des indicateurs entre 1981 et 2010 Agrave titre

drsquoexemple notre analyse montre que pour cette peacuteriode les tempeacuteratures augmentent

les preacutecipitations totales sont agrave la hausse la saison de croissance srsquoallonge que

lrsquoeacutequivalent en eau de la neige a peu changeacute et que la dureacutee du couvert nival a diminueacutee

Ce pheacutenomegravene semble principalement lieacute agrave une fin drsquoenneigement plus preacutecoce et moins

agrave un deacutebut plus tardif

Une mise agrave jour de la cartographie des bioclimats au nord du 55iegraveme parallegravele a aussi eacuteteacute

reacutealiseacutee avec les reacuteanalyses seacutelectionneacutees preacuteceacutedemment La mise agrave jour des bioclimats

pour la peacuteriode 1981-2010 est baseacutee sur la classification de Litynski (tireacutee de Gerardin et

McKenney 2001) La nouvelle classification offre un portrait sensiblement plus deacutetailleacute

que celui preacutesenteacute en 2001 et qui eacutetait baseacute sur des donneacutees drsquoobservations aux stations

pour la peacuteriode 1966 agrave 1996 Ce niveau de deacutetail nrsquoest pas surprenant eacutetant donneacute que

les reacuteanalyses sont interpoleacutees sur une grille reacuteguliegravere de 50 km offrant ainsi une

information climatique plus riche spatialement que les stations utiliseacutees agrave lrsquoorigine sur le

territoire du Nunavik On deacutenote agrave preacutesent sept bioclimats pour la reacutegion au nord du 55deg

comparativement agrave quatre dans la classification preacuteceacutedente Bien que les grandes reacutegions

bioclimatiques soient sensiblement les mecircmes la mise agrave jour permet de deacutecrire avec plus

de preacutecision certains eacuteleacutements climatiques et topographiques importants tels que la

reacutegion montagneuse agrave la frontiegravere de Terre-Neuve-et-Labrador

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 80

Les reacutesultats de cette eacutetude ouvrent une avenue inteacuteressante pour lrsquoutilisation des

reacuteanalyses afin de caracteacuteriser le climat du Nord queacutebeacutecois En effet les cartes des

indicateurs agrave lrsquoeacutetude fournissent une information qui nrsquoeacutetait pas disponible agrave ce jour pour

le Nunavik Lrsquoanalyse des bioclimats semble aussi avoir ajouteacute un niveau de deacutetails

inteacuteressant par rapport agrave la carte qui eacutetait utiliseacutee agrave ce jour Finalement la pertinence des

reacuteanalyses pour lrsquoestimation des intensiteacutes de pluies extrecircmes dans le nord du Queacutebec a

eacuteteacute deacutemontreacutee et le patron spatial de ces pluies a pu ecirctre cartographieacute

Il faut neacuteanmoins mettre les utilisateurs de cette information en garde par rapport aux

incertitudes associeacutees aux valeurs preacutesenteacutees sur les diffeacuterentes cartes En effet les eacutecarts

entre les diffeacuterentes reacuteanalyses particuliegraverement pour les preacutecipitations liquides et sous

forme de neige montrent agrave quel point les incertitudes demeurent grandes pour

lrsquoinformation climatique du Nord queacutebeacutecois Il nous est toujours impossible de favoriser

lrsquoune ou lrsquoautre des bases de donneacutees analyseacutees ici en grande partie ducirc au manque des

donneacutees drsquoobservations qui pourraient servir agrave valider les jeux de donneacutees Il faut donc

utiliser lrsquoinformation preacutesenteacutee ici de faccedilon relativement prudente

CHAPITRE 8 RECOMMANDATIONS

Le manque criant de donneacutees au nord du Queacutebec demeure un enjeu important Une

bonne compreacutehension du climat passeacute nrsquoest possible qursquoavec lrsquoappui de donneacutees

drsquoobservations adeacutequates Bien que les reacutesultats du projet deacutemontrent que les reacuteanalyses

peuvent servir agrave pallier un certain manque de donneacutees dans le nord il nrsquoen est pas moins

que ces donneacutees de reacuteanalyses doivent tout de mecircme ecirctre valideacutees avec de lsquovraiesrsquo

donneacutees Or le manque de donneacutees de stations dans le nord est probleacutematique Non

seulement le nombre de stations est faible mais ces stations ne couvrent souvent que de

tregraves courte peacuteriode de temps Il nous apparait donc important de recommander lrsquoajout

de stations dans le nord ainsi que le maintien de ces infrastructures agrave long terme Ces

donneacutees sont importantes non seulement pour comprendre le climat passeacute mais servent

aussi agrave valider les modegraveles climatiques utiliseacutes pour eacutevaluer les changements futurs

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 81

Le mecircme constat srsquoapplique pour le reacutegime hydrique du Nord queacutebeacutecois tregraves peu eacutetudieacute

jusqursquoici Le faible nombre de stations drsquoobservations de jaugeages est un enjeu majeur

qui se doit drsquoecirctre consideacutereacute dans le futur afin de pouvoir analyser le reacutegime des riviegraveres

nordiques de faccedilon plus robuste

Une des variables tregraves importantes pour les infrastructures nordiques est sans contredit

le vent particuliegraverement les vents de pointe Or cette variable nrsquoa eacuteteacute prise en compte

ici que de faccedilon sommaire agrave lrsquoaide drsquoinformations deacutejagrave disponibles dans la litteacuterature

Cette limite est due principalement au fait que les donneacutees drsquoobservations des vents sont

quasiment inexistantes En effet bien que les donneacutees de stations discuteacutees au

paragraphe preacuteceacutedent offrent geacuteneacuteralement toutes des donneacutees de tempeacuteratures et de

preacutecipitations elles nrsquooffrent pas de donneacutees sur les vents En fait tregraves peu de stations

meacuteteacuteorologiques installeacutees au Canada ont les installations neacutecessaires pour mesurer le

vent Ceci fait en sorte que les bases de donneacutees interpoleacutees de vent ne sont pas

disponibles De plus sans donneacutees aux stations il est impossible de bien valider les

donneacutees des reacuteanalyses Ce type de donneacutees offre un potentiel inteacuteressant pour les

tempeacuteratures et les preacutecipitations et il serait inteacuteressant drsquoanalyser leur potentiel pour

caracteacuteriser le vent Bien que ce deacuteveloppement des connaissances sur les vents

demanderait un effort important il semble qursquoil soit indispensable

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 82

BIBLIOGRAPHIE

Allard M Lemay M (dir) 2013 Le Nunavik et le Nunatsiavut De la science aux politiques publiques Une eacutetude inteacutegreacutee drsquoimpact reacutegional des changements climatiques et de la modernisation Queacutebec Canada ArcticNet Inc 318 p

Adler RF Huffman GF Chang A Ferraro R Xie P-P Janowiak J Rudolf B Schneider U Curtis S Bolvin D Gruber A Susskind J Arkin Nelkin E 2003 The Version-2 Global Precipitation Climatology Project (GPCP) Monthly Precipitation Analysis (1979ndashPresent) J Hydrometeor 4(6) 1147-1167

Brohan P Kennedy JJ Harris I Tett SFB Jones PD 2006 Uncertainty estimates in regional and global observed temperature changes A new data set from 1850 J Geophysical Research Atmospheres 111(D12) 1-21

Brown RD 2010 Analysis of snow cover variability and change in Queacutebec 1948-2005 Hydrological Processes 24(14)1929-1954

Brown RD Brasnett B 2010 Updated Anually Canadian Meteorological Centre (CMC) Daily Snow Depth Analysis Data copy Environment Canada Boulder Colorado USA National Snow and Ice Data Center

Brown RD Brasnett B Robinson D 2003 Gridded North American monthly snow depth and snow water equivalent for GCM evaluation Atmosphere-Ocean 41 1ndash14

Brown RD Derksen C 2013 Is Eurasian October snow cover extent increasing Environ Res Lett 8(2) 024006

Brown R Lemay M 2013 Variabiliteacute et changements climatiques dans la peacuteninsule du Nunavik et du Nunatsiavut (IRIS de la reacutegion subarctique de lrsquoEst du Canada) chapitre 2 dans Allard M Lemay M (dir) Le Nunavik et le Nunatsiavut De la science aux politiques publiques Une eacutetude inteacutegreacutee drsquoimpact reacutegional des changements climatiques et de la modernisation Queacutebec Canada ArcticNet Inc 318 p

Compo GP Whitaker JS Sardeshmukh PD Matsui N Allan RJ Yin X Gleason BE Vose RS Rutledge G Bessemoulin P Broumlnnimann S Brunet M Crouthamel RI Grant AN Groisman PY Jones PD Kruk MC Kruger AC Marshall GJ Maugeri M Mok HY Nordli Oslash Ross TF Trigo RM Wang XL Woodruff D Worley SJ 2011 The Twentieth Century Reanalysis Project Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 137(654) 1-28

Dee DP Uppala SM Simmons AJ Berrisford P Poli P Kobayashi S Andrae U Balmaseda MA Balsamo G Bauer P Bechtold P Beljaars ACM van de Berg L Bidlot J Bormann N Delsol C Dragani R Fuentes M Geer AJ Haimberger L Healy SB Hersbach H Holm EV Isaksen L Karingllberg P Koumlhler M Matricardi M McNally AP Monge-Sanz BM Morcrette JJ Park BK Peubey C de Rosnay P Tavolato C Theacutepaut N Vitart F (2011) The ERA-Interim reanalysis

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 83

configuration and performance of the data assimilation system Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 137(656) 553-597

Derksen C Smith SL Sharp M Brown L Howell S Copland L Mueller DR Gauthier Y Fletcher CG Tivy A Bernier M Bourgeois J Brown R Burn CR Duguay C Kushner P Langlois A Lewkowicz AG Royer A Walker A 2012 Variability and change in the Canadian cryosphere Climatic Change 115(1) 59-88

Deacutery SJ Wood EF 2004 Teleconnection between the Arctic Oscillation and Hudson Bay river discharge Geophys Res Letters 31(18) 2-5

Deacutery SJ Wood EF 2005 Decreasing river discharge in northern Canada Geophys Res Letters 32(10)1-4

Deacutery SJ Stieglitz M McKenna EC Wood EF 2005 Characteristics and trends of river discharge into Hudson James and Ungava bays 1964ndash 2000 J Clim 18 2540ndash2557

Deacutery SJ Hernaacutendez-Henriacutequez MA Burford JA Wood EF 2009 Observational evidence of an intensifying hydrological cycle in northern Canada Geophys Res Letters 36(13) L13402

Gervais M Gyakum JR Atallah EH Tremblay LB 2014 How Well Are the Distribution and Extreme Values of Daily Precipitation over North America Represented in the Community Climate System Model A Comparison to Reanalysis Satellite and Gridded Station Data J Climate 27 5219-5239

Gerardin V McKenney K 2001 Une classification climatique du Queacutebec agrave partir de modegraveles de distribution spatiale de donneacutees climatiques mensuelles vers une deacutefinition des bioclimats du Queacutebec Direction du patrimoine eacutecologique et du deacuteveloppement durable ministegravere du Deacuteveloppement durable de lrsquoEnvironnement et de Lutte contre les changements climatiques Repeacutereacute agrave httpwwwmddelccgouvqccachangementsclassification

Guay C Minville M Braun M 2015 A global portrait of hydrological changes at the 2050 horizon for the province of Queacutebec Can Water Res J 40 285-302

Hansen JR Ruedy R Sato M Lo K 2010 Global surface temperature change Rev Geophys48(4) RG4004

Harris I Jones PD Osborn TJ Lister DH 2014 Updated high-resolution grids of monthly climatic observations - the CRU TS310 dataset Int J Clim 34 623-642

Holland MM Finnis J Barrett AP Serreze MC 2007Projected changes in Arctic Ocean freshwater budgets J Geophys Res 112(4) 1-13

Huntington TG 2006 Evidence for intensification of the global water cycle Review and synthesis

Journal of Hydrology 319(1-4) 83‑95

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 84

Hutchinson MF McKenney DQ Lawrence K Hopkinson RF Milewska E Papadopol P 2009 Development and Testing of Canada-Wide Interpolated Spatial Models of Daily MinimumndashMaximum Temperature and Precipitation for 1961ndash2003 J Appl Meteorol Climatol 48 725ndash741

Jones PD Lister DH Osborn TJ Harpham C Salmon M Morice CP 2012 Hemispheric and large-scale land-surface air temperature variations An extensive revision and an update to 2010 J Geophys Res 117(5)

Kanamitsu M Ebisuzaki W Woollen J Yang SndashK Hnilo JJ Fiorino M Potter GL 2002 NCEPDOE AMIP-II Reanalysis (Reanalysis-2) Bull Amer Meteor Soc 83(11) 1631-1643

Kottek M Grieser J Beck C Rudolf B Rubel F 2006 World map of the Koumlppen-Geiger climate classification updated Meteorologische Zeitschrift 15(3) 259-263

Lindsay R Wensnahan M Schweiger A Zhang J 2014 Evaluation of seven different atmospheric reanalysis products in the Arctic J Climate 27(7) 2588-2602

Liston GE Hiemstra CA 2011 The changing cryosphere Pan-Arctic snow trends (1979-2009) J Climate 24(21) 5691-5712

Litynski J 1988 Climat du Queacutebec drsquoapregraves la classification numeacuterique Carte de format 100 x 130 cm Eacuteditions Gamma

Mailhot A Talbot G Aubin P Bolduc S 2015 Eacutevaluation du potentiel des reacuteanalyses pour lrsquoestimation des intensiteacutes des preacutecipitations extrecircmes pour le nord queacutebeacutecois Institut National de la Recherche Scientifique Centre Eau Terre et Environnement (Rapport de recherche R1629) 95 p

Maraun D 2013 Bias Correction Quantile Mapping and Downscaling Revisiting the Inflation Issue J Climate 26(6) 2137-2143

McKenney DW Hutchinson MF Papadopol P Lawrence K Pedlar J Campbell K Milewska E Hopkinson RF Price D Owen T (2011) Customized spatial climate models for North America Bulletin of the American Meteorological Society 92(12) 1611-1622

MDDELCC 2014 Surveillance du Climat Ministegravere du Deacuteveloppement durable de lrsquoenvironnement et de la Lutte contre les changements climatiques (MDDELCC) Repeacutereacute agrave httpwwwmddelccgouvqccaclimatsurveillanceindexasp

Mesinger F DiMego G Kalnay E Mitchell K Shafran PC Ebisuzaki W Jović D Woollen J Rogers E Berbery EH Ek MB Fan Y Grumbine R Higgins W Li H Lin Y Manikin G Parrish D Shi W 2006 North American regional reanalysis Bulletin of the American Meteorological Society 87(3) 343-360

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 85

Mudryk LR Derksen C Kushner CJ Brown R 2015 Characterization of Northern Hemisphere Snow Water Equivalent Datasets 1981ndash2010 Journal of Climate 150904104833007 Repeacutereacute agrave httpjournalsametsocorgdoiabs101175JCLI-D-15-02291

Onogi K Tsutsui J Koide H Sakamoto M Kobayashi S Hatsushika H Matsumoto T Yamazaki N Kamahori H Takahashi K Kadokura S Wada K Kato K Oyama R Ose T Mannoji N Taira R 2007 The JRA-25 Reanalysis J Meteor Soc Japan 85 369-432

Ouranos (2015) Vers lrsquoadaptation Synthegravese des connaissances sur les changements climatiques au Queacutebec Partie 1 Eacutevolution climatique au Queacutebec Eacutedition 2015 Montreacuteal Queacutebec Ouranos 79 p

Overland JE Wang M 2005 The third Arctic climate pattern 1930s and early 2000s Geophys Res Letters 32(23) 1-4

Rapaic M Brown R Markovic M Chaumont D 2015 An Evaluation of Temperature and Precipitation Surface-Based and Reanalysis Datasets for the Canadian Arctic 1950ndash2010 Atmosphere-Ocean 53(3) 283-303

Rienecker MM Suarez MJ Gelaro R Todling R Bacmeister J Liu E Gosilovich MG Schubert SD Tacaks L Kim GK Bloom S Chen J Collins D Conaty A da Silva A Gu W Joiner J Koster RD Lucchesi R Molod A Owens T Pawson S Pegion P Redder CR Reichle R Robertson FR Ruddick AG Sienkiewicz M Woollen J 2011 MERRA NASAs Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications J Climate 24(14) 3624-3648

Saha S Shrinivas M PanH-L Wu X Wang J Nadiga S Tripp P Kistler R Woollen H Behringer D Liu H Stokes D Grumbine R Gayno G Wang J Hou Y-T Chuang H-Y Juang H-MH Sela J Iredell M Treadon R Kleist D Van Delst P Keyser D Derber J Ek M Meng J Wei H Yang Rongqian Lord Y van den Doll H Kumar A Wang W Long C Chelliah M Xue Y Huang B Schemm J-K Ebisuzaki W Lin R Xie P Chen M Zhou S Higgins W Zou C-Z Liu Q Chen Y Han Y Cucurull L Reynolds RW Rutledge G Goldberg M 2010 The NCEP climate forecast

system reanalysis Bull Am Meteor Soc 91(8) 1015‑1057

Schneider U Becker A Finger P Meyer-Christoffer A Ziese MRudolf B 2013 GPCCs new land surface precipitation climatology based on quality-controlled in situ data and its role in quantifying the global water cycle Theoretical and Applied Climatology 115(1-2) 15-40

Takala M Luojus K lliainen J Derksen C Lemmetyinen J Petri Kaumlrnauml J Koskinen J Bojkov B 2011 Estimating northern hemisphere snow water equivalent for climate research through assimilation of space-borne radiometer data and ground-based measurements Remote Sensing of Environment 115(12) 3517-3529

Thistle MEacute Caissie D 2013 Trends in air temperature total precipitation and streamflow characteristics in eastern Canada Canadian Technical Report of Fisheries and Aquatic Sciences 3018 Moncton New Brusnwick 109 p

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 86

Tivy A Howell SEL Alt B McCourt S Chagnon R Crocker G Carrieres T Yackel JJ 2011 Trends and variability in summer sea ice cover in the Canadian Arctic based on the Canadian Ice Service Digital Archive 1960ndash2008 and 1968ndash2008 J Geophys Research 116 C03007

Tranter M Jones HG 2001 The chemistry of snow Processes and nutrient cycling Dans Snow Ecology An interdisciplinary examination of snow-covered ecosystems Jones HG Pomeroy JW Walker DA Homan RW (dir) Cambridge Cambridge University Press 127-167

Uppala SM KÅllberg PW Simmons AJ Andrae U Da Costa Bechtold V Fiorino M Gibson JK Haseler J Hernandez A Kelly GA Li X Onogi K Saarinen S Sokka N Allan RP Andersson E Arpe K Balmaseda MA Beljaars ACM van de Berg L Bidlot J Bormann N Caires S Chevallier F Dethof A Fragosavac M Fisher M Fuentes M Hagemann S Hoacutelm E Hoskins BJ Isaksen L Hanssen PAEM Jenne R McNally AP Mahfouf J-F Morcrette J-J Rayner NA Saudnders RW Simon P Sterl A Trenberth KE Untch A Vasiljevic D Vitervo P Woollen J 2005 The ERA-40 re-analysis QJR Meteorol Soc 131 2961-3012

Vaughan DG Comiso JC Allison J Carrasco G Kaser R Kwok P Mote P Murray T Paul F Ren J Rignot E Solomina O Steffen K Zhang T 2013 Observations Cryosphere Dans Climate Change 2013 The physical Science Basis Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate change Stocker TF Qin D Plattner GK Tignor M Allen SK Boschung J Nauels A Xia Y Bex V Midgley PM (dir) United Kingdom et New York NY USA Cambridge University Press

Wan H Wang XL Swail VR 2010 Homogenization and Trend Analysis of Canadian Near-Surface Wind Speeds J Climate 23(5) 1209-1225

Willmott CJ Matsuura K 1995 Smart Interpolation of Annually Averaged Air Temperature in the United States J Appl Meteorol 34 2577-2586

Wong G Maraun D Vrac M Widmann M Eden JM Kent T 2014 Stochastic Model Output Statistics for Bias Correcting and Downscaling Precipitation Including Extremes J Climate 27(18) 6940-6959

Yue S Pilon P Phinney B 2003 Canadian streamflow trend detection impacts of serial and cross-correlation Hydrological Sciences J 48(1) 51-63

Zhang X Vincent LA Hogg WD Niitsoo A 2000 Temperature and precipitation trends in Canada during the 20th century Atmosphere-Ocean 38(3) 395-429

Zhang X Harvey KD Hogg WD Yuzyk TR 2001 Trends in Canadian streamflow Water Ress Res 37(4) 987-998

Page 10: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques

Projet 20043

Projet 20043 x

LISTE DES FIGURES

Figure 1 Stations meacuteteacuteorologiques du reacuteseau drsquoEnvironnement Canada pour lesquelles des donneacutees sont disponibles pour plus de 20 ans incluant lrsquoanneacutee 2010 3

Figure 2 Classification climatique du Queacutebec tireacutee de Gerardin et McKenney (2001) Notez que bien que la carte preacutesente 15 classes ces classes ont eacuteteacute regroupeacutees en 12 reacutegions climatiques selon la classification mondiale de Litynski 18

Figure 3 Distribution des 46 stations du reacuteseau MDDELCC disponibles dans la reacutegion agrave lrsquoeacutetude Seules les stations indeacutependantes en vert sont utiliseacutees pour la validation 22

Figure 4 Validation des donneacutees alternatives de tempeacuteratures mensuelles moyennes avec les donneacutees aux stations du MDDELCC Le lsquonrsquo indique le nombre de seacuteries observeacutees valides pour chaque jeu de donneacutees alternatives 30

Figure 5 Validation des donneacutees alternatives de preacutecipitations mensuelles moyennes avec les donneacutees aux stations du MDDELCC Le lsquonrsquo indique le nombre de seacuteries observeacutees valides pour chaque jeu de donneacutees alternatives 31

Figure 6 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion au nord approximativement du 59deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21 33

Figure 7 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 58deg et 59deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21 34

Figure 8 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 56deg et 58deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21 35

Figure 9 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 55deg et 56deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21 36

Figure 10 Le panneau du haut preacutesente la moyenne des tempeacuteratures moyennes annuelles (degC) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 41

Figure 11 Lrsquoeacutevolution des tempeacuteratures moyennes annuelles et mensuelles (degC) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 42

Figure 12 Le panneau du haut preacutesente la moyenne des preacutecipitations totales annuelles (mm) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 44

Projet 20043

Projet 20043 xi

Figure 13 Lrsquoeacutevolution des preacutecipitations totales annuelles et mensuelles (mm) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 45

Figure 14 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la longueur de la saison de croissance (jours) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2020 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 47

Figure 15 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date du deacutebut de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 48

Figure 16 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date de la fin de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 49

Figure 17 Lrsquoeacutevolution de la longueur du deacutebut et de la fin de la saison de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 50

Figure 18 Le panneau du haut preacutesente la moyenne du nombre annuel de degreacutes-jours de croissance calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 52

Figure 19 Lrsquoeacutevolution du nombre de degreacutes-jours annuel de de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 53

Figure 20 Le maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige (mm) calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg 55

Figure 21 La dureacutee du couvert de neige (seuil de 1 mm) calculeacutee agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg 56

Figure 22 Lrsquoeacutevolution du maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige du deacutebut de la fin et de la dureacutee de lrsquoenneigement calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra et de Brown-Derksen moyenneacutes pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 57

Figure 23 Classification des bioclimats eacutetablie sur la moyenne climatique de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFRS JRA55 MERRA) disponibles sur une grille de 50 km La classification suit les critegraveres eacutetablis par Litynski tels que preacutesenteacutes dans Gerardin et McKenney (2001) 60

Figure 24 Reacuteduction du couvert de glace ( par deacutecennie) pour la peacuteriode 1968-2010 dans lrsquoarctique canadien Seulement les tendances statistiquement significatives (α=005) sont montreacutees Adapteacutee de Derksen et al 2012 65

Projet 20043

Projet 20043 xii

Figure 25 Cartes du coefficient de la variabiliteacute temporelle des deacutebits annuels de 45 riviegraveres du Nord canadien pour (a) 1970ndash1990 (b) 1976ndash1996 (c) 1982ndash2002 et (d) 1970ndash2002 Les triangles pointant vers le haut (bas) indiquent une tendance positive (neacutegative) la taille des triangles indique lrsquoampleur du changement lorsque deacutetectable Les riviegraveres ameacutenageacutees par lrsquohomme (reacuteservoirs barrages diversion) sont indiqueacutees par des triangles vides 67

Figure 26 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses et aux stations 70

Figure 27 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations 72

Figure 28 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations 74

Figure 29 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 20 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations 75

Projet 20043

Projet 20043 xiii

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques observeacutees et interpoleacutees sur grille (tempeacuterature et preacutecipitation) 7

Tableau 2 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques de reacuteanalyses (tempeacuterature et preacutecipitation) 8

Tableau 3 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees interpoleacutees 9

Tableau 4 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees de reacuteanalyses 9

Tableau 5 Liste deacutefinition et formulation des indicateurs climatiques drsquointeacuterecirct 11

Tableau 6 Caracteacuteristiques sommaires de la classification de Litynski (tireacutees de Gerardin et McKenney 2001) 26

Tableau 7a Synthegravese des indicateurs climatiques agrave lrsquoeacutetude calculeacutes agrave partir des variables de tempeacuteratures et de preacutecipitations Les valeurs repreacutesentent la moyenne des quatre reacuteanalyses moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave de 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 lrsquoeacutecart-type de lrsquoensemble est donneacute entre parenthegraveses 38

Tableau 7 b Synthegravese des indicateurs climatiques relieacutes au couvert nival Les valeurs repreacutesentent la moyenne des jeux de donneacutees moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave du 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 Lrsquoeacutecart-type nrsquoest pas calculeacute eacutetant donneacute qursquoil nrsquoy a que deux jeux de donneacutees 40

Tableau 8 Liste et caracteacuteristiques des reacuteanalyses retenues 69

Tableau 9 Reacuteanalyse (ou paire de reacuteanalyses) offrant le meilleur accord avec les intensiteacutes aux stations apregraves post-traitement individuel (ou post-traitement par paire) 73

Projet 20043

Projet 20043 xiv

LISTE DES ABREacuteVIATIONS ET DES SIGLES

B2003 Brown 2003

CANGRD Canadian Gridded Temperature and Precipitation Anomalies

CFSR Climate Forecast System Reanalysis

CRU Climatic Research Unit

EC Environnement Canada

EEN Eacutequivalent en eau de la neige

ERA European ReAnalysis

GEV Generalized Extreme Value

GPCC Global Precipitation Climatology Centre

GPCP Global Precipitation Climatology Project

GISTEMP Goddard Institute for Space Studies Temperature Analysis

GlobSnow Global Snow Monitoring for Climate Research

HadCRU Hadley Center-Climatic Research Unit

JRA55 Japanese 55-year Reanalysis

MERRA Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications

MFFP Ministegravere des Forecircts de la Faune et des Parcs

MDDELCC Ministegravere du Deacuteveloppement durable de lrsquoEnvironnement et de la Lutte contre les Changements Climatiques

NARR North American Regional Reanalysis

NCEP National Centers for Environmental Prediction

NRCan Natural Resources Canda

20CR 20 th Century Reanalysis

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 1

CHAPITRE 1 INTRODUCTION

11 Mise en contexte

Le territoire nordique du Queacutebec possegravede un grand potentiel de deacuteveloppement

susceptible drsquoecirctre exploiteacute au cours des prochaines deacutecennies Pour bien encadrer ces

activiteacutes eacuteconomiques et les infrastructures qui les soutiennent il est important de

comprendre et caracteacuteriser le climat reacutegional actuel ainsi que son eacutevolution Ceci est aussi

primordial pour la protection de lrsquoenvironnement biophysique la peacuterenniteacute des

infrastructures existantes et lrsquoidentification des vulneacuterabiliteacutes socio-eacuteconomiques de la

reacutegion

Le changement du climat a deacutejagrave commenceacute agrave provoquer des impacts biophysiques

importants dans le nord du Queacutebec Une analyse approfondie de ces impacts est

preacutesenteacutee dans le livre publieacute par ArcticNet Le Nunavik et le Nunatsiavut de la science

aux politiques publiques (Allard et Lemay 2013) Par exemple un impact bien connu est

celui lieacute agrave la deacutegradation du pergeacutelisol et les conseacutequences pour les infrastructures (Allard

et Lemay 2013 chap6) La dynamique de la veacutegeacutetation est aussi en eacutevolution ceci devrait

se poursuivre dans le futur et entraicircner une augmentation de la couverture veacutegeacutetale et

de la hauteur drsquoespegraveces arbustives eacuterigeacutees (Allard et Lemay 2013 chap8) Les projections

climatiques futures suggegraverent la venue de nouveaux impacts par exemple lrsquoeacuterosion des

cocirctes associeacutee aux reacutegimes de tempecirctes qui provoquent une augmentation des risques

de surcotes les changements au reacutegime hydrologique avec une augmentation du deacutebit

annuel moyen (Guay et al 2015) ce qui pourrait entraicircner des impacts au niveau du

drainage dans les villages ainsi qursquoune augmentation des risques naturels

La modification de lrsquoenvironnement biophysique amplifie aussi les vulneacuterabiliteacutes socio-

eacuteconomiques les infrastructures existantes et agrave construire ont tregraves souvent un caractegravere

critique dans la reacutegion et leur deacutefaillance peut provoquer des conseacutequences graves pour

la population lrsquoaccegraves maritime accru gracircce au prolongement de la saison sans glace

pourrait exacerber des conflits drsquousage la gestion de lrsquoeau potable et des eaux useacutees

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 2

pourrait ecirctre complexifieacutee dans un contexte ougrave lrsquoenvironnement naturel change et

finalement le mode de vie et la culture des reacutesidents de la reacutegion tregraves deacutependants des

ressources et de lrsquoenvironnement naturel seront aussi affecteacutes

Lrsquoidentification et lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes lieacutees au climat de mecircme que la recherche

de solutions drsquoadaptation pour faire face agrave son changement requiegraverent des donneacutees sur

le climat reacutecent en premier lieu puis sur le climat futur Or pour caracteacuteriser le climat

reacutecent la disponibiliteacute de seacuteries de donneacutees drsquoobservations suffisamment longues et bien

reacuteparties sur le Queacutebec nordique srsquoavegravere un enjeu majeur En effet alors qursquoon peut

compter depuis longtemps sur un reacuteseau de stations meacuteteacuteorologiques relativement

dense dans le sud du Queacutebec celui du nord est peu dense et principalement localiseacute le

long de la cocircte (figure 1) Plusieurs projets de recherche sur le climat ont drsquoailleurs eacuteteacute

confronteacutes agrave ces lacunes Par exemple dans le livre drsquoArcticNet citeacute plus haut les analyses

climatiques des derniegraveres deacutecennies ont en grande partie eacuteteacute limiteacutees aux six stations

meacuteteacuteorologiques du reacuteseau drsquoEnvironnement Canada disponibles dans la reacutegion (Brown

et Lemay 2013)

Afin de pallier la rareteacute des observations dans la reacutegion nordique il est possible de

compter sur quelques jeux de donneacutees alternatifs soient les donneacutees interpoleacutees par

krigeage des stations existantes ainsi que les donneacutees de reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 3

Figure 1 Stations meacuteteacuteorologiques du reacuteseau drsquoEnvironnement Canada pour lesquelles des donneacutees sont disponibles pour plus de 20 ans incluant lrsquoanneacutee 2010

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 4

Le krigeage consiste agrave reacutegionaliser par interpolation spatiale une variable mesureacutee aux

stations meacuteteacuteorologiques par exemple la tempeacuterature en utilisant une autre variable

explicative par exemple lrsquoeacuteleacutevation La qualiteacute de ce type de donneacutees deacutepend du nombre

de stations meacuteteacuteorologiques et de le la qualiteacute de leurs donneacutees ainsi que de la meacutethode

drsquointerpolation Deux points sont importants ici Premiegraverement la reacutesolution spatiale de

ces types de donneacutees peut varier grandement reacutesultant en des grilles de quelques

kilomegravetres de cocircteacute agrave des centaines de kilomegravetres et il peut ecirctre difficile de trouver une

reacutesolution spatiale assez fine pour bien repreacutesenter le climat reacutegional Deuxiegravemement les

donneacutees sont disponibles sur diffeacuterentes eacutechelles de temps allant drsquoune base journaliegravere

agrave mensuelle La base mensuelle offre moins drsquoattrait puisqursquoelle limite la varieacuteteacute

drsquoindicateurs climatiques qui peuvent ecirctre estimeacutes plusieurs drsquoentre eux neacutecessitant des

donneacutees quotidiennes (par exemple cumul de degreacutes-jour longueur de saison de gel de

croissance etc)

La reacuteanalyse est une meacutethode qui consiste agrave combiner un modegravele de preacutevision

meacuteteacuteorologique et des observations existantes pour produire geacuteneacuteralement pour

lrsquoensemble du globe des archives drsquoun grand nombre de variables atmospheacuteriques et

oceacuteaniques sur des grilles agrave une reacutesolution temporelle de quelques heures pour plusieurs

deacutecennies du passeacute Ceci srsquoeffectue agrave lrsquoaide drsquoun modegravele de preacutevision meacuteteacuteorologique

ainsi qursquoun algorithme drsquoassimilation des donneacutees pour lesquels il importe de fixer des

reacutesolutions horizontale et verticale qui demeurent uniformes pour toute la peacuteriode

revisiteacutee De nouvelles sources drsquoobservations peuvent mecircme ecirctre inteacutegreacutees agrave la

proceacutedure ce qui permet drsquoameacuteliorer la repreacutesentation du climat Ce travail est

geacuteneacuteralement fait pour des peacuteriodes ougrave les reacuteseaux drsquoobservations sont varieacutes denses et

fiables Les reacuteanalyses offrent plusieurs avantages notamment elles peuvent couvrir

plusieurs deacutecennies elles sont souvent disponibles sur des reacutesolutions spatiales

relativement fines et avec des pas de temps journaliers (ou mecircme plus court)

Les donneacutees de reacuteanalyses diffegraverent entre elles sur plusieurs aspects Drsquoabord bien

qursquoelles integravegrent diffeacuterentes donneacutees drsquoobservations ces derniegraveres varient selon leur

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 5

provenance allant de radiosondages aeacuterologiques de stations meacuteteacuteorologiques de

surface de satellites de radars etc Leurs reacutesolutions tout comme leurs seacutelections

drsquoobservations varient eacutegalement Finalement les reacuteanalyses sont issues de modegraveles de

preacutevisions diffeacuterents qui nrsquoutilisent pas les mecircmes scheacutemas drsquoassimilation De maniegravere

geacuteneacuterale les variables pour lesquelles il nrsquoexiste pas drsquoobservations preacutesentent

potentiellement les plus grandes dispariteacutes car elles sont deacutetermineacutees uniquement par

le modegravele de preacutevision

Devant la disponibiliteacute des diffeacuterentes sources de donneacutees il est possible drsquoenvisager de

combiner les jeux de donneacutees afin de calculer une marge drsquoerreur autour du climat

nordique reacutecent et de le caracteacuteriser de maniegravere adeacutequate pour soutenir les analyses sur

les vulneacuterabiliteacutes les impacts et les strateacutegies drsquoadaptation aux changements climatiques

12 Objectifs

Le mandat drsquoOuranos pour ce projet eacutetait par conseacutequent centreacute sur la caracteacuterisation du

climat reacutecent sur le territoire nordique queacutebeacutecois au nord du 55e parallegravele en analysant

les jeux de donneacutees disponibles

Les objectifs speacutecifiques eacutetaient les suivants

1 Ameacuteliorer le niveau de connaissance du climat du Nunavik et de sa variabiliteacute

spatiale et temporelle

2 Produire des cartes et des tableaux synthegraveses du climat reacutecent pour diffeacuterents

indicateurs

3 Produire des cartes synthegraveses agrave fine eacutechelle exposant une seacutelection drsquoindicateurs

cleacutes

4 Identifier les zones ougrave les marges drsquoerreur sur la connaissance du climat reacutegional

sont les plus importantes

5 Eacutevaluer le potentiel des donneacutees alternatives (reacuteanalyses) pour lrsquoestimation des

quantiles de pluies extrecircmes

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 6

6 Fournir un eacutetat des connaissances sur drsquoautres variables drsquointeacuterecirct (reacutegime des

vents hydrologie et couvert de glace)

7 Proposer des recommandations pour des travaux subseacutequents

Il faut noter que tous les objectifs agrave lrsquoexception du cinquiegraveme eacutetaient sous la

responsabiliteacute du consortium Ouranos et sont abordeacutes en deacutetail dans le preacutesent rapport

Lrsquoobjectif drsquoeacutevaluer le potentiel des donneacutees alternatives (reacuteanalyses) pour lrsquoestimation

des quantiles de pluies extrecircmes eacutetait quant agrave lui confieacute agrave lrsquoeacutequipe de recherche drsquoAlain

Mailhot de lrsquoINRS-ETE Un compte-rendu des meacutethodes utiliseacutees et des principaux

reacutesultats est preacutesenteacute au chapitre 6 du preacutesent rapport alors que les informations plus

deacutetailleacutees font lrsquoobjet drsquoun document technique (Tome 1)

CHAPITRE 2 DONNEacuteES INDICATEURS CLIMATIQUES ET BIOCLIMATS

21 Donneacutees

Tel que mentionneacute plus haut un des principaux objectifs de ce projet eacutetait drsquoeacutevaluer la

possibiliteacute drsquoutiliser des jeux de donneacutees alternatifs soient les donneacutees de stations

meacuteteacuteorologiques interpoleacutees sur grilles ou les reacuteanalyses pour pallier au manque de

stations meacuteteacuteorologiques dans le nord queacutebeacutecois Plusieurs bases de donneacutees de

tempeacuteratures et de preacutecipitations offraient un potentiel elles sont preacutesenteacutees aux

tableaux 1 (donneacutees interpoleacutees sur grille) et 2 (reacuteanalyses) tandis que les tableaux 3 et

4 preacutesentent les jeux de donneacutees disponibles pour le couvert nival

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 7

Tableau 1 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques observeacutees et interpoleacutees sur grille (tempeacuterature et preacutecipitation)

Nom Peacuteriode Reacutesolution

spatiale Domaine Variables

Pas de temps

Reacutefeacuterences

CLIMATOLOGIE 1925-

preacutesent Observations Queacutebec

Tmax Tmin

Tmoy PCP Quotidien

MDDELCC 2014

CANGRD 1900-2010

50 km polaire steacutereacuteographi

que Canada

Tmoy

PCP Mensuel

Zhang et al 2000

CRU TS31 1901-

preacutesent 05deg lat-lon

global terrestre

Tmoy

PCP Mensuel

Harris et al 2013

Willmott-Matsuura

1900-2010

05deg lat-lon global

terrestre

Tmoy

PCP Mensuel

Willmott et Matsuura

1995

GPCC v6 1900-2010

05deg lat-lon global

terrestre PCP Mensuel

Schneider et al 2013

GPCP v2 1979-

preacutesent 25deg lat-lon global PCP Mensuel

Adler et al 2003

HadCRUT3v 1850-

preacutesent 5deg lat-lon global

Anomalie Tmoy

Mensuel Brohan et al

2006

CRUTEM4v 1850-

preacutesent 5deg lat-lon

global terrestre

Anomalie Tmoy

Mensuel Jones et al

2012

GISTEMP 1850-

preacutesent 1deg lat-lon global

Anomalie Tmoy

Mensuel Hansen et al

2010

NRCan 1950-2014

10 km Canada Tmoy

PCP Quotidien

Hutchinson et al 2009

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 8

Tableau 2 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques de reacuteanalyses (tempeacuterature et preacutecipitation)

Nom Peacuteriode Reacutesolution

spatiale Domaine Variables Reacutefeacuterences

NCEP2 1979-

preacutesent 25deg lat-lon Global TmoyPCP

Kanamitsu et al 2002

NARR 1979-

preacutesent 32 km

Ameacuterique du Nord

regional TmoyPCP

Mesinger et al 2006

MERRA 1979-

preacutesent 05deg lat

067deg lon Global TmoyPCP

Rienecker et al 2011

ERA-Interim 1979-

preacutesent 075deg lat-lon Global TmoyPCP

Dee et al 2011

ERA40 1958 -2002 125deg lat-lon Global TmoyPCP Uppala et al

2005

JRA25 1979-2007 125deg lat-lon Global TmoyPCP Onogi et al

2007

CFSR 1979-2009 ~38 km Global TmoyPCP Saha et al

2010

20CR 1871-2010 2deg lat-lon Global TmoyPCP Compo et al

2011

Note Tous ces jeux de donneacutees sont disponibles agrave un pas de temps quotidien

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 9

Tableau 3 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees interpoleacutees

Nom Peacuteriode Reacutesolution Domaine Pas de temps

Reacutefeacuterences

CLIMATOLOGIE 1965-2005 Observations Stations quotidien MDDELC 2014

B2003 1979-1997 30 km Ameacuterique du

nord quotidien

Brown et al 2003

GlobSnow 1979-2012 25 km Global quotidien Takala et al

2011

CMC snow depth analysis

1999-2012 30 km Heacutemisphegravere

nord quotidien

Brown et Brasnett 2010

Tableau 4 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees de reacuteanalyses

Nom Peacuteriode Reacutesolution Domaine Pas de temps Reacutefeacuterences

MERRA 1980-2012 75 km-

reacuteanalyse Global quotidien

Rienecker et al 2011

ERA-interim 1980-2012 75 km-

reacuteanalyse Global quotidien

Dee et al 2011

CFSR 1979-2009 ~38 km Global quotidien Saha et al 2010

NCEP reconstruction

1948-2004

50 km polaire

steacutereacuteographique

Queacutebec quotidien Brown 2010

Brown-Derksen 1979-2012 75 km

reacuteanalyse (ERA-interim)

Heacutemisphegravere nord (nord

du 30deg) quotidien

Brown et Derksen (2013)

Liston-Hiemstra 1979-2009 10 km x 10 km

Heacutemisphegravere nord (nord du 50degN)

quotidien Liston et Hiemstra

(2011)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 10

Il faut preacuteciser que les deux derniers jeux de donneacutees du tableau 4 (Brown-Derksen et

Liston-Hiemstra) diffegraverent des autres reacuteanalyses agrave lrsquoeacutetude car elles utilisent en fait une

reacuteanalyse afin de piloter un modegravele de neige La seacuterie Brown-Derksen utilise la reacuteanalyse

ERA-Interim comme pilote tandis que la seacuterie Liston-Hiemstra utilise MERRA

22 Indicateurs climatiques

La caracteacuterisation du climat au nord de 55deg est baseacutee sur les variables de tempeacuteratures

preacutecipitations et neige au sol auxquelles srsquoajoute un grand nombre drsquoindicateurs

climatiques calculeacutes agrave partir des trois variables de base Ces indicateurs permettent de

faire des liens entre le climat et des probleacutematiques appliqueacutees Notons qursquoune premiegravere

liste de variables et drsquoindicateurs a eacuteteacute eacutetablie dans la proposition de projet en

collaboration avec le MFFP et le comiteacute de suivi alors que de nouveaux indicateurs se

sont ajouteacutes en cours de projet Ces ajouts sont le fruit drsquoeacutechanges avec certains membres

du comiteacute de suivi et collaborateurs du projet Le tableau 5 preacutesente tous les indicateurs

agrave lrsquoeacutetude ainsi que leurs deacutefinitions et les formules utiliseacutees pour les calculer

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 11

Tableau 5 Liste deacutefinition et formulation des indicateurs climatiques drsquointeacuterecirct

Indicateur Deacutefinition Formule

Tempeacuterature moyenne annuelle

Moyenne annuelle des tempeacuteratures moyennes

quotidiennes

Tmoyann = N

TmoyN

i

j

Tmoyj Tempeacuterature moyenne de chaque journeacutee (j)

N Nombre de jours dans une anneacutee

Tempeacuterature moyenne mensuelle

Moyenne mensuelle des tempeacuteratures moyennes

quotidiennes

Tmoymois= Nmen

TmoyNmen

i

j

Tmoyj Tempeacuterature moyenne de chaque journeacutee (j)

Nmois Nombre de jours dans un mois

Deacutebut de la saison sans gel (printanier)

Le premier jour suivant lrsquohiver ougrave la tempeacuterature minimale quotidienne est infeacuterieure ou eacutegale agrave un seuil de

tempeacuterature geacutelive Tgel selon une moyenne mobile de 10 jours

DDGTgel = max jTminj le Tgel

Tgel =0 degC

Fin de la saison sans gel (automnal)

Le premier jour de lrsquoautomne ougrave la tempeacuterature minimale quotidienne est infeacuterieure ou eacutegale agrave un seuil de

tempeacuterature geacutelive Tgel selon une moyenne mobile de 10 jours

DPGTgel = min jTminj le Tgel

Tgel =0 degC

Longueur de la saison sans gel

Le nombre de jours entre le premier et le dernier gel de lrsquoanneacutee

(voir 2 deacutefinitions preacuteceacutedentes) selon un seuil Tgel

LSsgel = DPGTgel ndash DDGTgel

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 12

Nombre mensuel de gel-deacutegel

Les journeacutees avec un eacuteveacutenement de geldeacutegel sont celles ougrave la

tempeacuterature oscille autour de 0 ˚C en 24 heures Plus speacutecifiquement

un eacuteveacutenement quotidien de gel-deacutegel est observeacute lorsque Tmin de la journeacutee est infeacuterieure agrave 0 ˚C et Tmax de la mecircme journeacutee est supeacuterieure

agrave 0 ˚C

Gel-Deacutegelmois=

)C0()C01 (

iTneti

iTx

Nmois

Txi Tempeacuterature maximum quotidienne pour une peacuteriode de 24 heures

Tni Tempeacuterature minimum quotidienne pour une peacuteriode de 24 heures

i une journeacutee donneacutee

Nmois Nombre de jours dans un mois

Degreacutes jours de de gel et de deacutegel mensuel

Cumul du nombre de degreacutes au-dessus de 0 ˚C et cumul du nombre de degreacutes-jours au-dessous de 0 ˚C

DJDGmois=

Nmois

iTbaseiTmoy

10

DJGmois=

Nmois

iiTmoyTbase

10

Tmoyi Tempeacuterature moyenne du jour i

Tbase Tempeacuterature de base (0 degC)

i une journeacutee donneacutee

Nmois Nombre de jours dans un mois

Degreacutes-jours de croissance

Lrsquoeacutecart en degreacutes Celsius qui seacutepare la tempeacuterature moyenne

quotidienne drsquoune valeur de base de 5˚C Si la valeur est eacutegale ou

infeacuterieure agrave 5˚C la journeacutee agrave zeacutero degreacute-jour de croissance Les

valeurs quotidiennes de degreacute-jours sont cumuleacutees sur une base

annuelle

DJC = )365

15(

iTbaseiTmoyMas

DJC Le nombre total de degreacutes-jours de croissance par anneacutee

Tmoyi La tempeacuterature moyenne du jour i

Tbase La tempeacuterature de base de 5degC

i une journeacutee donneacutee

Deacutebut de la saison de croissance

La saison de croissance deacutebute lorsque la tempeacuterature

quotidienne moyenne est eacutegale ou supeacuterieure agrave 5 degC pendant 5 jours conseacutecutifs agrave partir du 1er mars

(Cette deacutefinition est utiliseacutee pour deacutefinir les bioclimats du Queacutebec)

DSC = min jTC5j gt 5 degC

1198791198625119895 = (119879119898119900119910(119895 minus 4) +119879119898119900119910(119895 minus 3) + 119879119898119900119910(119895 minus 2) +

119879119898119900119910(119895 minus 1) + 119879119898119900119910119895)5

j jour julien 60

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 13

TC5 tempeacuterature quotidienne au-dessus de 5degC

Fin de la saison de croissance

La saison de croissance se termine quand la tempeacuterature quotidienne

moyenne est infeacuterieure agrave -2 degC agrave partir du 1er aoucirct (Cette deacutefinition

est utiliseacutee pour deacutefinir les bioclimats du Queacutebec)

FSC = Fin de la saison de croissance

FSC = min kTk lt -2 degC

k jour julien 213

Longueur de la saison de croissance

Voir les deux deacutefinitions preacuteceacutedentes

LSC = DSC - FSC

LSC La longueur de la saison de croissance

DSC = Deacutebut de la saison de croissance

FSC = Fin de la saison de croissance

Peacuteriode ougrave la tempeacuterature oscille autour de 0 degC

Nombre de jours ougrave la tempeacuterature passe au-dessus et au-dessous de

zeacutero durant les peacuteriodes qui preacutecegravedent et qui suivent une

peacuteriode de gel en continu (soit agrave lrsquoautomne et au printemps) La peacuteriode de gel en continu est

deacutefinie comme la peacuteriode la longue de lrsquoanneacutee (juillet agrave juillet) ougrave une moyenne mobile de 30 jours des tempeacuteratures reste sous un seuil

de 0 degC

Automne

Automn0 = DGdcont - DPGTgel

Printemps

Print0 = DDGTgel - DGfcont

DPGTgel = Date du premier gel agrave lrsquoautomne

DDGTgel = Date du dernier gel au printemps

DGdcont = Date du deacutebut du gel en continu

DGfcont = Date de la fin du gel en continu

Tgel = 0 degC

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 14

Quantiteacute de preacutecipitations annuelles

Accumulation des preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui

tombent sous forme de pluie et de neige au courant drsquoune anneacutee

Ptotalesann = N

j

jPt

Ptj Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de pluie

et de neige

N le nombre total de jours dans une anneacutee

Quantiteacute de preacutecipitations mensuelles

Accumulations de preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui

tombent sous forme de pluie et de neige au courant drsquoun mois

Ptotalesmois = Nmen

j

jPt

Pti Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de pluie

et de neige

Nmois le nombre total de jours dans un mois

Quantiteacute de preacutecipitations liquides et solides mensuelles

Accumulations de preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui

tombent sous forme de pluie ou de neige au courant drsquoun mois

Pliquidemois = Nmen

j

jPl

Psolidemois = Nmen

j

jPs

Pli Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de pluie

Pli Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de neige

Nmois le nombre total de jours dans un mois

Type de preacutecipitation (fraction neige)

Preacutecipitations quotidiennes (mm) annuelles totales qui tombent sous

forme de neige par rapport aux preacutecipitations quotidiennes (mm)

annuelles totales

Fractioneauneige =

N

j

j

N

j

j

Ptotales

Pneige

Ptotalesj Preacutecipitations quotidiennes totales en mm

Pneigej Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme

de neige

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 15

N le nombre total de jours dans une anneacutee

Deacutebut du couvert de neige

Premier jour ougrave lrsquoeacutepaisseur de la neige accumuleacutee au sol est au-

dessus drsquoun seuil donneacute

DCneige = min jNsol gtNdeacutebut

Ndeacutebut 5 mm en EEN

Fin du couvert de neige

Premier jour ougrave lrsquoeacutepaisseur de la neige accumuleacutee au sol est en

dessous drsquoun seuil donneacute apregraves le 1er mars

FCneige = max jNsol ltNfin

Nfin 5 mm en EEN

Dureacutee du couvert de neige

Nombre de jours entre le deacutebut et la fin du couvert de neige

LDCneige = DCneige ndash FCneige

Maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige (EEN)

Lrsquoeacutequivalent en eau de lrsquoaccumulation maximale de neige

durant une anneacutee

EENmax = max(Pneige Densiteacuteneige)

Pneige = Preacutecipitations de neige

Densiteacuteneige = Densiteacute de la neige soit la masse de la neigevolume occupeacute

(souvent 10 aux stations)

22 Bioclimats

Une bonne information cartographique drsquoun territoire est un outil souvent indispensable

afin de proceacuteder agrave lrsquoameacutenagement de ce territoire et eacutevaluer ses capaciteacutes et sensibiliteacutes

eacutecologiques Au Queacutebec trois principales ressources sont disponibles agrave cette fin La

premiegravere est le cadre eacutecologique de reacutefeacuterence (CER) du ministegravere du Deacuteveloppement

durable de lrsquoEnvironnement et de la Lutte contre les changements climatiques

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 16

(MDDELCC) aussi communeacutement appeleacute le cadre eacutecologique du Queacutebec (CERQ1) Il srsquoagit

drsquoune classification cartographique fondeacutee principalement sur les formes de terrains sur

leur organisation spatiale et sur la configuration du reacuteseau hydrographique Ces variables

eacutecologiques sont dites permanentes crsquoest-agrave-dire qursquoelles ne changent pas ou tregraves peu

dans le temps La deuxiegraveme est le systegraveme hieacuterarchique de classification eacutecologique du

territoire du MFFP (httpswwwmffpgouvqccaforetsinventaireinventaire-zones-

cartejsp) Cette cartographie deacutetaille les diffeacuterentes zones de veacutegeacutetation du territoire

queacutebeacutecois

Une troisiegraveme ressource particuliegraverement utile pour la planification du territoire est la

cartographie des bioclimats du Queacutebec (Gerardin et McKenney 2001) Il existe plusieurs

classifications mondiales des bioclimats celle utiliseacutee au Queacutebec est baseacutee sur la meacutethode

de Litynski (1988) fondeacutee sur la tempeacuterature moyenne annuelle (C) les preacutecipitations

totales annuelles (mm) et la dureacutee de la saison de croissance (jours) Une seule

cartographie des bioclimats du Queacutebec a eacuteteacute effectueacutee jusqursquoici soit en 2001 par Gerardin

et McKenney2 Cet exercice reposait sur une interpolation spatiale de donneacutees

climatiques des stations meacuteteacuteorologiques du MDDELCC pour la peacuteriode 1966-1996

Gerardin et McKenney ont en premier lieu effectueacute une cateacutegorisation du climat

queacutebeacutecois baseacutee sur neuf variables climatiques reacutesultant en une classification en 15

reacutegions climatiques (figure 2) Agrave la suite de cette classification un regroupement a eacuteteacute

effectueacute agrave lrsquoaide de trois variables climatiques selon la classification mondiale de Litynski

reacutesultant en un deacutecompte final de 12 classes preacutesenteacutees en haut agrave gauche sur la figure 2

La reacutevision de la carte des bioclimats dans le cadre du preacutesent projet permettra non

seulement drsquoactualiser la classification avec une information climatique plus reacutecente

tenant compte de lrsquoeacutevolution du climat (1981-2010) mais aussi drsquoinclure de nouvelles

sources de donneacutees qui pourraient permettre de raffiner la distribution des bioclimats

1 Pour en savoir plus sur le CER voir le site httpwwwmddelccgouvqccabiodiversitecadre-ecologiquerapportscer_partie_1pdf 2 Pour en savoir plus sur la classification climatique du Queacutebec voir le site httpwwwmddelccgouvqccachangementsclassification

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 17

Quatre bioclimats sont identifieacutes pour la reacutegion agrave lrsquoeacutetude au nord du 55deg La zone la plus

au nord est caracteacuteriseacutee par des tempeacuteratures polaires (-94 agrave -60 degC) un reacutegime de

preacutecipitations semi-aride (250 agrave 469 mm) et une saison de croissance tregraves courte (90 agrave

119 jours) La zone la plus au sud du Nunavik est caracteacuteriseacutee par des tempeacuteratures

subpolaires froides (-59 agrave -15 degC) par des preacutecipitations modeacutereacutees (470 agrave 799 mm) et

par une saison de croissance tregraves courte (90 agrave 119 jours) La troisiegraveme zone qui se situe

dans la portion est de la zone drsquoeacutetude en bordure avec le Labrador est caracteacuteriseacutee par

des tempeacuteratures polaires (-94 agrave -60 degC) par un reacutegime de preacutecipitations modeacutereacutees (470

agrave 799 mm) et par une saison de croissance courte (120 agrave 149 jours)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 18

Figure 2 Classification climatique du Queacutebec tireacutee de Gerardin et McKenney (2001) Notez que bien que la carte preacutesente 15 classes ces classes ont eacuteteacute regroupeacutees en 12 reacutegions climatiques selon la classification mondiale de Litynski

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 19

CHAPITRE 3 MEacuteTHODOLOGIE

31 Peacuteriode seacutelectionneacutee pour le climat de reacutefeacuterence

La peacuteriode de temps retenue dans cette eacutetude pour deacutecrire le climat de reacutefeacuterence du

Nunavik va de 1981 agrave 2010 Ce choix deacutecoule en partie du fait que les donneacutees de

reacuteanalyses seacutelectionneacutees ne sont disponibles qursquoagrave compter de 1979 (tableau 2) De plus

cette peacuteriode repreacutesente lrsquohorizon temporel sur lequel les normales climatiques sont

maintenant calculeacutees selon les recommandations de lrsquoOrganisation Meacuteteacuteorologique

Mondiale (OMM) Elle est par exemple utiliseacutee par le MDDELCC pour cartographier les

normales climatiques du Queacutebec qui sont disponibles en ligne sur le site de surveillance

du climat (httpwwwmddelccgouvqccaclimatnormales )

32 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash tempeacuteratures et preacutecipitations

Le premier objectif de ce projet eacutetait drsquoeacutevaluer la pertinence et lrsquoutiliteacute des diffeacuterents jeux

de donneacutees disponibles sur la reacutegion du Nunavik Les jeux de donneacutees diffegraverent entre

autres par leurs reacutesolutions temporelles et spatiales et certaines drsquoentre elles pouvaient

srsquoaveacuterer moins inteacuteressantes pour une analyse du climat sur le nord du Queacutebec De plus

la repreacutesentativiteacute des donneacutees par rapport aux stations drsquoobservations nrsquoest pas

forceacutement eacutequivalente et elle se devait drsquoecirctre eacutevalueacutee agrave la piegravece La seacutelection finale des

jeux de donneacutees pour lrsquoanalyse et la cartographie des indicateurs srsquoest faite en deux

grandes eacutetapes

321 Reacutesolution et vintage des jeux de donneacutees

Premiegraverement les donneacutees sur des grilles ayant des tuiles de plus de 100 km de cocircteacute ont

eacuteteacute eacutelimineacutees puisqursquoune telle reacutesolution geacutenegravere seulement deux ou trois tuiles sur la

reacutegion agrave lrsquoeacutetude ce qui srsquoavegravere tregraves peu avantageux comparativement aux jeux de donneacutees

agrave plus fine reacutesolution Cette eacutetape a conduit agrave lrsquoeacutelimination des donneacutees interpoleacutees

suivantes GPCP v2 HadCRUT3v CRUTEM4v GISTEMP ainsi que des reacuteanalyses NCEP2 et

20CR Deuxiegravemement la seacuterie GPCCv6 qui nrsquooffre que des donneacutees de preacutecipitations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 20

mensuelles a aussi eacuteteacute retireacutee compte tenu du faible nombre drsquoindices climatiques

drsquointeacuterecirct pouvant ecirctre calculeacutes avec ces donneacutees

Suite agrave ce premier tri nous avons retrancheacute les donneacutees de reacuteanalyses provenant

drsquoanciennes versions Ce faisant la seacuterie NARR a eacuteteacute eacutelimineacutee car elle est maintenant

remplaceacutee par la seacuterie CFSR On note que le jeu de donneacutees NCEP2 deacutejagrave eacutelimineacute agrave cause

de sa reacutesolution spatiale est aussi doreacutenavant remplaceacute par CFSR Le jeu de donneacutees

ERA40 est aussi eacutelimineacute puisqursquoil repreacutesente une version anteacuterieure agrave la seacuterie ERA-Interim

et qursquoil offre une couverture de donneacutees plus discontinue ainsi qursquoune reacutesolution

grossiegravere lorsque compareacute agrave la version plus reacutecente (Rapaic et al 2015) Enfin le jeu de

donneacutees JRA25 a eacuteteacute remplaceacute par une version plus reacutecente soit JRA55

322 Validation avec les donneacutees aux stations

Lrsquoeacutetape finale de seacutelection des jeux de donneacutees consistait agrave valider chacun des jeux de

donneacutees avec les donneacutees aux stations meacuteteacuteorologiques du reacuteseau CLIMATOLOGIE du

MDDELCC

Pour cette comparaison des donneacutees quotidiennes de tempeacuteratures et de preacutecipitations

eacutetaient disponibles pour 46 stations (figure 3) Parmi cet ensemble les donneacutees de quatre

stations sont partageacutees avec Environnement Canada et sont utiliseacutees pour construire les

fichiers de donneacutees interpoleacutees (ex CANDGRD et NRCan) Par conseacutequent elles ne

peuvent pas ecirctre consideacutereacutees indeacutependantes de ces jeux de donneacutees et ecirctre utiliseacutees

comme critegravere de validation

Bien que les donneacutees quotidiennes de 42 stations meacuteteacuteorologiques demeuraient

disponibles plusieurs seacuteries nrsquoeacutetaient pas complegravetes et ne couvraient pas neacutecessairement

les mecircmes anneacutees Des critegraveres de seacutelection ont ducirc ecirctre imposeacutes afin de trouver des seacuteries

aux stations dites laquovalidesraquo Le premier critegravere consistait agrave conserver uniquement les

anneacutees ayant moins de 20 de donneacutees manquantes pour une peacuteriode drsquoenregistrement

annuelle Ensuite une seacuterie valide a eacuteteacute deacutefinie comme une seacuterie ayant au moins dix

anneacutees valides qursquoelles soient conseacutecutives ou non et qui recoupaient les anneacutees

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 21

disponibles pour les diffeacuterents jeux de donneacutees Le but eacutetait de maximiser le nombre de

seacuteries aux stations qui pouvait ecirctre utiliseacute pour la validation La reacutesultante est donc un

ensemble de stations ayant des seacuteries valides speacutecifiques agrave chacun des jeux de donneacutees

interpoleacutees et de reacuteanalyses En effet le nombre de seacuteries valides nrsquoest pas

neacutecessairement le mecircme pour chacune des stations et il diffegravere aussi deacutependamment du

jeu de donneacutees avec lequel les seacuteries valides sont compareacutees

Une fois les seacuteries valides obtenues elles ont eacuteteacute compareacutees au point de grille le plus pregraves

pour chacun des jeux de donneacutees alternatives Trois indicateurs couramment utiliseacutes pour

comparer des donneacutees de stations agrave des donneacutees alternatives ont eacuteteacute calculeacutes Le premier

est le coefficient de correacutelation (r) le deuxiegraveme est lrsquoerreur quadratique moyenne (Root

Mean Square Error RMSE) et le troisiegraveme est lrsquoeacutecart-type normaliseacute soit lrsquoeacutecart-type du

jeu de donneacutees diviseacute par lrsquoeacutecart-type des donneacutees stations (σjeuσstation) Les

comparaisons sont faites agrave partir des valeurs de tempeacuteratures et de preacutecipitations

mensuelles moyennes

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 22

Figure 3 Distribution des 46 stations du reacuteseau MDDELCC disponibles dans la reacutegion agrave lrsquoeacutetude Seules les stations indeacutependantes en vert sont utiliseacutees pour la validation

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 23

33 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash couvert de neige

Lrsquoanalyse des bases de donneacutees du couvert nival nrsquoa pas suivi exactement la mecircme

meacutethodologie que celle utiliseacutee pour les donneacutees de tempeacuteratures et de preacutecipitations

Le premier tri baseacute sur la reacutesolution spatiale et temporelle des jeux de donneacutees est resteacute

le mecircme Ce processus a permis drsquoeacuteliminer la seacuterie NCEP disponible sur une grille de

200 km De plus les seacuteries B2003 HQ et CMC (snow depth analysis) ont eacuteteacute eacutelimineacutees ducirc

au manque de donneacutees sur la peacuteriode de reacutefeacuterence agrave lrsquoeacutetude

Lrsquoeacutetape consistant agrave comparer les jeux de donneacutees sur grille aux donneacutees aux stations nrsquoa

pas eacuteteacute effectueacutee pour le couvert de neige car il a eacuteteacute deacutemontreacute que ce dernier est

beaucoup trop heacuteteacuterogegravene sur le territoire (Mudryk et al 2015) Autrement dit une

valeur agrave une station ne peut repreacutesenter adeacutequatement une valeur moyenneacutee sur un

point de grille car lrsquoaccumulation de neige peut varier de faccedilon tregraves importante sur

quelques megravetres La validation des donneacutees sur grille devrait ainsi reposer sur plusieurs

mesures agrave lrsquointeacuterieur drsquoun point de grille chose impossible dans le cas preacutesent

De plus dix stations de reacuteseau du MDDELCC offraient des donneacutees de neige sur le

territoire agrave lrsquoeacutetude Par contre de ces dix stations seulement deux stations avaient des

seacuteries disponibles qui 1) correspondaient aux mecircmes anneacutees que celles disponibles dans

les jeux de donneacutees Liston-Hiemstra et Brown-Derksen et 2) remplissaient les critegraveres de

donneacutees valides eacutetablies soit de conserver uniquement les anneacutees ayant moins de 20

de donneacutees manquantes pour une peacuteriode drsquoenregistrement annuelle et de deacutefinir une

seacuterie valide comme ayant au moins dix anneacutees valides Il eacutetait par conseacutequent tregraves difficile

de valider les jeux de donneacutees avec les donneacutees aux stations

Mudryk et al (2015) propose cependant une autre approche adopteacutee ici qui consiste agrave

comparer les reacuteanalyses entre elles afin drsquoeacutevaluer leurs similitudes et les eacutecarts entre leurs

valeurs respectives Ceci permet drsquoeacuteliminer les reacuteanalyses qui preacutesentent des eacutecarts trop

importants face aux autres On obtient au final un ensemble de jeux de donneacutees pouvant

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 24

ecirctre utiliseacute pour caracteacuteriser la neige sur le territoire Il faut toutefois noter que faute

drsquoobservations terrains suffisantes lrsquoaccord entre les jeux de donneacutees ne veut pas

forceacutement dire qursquoils repreacutesentent plus adeacutequatement la reacutealiteacute

La comparaison entre les jeux de donneacutees conserveacutes de la liste drsquoorigine (GlobSnow

MERRA ERA-Interim CFSR Brown-Derksen et Liston-Hiemstra) a eacuteteacute effectueacutee en

analysant les seacuteries temporelles annuelles des quatre indicateurs climatiques relieacutes agrave la

neige choisis pour ce projet soit lrsquoeacutequivalent en eau de la neige le deacutebut la fin et la dureacutee

de lrsquoenneigement Les seacuteries temporelles de ces variables sont compareacutees pour les

diffeacuterentes reacutegions bioclimatiques identifieacutees agrave travers ce projet (voir sections 35 et 44)

Lrsquoagreacutegation spatiale des donneacutees a eacuteteacute faite parce que la qualiteacute des bases de donneacutees

de neige est tregraves heacuteteacuterogegravene dans le nord Il faut rappeler que les reacuteanalyses assimilent

les donneacutees aux stations et que celles-ci sont tregraves rares sur lrsquoextrecircme nord du territoire

(voir section 11) En analysant les jeux de donneacutees par bioclimats il nous eacutetait possible

de mieux eacutevaluer lrsquoampleur de ce problegraveme

34 Formats de preacutesentation des indicateurs climatiques

341 Cartographie

Un des livrables principaux de ce projet eacutetait la production de cartes pour les indicateurs

climatiques drsquointeacuterecirct Lrsquointerpolation des indicateurs a eacuteteacute faite sur une grille commune

de 50 km un compromis adeacutequat entre les reacutesolutions des jeux de donneacutees retenus

Suite agrave une consultation aupregraves des membres du comiteacute de suivi du projet il a eacuteteacute deacutecideacute

que les cartes preacutesenteraient les moyennes des jeux de donneacutees seacutelectionneacutes Afin

drsquoillustrer les marges drsquoerreur autour de la moyenne nous preacutesentons aussi des cartes

des eacutecarts-types entre les jeux de donneacutees Il faut noter que lrsquoajout des cartes drsquoeacutecarts-

types a fait lrsquoobjet de nombreuses discussions avec le comiteacute de suivi Il est clair que cette

information peut paraicirctre complexe par contre il nous apparaissait primordial de

preacutesenter les divergences entre les jeux de donneacutees afin de bien appreacutecier lrsquoincertitude

associeacutee aux cartes produites

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 25

Les cartes ont eacuteteacute preacutepareacutees selon les recommandations de la direction geacuteneacuterale de

lrsquoinformation geacuteographique du Ministegravere de lrsquoEacutenergie et des Ressources naturelles

(MERN) Toutes les donneacutees ayant servi agrave produire les cartes du projet ont eacuteteacute transfeacutereacutees

au MFFP ainsi qursquoau MERN sous forme de fichiers SIG

342 Tableau synthegravese et seacuteries temporelles

En compleacutement aux cartes produites dans le projet un tableau synthegravese ainsi que des

figures preacutesentant les valeurs annuelles des variables et indicateurs climatiques ont eacuteteacute

preacutepareacutes Le tableau synthegravese collige les reacutesultats de tous les indicateurs pour lrsquoensemble

de la reacutegion agrave lrsquoeacutetude et donne une vue drsquoensemble du climat de lrsquohorizon 1981-2020 au

nord du 55deg Pour chaque indice climatique le tableau preacutesente une moyenne des jeux

de donneacutees seacutelectionneacutes ainsi que lrsquoeacutecart-type entre les jeux de donneacutees Quant aux

figures elles illustrent les valeurs annuelles des indicateurs climatiques moyenneacutees sur la

reacutegion agrave lrsquoeacutetude et ce pour chaque jeu de donneacutees moyenneacutees Ces figures permettent

drsquoappreacutecier la variabiliteacute interannuelle ainsi que lrsquoeacutevolution des indicateurs dans le temps

35 Distribution des bioclimats

La distribution des bioclimats est revue par le preacutesent projet afin de tenir compte des

donneacutees climatiques plus reacutecentes et permettant potentiellement de mieux caracteacuteriser

les patrons spatiaux du climat nordique queacutebeacutecois Bien qursquoune autre classification

climatique mondiale aurait pu ecirctre utiliseacutee pour revoir la distribution des bioclimats du

Queacutebec soit celle de Koumlppen-Geiger (par exemple Kottek et al 2006) il a eacuteteacute jugeacute plus

pertinent de revoir les bioclimats du Queacutebec en utilisant la classification de Litynski

utiliseacutee par Gerardin et McKenney (2001) (figure 2) Cette derniegravere offre lrsquoavantage de

tenir compte de variables de type plus biologique ou eacutecologique comme la longueur de la

saison de croissance un eacuteleacutement jugeacute important dans la planification territoriale De plus

la conservation de la meacutethode anteacuterieure permettra de comparer plus facilement la

nouvelle distribution avec la preacuteceacutedente

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 26

La meacutethodologie adopteacutee par Litynski (1988) est fondeacutee sur trois variables et indicateurs

climatiques soit la tempeacuterature moyenne annuelle les preacutecipitations totales annuelles

et la longueur de la saison de croissance Les cateacutegories utiliseacutes sont les mecircmes que celles

preacutesenteacutees agrave la figure 2 et repris au tableau 6

Les bases de donneacutees utiliseacutees sont celles deacutecrites agrave la section 31 La cartographie

individuelle des trois variables drsquointeacuterecirct est reacutealiseacutee sur une grille de 50 km de cocircteacute (tel

qursquoexpliqueacute agrave la section 341) Une classe de tempeacuterature de preacutecipitation et de saison

de croissance est ensuite attribueacutee agrave chaque point de grille selon les valeurs preacutesenteacutees

au tableau 6

Tableau 6 Caracteacuteristiques sommaires de la classification de Litynski (tireacutees de Gerardin et McKenney 2001)

Tempeacuterature (C) Preacutecipitation (mm) Saison de croissance (jours)

P polaire -94 agrave -60 SA semi-aride 250 agrave 469 TC tregraves courte

90 agrave 119

SpF subpolaire froide

-59 agrave -15 M modeacutereacutee 470 agrave 799 C courte 120 agrave 149

Sp subpolaire -14 agrave 19 SH subhumide

800 agrave 1359 M moyenne 150 agrave 179

SpD subpolaire douce

20 agrave 45 H humide gt1360 L longue 180 agrave 209

M modeacutereacutee 46 agrave 66

CHAPITRE 4 REacuteSULTATS

41 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash tempeacuteratures et preacutecipitations

Les figures 4 et 5 preacutesentent les reacutesultats de validation entre les donneacutees aux stations du

MDDELCC et les jeux de donneacutees alternatives Chaque ligne de couleur repreacutesente la

comparaison entre une seacuterie valide drsquoune station indeacutependante et la seacuterie du point de

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 27

grille le plus pregraves tireacute du jeu de donneacutees alternatives les lignes noires repreacutesentent la

combinaison parfaite (correacutelation de 1 RMSE de 0 et eacutecart-type normaliseacute de 1)

Pour les tempeacuteratures mensuelles moyennes (figure 4) les comparaisons entre les huit

jeux de donneacutees soit interpoleacutees ou de reacuteanalyses sont sensiblement similaires En effet

plusieurs lignes de couleurs se retrouvent tregraves pregraves (sinon par-dessus) la ligne noire de

correacutelation parfaite Il nrsquoy a que quelques stations ougrave les erreurs (RMSE) sont plus eacuteleveacutees

les correacutelations sont plus faibles et lrsquoeacutecart-type normaliseacute est plus petit (une indication

que le jeu de donneacutees sous-estime la variance) ou plus grand (une indication que le jeu

de donneacutees surestime la variance) Toutefois il faut noter que le nombre de stations

indeacutependantes ayant des seacuteries valides pour cette variable est tregraves faible il varie entre

n=6 et n=8

Pour les preacutecipitations mensuelles moyennes (figure 5) les similitudes entre les donneacutees

aux stations du MDDELCC et les jeux de donneacutees alternatives sont moins eacuteleveacutees tel que

le montrent les plus faibles correacutelations les plus grandes erreurs RMSE et le plus grand

nombre drsquoeacutecarts normaliseacutes qui diffegravere de 1 Ceci nrsquoest pas tregraves surprenant eacutetant donneacute

que les preacutecipitations preacutesentent geacuteneacuteralement une plus grande variabiliteacute spatiale que

les tempeacuteratures En drsquoautres mots la similitude entre les preacutecipitations agrave une station et

les preacutecipitations moyenneacutees sur une tuile relativement grande ne peut pas ecirctre tregraves

eacuteleveacutee Les quatre jeux de donneacutees interpoleacutees preacutesentent de plus grandes variations

dans les valeurs RMSE que les quatre reacuteanalyses Ces variations plus importantes

suggegraverent que pour certaines stations les valeurs interpoleacutees sont bonnes (similaires aux

valeurs observeacutees) tandis que pour drsquoautres elles sont mauvaises (diffeacuterentes des valeurs

observeacutees) Drsquoun autre cocircteacute les RMSE des jeux des reacuteanalyses preacutesentent de plus faibles

variations une indication que la similitude entre les donneacutees aux stations et les points de

grille est toujours sensiblement la mecircme

Plusieurs points sont agrave consideacuterer afin de seacutelectionner les jeux de donneacutees

Premiegraverement la figure 4 indique qursquoen geacuteneacuteral les jeux de donneacutees interpoleacutees et les

reacuteanalyses repreacutesentent tregraves bien les tempeacuteratures observeacutees Il nrsquoest pas possible agrave

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 28

partir de cette analyse de favoriser ou drsquoeacuteliminer un jeu de donneacutees de lrsquoensemble Par

contre la validation sur les preacutecipitations reacutevegravele que les reacuteanalyses offrent un certain

avantage eacutetant donneacute leur plus grande similitude avec les donneacutees de stations

indeacutependantes (figure 5) De plus il faut consideacuterer que la grande majoriteacute des

indicateurs drsquointeacuterecirct (sauf les tempeacuteratures et preacutecipitations mensuelles tableau 5)

requiegraverent des donneacutees climatiques quotidiennes pour leur calcul Or trois des jeux de

donneacutees interpoleacutees soit CANGRD CRU TS31 et Willmott-Matsuura nrsquooffrent que des

donneacutees mensuelles Consideacuterant de surcroicirct la faible performance de ces jeux de

donneacutees lorsqursquoon les compare aux stations indeacutependantes il a eacuteteacute deacutecideacute drsquoeacuteliminer ces

jeux de donneacutees mecircme pour la caracteacuterisation des tempeacuteratures et des preacutecipitations

mensuelles Lrsquoinclusion ou non du jeu de donneacutees RNCan eacutetait plus incertain et lrsquoopinion

du comiteacute de suivi a eacuteteacute sondeacutee lors drsquoune reacuteunion en date du 11 juin 2015 Il a alors eacuteteacute

deacutecideacute drsquoeacuteliminer cette seacuterie eacutetant donneacute entre autres sa faible performance avec les

preacutecipitations et de ne conserver que les quatre reacuteanalyses pour bacirctir le climat de

reacutefeacuterence pour ce projet

42 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash couvert de neige

La comparaison entre les reacuteanalyses disponibles pour le couvert de neige a eacuteteacute effectueacutee

pour les reacutegions bioclimatiques identifieacutees agrave la figure 21 Nous preacutesentons ici les reacutesultats

des quatre plus grandes reacutegions sur le territoire agrave lrsquoeacutetude bien que toutes les analyses

soient disponibles dans le tome 2 du rapport

Les figures 6 agrave 9 preacutesentent une comparaison entre les seacuteries temporelles de sept

reacuteanalyses en termes du maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige (EEN) ainsi que du

deacutebut de la fin et de la dureacutee de lrsquoenneigement On remarque premiegraverement un plus

grand consensus entre les bases de donneacutees pour lrsquoeacutequivalent en eau de la neige et pour

le deacutebut de la peacuteriode drsquoenneigement que pour la fin et la dureacutee de lrsquoenneigement et ce

pour toutes les reacutegions On note aussi que le choix final drsquoun jeu de donneacutees sur la neige

baseacute sur lrsquoanalyse de ces courbes nrsquoest pas simple Sans donneacutees drsquoobservations il est en

effet tregraves difficile de faire une validation Par conseacutequent il faut comprendre que le choix

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 29

de conserver ou drsquoeacuteliminer lrsquoune ou lrsquoautre des bases de donneacutees srsquoest fait parfois de

faccedilon quelque peu subjective avec lrsquoappui de Ross Brown un expert sur ce sujet

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 30

Figure 4 Validation des donneacutees alternatives de tempeacuteratures mensuelles moyennes avec les donneacutees aux stations du MDDELCC Le lsquonrsquo indique le nombre de seacuteries observeacutees valides pour chaque jeu de donneacutees alternatives

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 31

Figure 5 Validation des donneacutees alternatives de preacutecipitations mensuelles moyennes avec les donneacutees aux stations du MDDELCC Le lsquonrsquo indique le nombre de seacuteries observeacutees valides pour chaque jeu de donneacutees alternatives

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 32

La premiegravere base de donneacutees agrave ecirctre eacutelimineacutee est la base ERA-Interim qui nrsquooffre aucune

variabiliteacute dans le maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige particuliegraverement pour les

reacutegions plus au nord En drsquoautres mots cette reacuteanalyse produit essentiellement la mecircme

valeur en EEN pour chacune des anneacutees entre 1981 et 2010 La base de donneacutees CFSR est

aussi eacutecarteacutee de la liste eacutetant donneacute lrsquouniformiteacute et la faiblesse des valeurs drsquoEEN qursquoelle

produit Une troisiegraveme seacuterie agrave ecirctre eacutelimineacutee est JRA55 car les valeurs de EEN produites

pour les 15 premiegraveres anneacutees agrave lrsquoeacutetude sont beaucoup trop eacuteleveacutees particuliegraverement

pour les 2 reacutegions les plus au nord La base de donneacutees GlobSnow est aussi retrancheacutee

parce qursquoelle ne reproduit pas adeacutequatement le deacutebut de lrsquoenneigement reacutesultant en des

valeurs aberrantes de la dureacutee du couvert de neige Ce problegraveme avait deacutejagrave eacuteteacute identifieacute

par Takala et al (2011) au Canada

Ces choix ont donc conduit agrave un ensemble de trois bases de donneacutees du couvert de neige

soit MERRA Liston-Hiemstra et Brown-Derksen Cependant tel que preacuteciseacute agrave la

section 21 la base de donneacutees Liston-Hiemstra utilise les donneacutees MERRA afin de piloter

un modegravele de neige il eacutetait donc reacutepeacutetitif drsquoinclure les deux jeux de donneacutees drsquoautant

plus que lrsquoeacutetude de Liston et Hiemstra (2011) suggegravere que les valeurs de leur modegravele de

neige sont beaucoup plus reacutealistes que celles de MERRA

Par conseacutequent seules les bases de donneacutees Liston-Hiemstra et Brown-Derksen sont

retenues pour produire les cartes de couvert de neige sur le territoire Dans ce cas au lieu

de preacutesenter la moyenne des deux seacuteries et les eacutecarts-types nous preacutesenterons plutocirct les

deux jeux de donneacutees seacutepareacutement

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 33

Figure 6 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion au nord approximativement du 59deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 34

Figure 7 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 58deg et 59deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 35

Figure 8 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 56deg et 58deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 36

Figure 9 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 55deg et 56deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 37

43 Description du climat du passeacute reacutecent au Nunavik

La section qui suit preacutesente un reacutesumeacute de lrsquoanalyse des indicateurs climatiques qui ont

eacuteteacute calculeacutes agrave lrsquoaide des donneacutees alternatives seacutelectionneacutees Le tableau 5 permet de

constater qursquoun grand nombre drsquoindicateurs climatiques sont agrave lrsquoeacutetude et de surcroicirct

plusieurs drsquoentre eux doivent ecirctre preacutesenteacutes sur une base mensuelle La cartographie de

tous ces indicateurs a conduit agrave la production drsquoun total de 121 cartes auxquelles

srsquoajoutent des figures preacutesentant les seacuteries temporelles Eacutetant donneacute qursquoil ne serait pas

utile de deacutecrire ici toutes ces figures la section qui suit preacutesente une synthegravese des

reacutesultats Les tableaux 7a et 7 b preacutesenteacutes offrent drsquoabord un sommaire de tous les

indicateurs climatiques puis les figures 10 agrave 20 preacutesentent la distribution spatiale des trois

indicateurs utiliseacutes pour lrsquoanalyse des bioclimats soit les tempeacuteratures annuelles les

preacutecipitations annuelles et longueur de la saison de croissance ainsi que les degreacutes-jours

de croissance et quelques indices relieacutes au couvert de neige Lrsquoensemble des cartes et

figures produites pour ce projet sont disponibles dans le Tome 2 qui accompagne le

preacutesent rapport

Rappelons que toutes les donneacutees ayant servi agrave produire les cartes preacutesenteacutees dans cette

section et dans le Tome 2 ont eacuteteacute transfeacutereacutees au MFFP ainsi qursquoau MERN sous forme de

fichiers SIG

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 38

Tableau 7a Synthegravese des indicateurs climatiques agrave lrsquoeacutetude calculeacutes agrave partir des variables de tempeacuteratures et de preacutecipitations Les valeurs repreacutesentent la moyenne des quatre reacuteanalyses moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave de 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 lrsquoeacutecart-type de lrsquoensemble est donneacute entre parenthegraveses

Peacuteriode Tempeacuteratures moyennes (degC)

Nombre de cycles de gel-

deacutegel

Degreacutes-jours de gel

Degreacutes-jours de deacutegel

Degreacutes-jours de croissance

Annuel -54 (plusmn02) 580 (plusmn36) 30649 (plusmn992) 11957 (plusmn405) 5666 (plusmn284)

Janvier -245 (plusmn07) 01 (plusmn01) 7501 (plusmn180) 00 (plusmn00) 00 (plusmn00)

Feacutevrier -235 (plusmn04) 04 (plusmn01) 6483 (plusmn170) 01 (plusmn01) 00 (plusmn00)

Mars -172 (plusmn05) 16 (plusmn04) 5125 (plusmn218) 04 (plusmn04) 00 (plusmn00)

Avril -80 (plusmn05) 77 (plusmn17) 2337 (plusmn190) 59 (plusmn40) 04 (plusmn03)

Mai 01 (plusmn02) 147 (plusmn12) 619 (plusmn41) 754 (plusmn70) 246 (plusmn26)

Juin 72 (plusmn04) 81 (plusmn05) 21 (plusmn07) 2295 (plusmn96) 1070 (plusmn52)

Juillet 113 (plusmn03) 04 (plusmn01) 00 (plusmn00) 3582 (plusmn82) 2058 (plusmn80)

Aoucirct 102 (plusmn03) 05 (plusmn01) 00 (plusmn00) 3242 (plusmn114) 1720 (plusmn109)

Septembre 52 (plusmn01) 72 (plusmn06) 23 (plusmn04) 1662 (plusmn88) 530 (plusmn59)

Octobre -09 (plusmn04) 133 (plusmn04) 586 (plusmn93) 344 (plusmn56) 38 (plusmn12)

Novembre -83 (plusmn09) 34 (plusmn07) 2503 (plusmn262) 14 (plusmn07) 00 (plusmn00)

Deacutecembre -177 (plusmn09) 06 (plusmn02) 5452 (plusmn262) 01 (plusmn01) 00 (plusmn00)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 39

Peacuteriode Preacutecipitations totales (mm)

Preacutecipitations liquides (mm)

Preacutecipitations solides (mm)

Fraction de neige

Annuel 7506 (plusmn1316) 4330 (plusmn568) 3176 (plusmn790) 420 (plusmn36)

Janvier 330 (plusmn67) 00 (plusmn00) 330 (plusmn67) 999 (plusmn01)

Feacutevrier 281 (plusmn58) 02 (plusmn01) 279 (plusmn58) 995 (plusmn03)

Mars 387 (plusmn92) 08 (plusmn05) 380 (plusmn93) 978 (plusmn15)

Avril 455 (plusmn137) 62 (plusmn28) 394 (plusmn135) 865 (plusmn71)

Mai 583 (plusmn130) 307 (plusmn52) 276 (plusmn88) 460 (plusmn59)

Juin 729 (plusmn80) 692 (plusmn60) 37 (plusmn21) 48 (plusmn23)

Juillet 853 (plusmn83) 852 (plusmn83) 01 (plusmn01) 01 (plusmn01)

Aoucirct 933 (plusmn117) 932 (plusmn117) 00 (plusmn00) 00 (plusmn00)

Septembre 1022 (plusmn153) 974 (plusmn146) 49 (plusmn14) 47 (plusmn12)

Octobre 819 (plusmn154) 445 (plusmn93) 375 (plusmn82) 464 (plusmn57)

Novembre 668 (plusmn156) 51 (plusmn21) 617 (plusmn149) 922 (plusmn35)

Deacutecembre 446 (plusmn100) 06 (plusmn03) 40 (plusmn100) 990 (plusmn07)

Saison de croissance

Saison sans gel

Peacuteriode ougrave la tempeacuterature

oscille autour de 0 degC agrave lrsquoautomne

Peacuteriode ougrave la tempeacuterature

oscille autour de 0 degC agrave au

printemps

Deacutebut 08-Juin (plusmn19) 07-Juin (plusmn11) 01-Oct (plusmn14) 29-Avr (plusmn17)

Fin 10-Oct (plusmn19) 01-Oct (plusmn14) 26-Oct (plusmn15) 07-Juin (plusmn11)

Longueur (jours)

1242 (plusmn16) 1160 (plusmn12) 263 (plusmn07) 400 (plusmn21)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 40

Tableau 7 b Synthegravese des indicateurs climatiques relieacutes au couvert nival Les valeurs repreacutesentent la moyenne des jeux de donneacutees moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave du 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 Lrsquoeacutecart-type nrsquoest pas calculeacute eacutetant donneacute qursquoil nrsquoy a que deux jeux de donneacutees

Liston-Hiemstra Brown-Dersken

Max ENN 2621 1642

Deacutebut 24-sept 28-sept

Fin 31-mai 09-juin

Longueur (jours)

2507 2554

431 Tempeacuterature annuelle moyenne

La tempeacuterature annuelle moyenne (figure 10) preacutesente un gradient nord-sud dans toutes

les reacuteanalyses avec des tempeacuteratures de lrsquoordre de -8 agrave -10 degC au nord du Nunavik et de

-2 agrave -4 degC au sud du territoire Les eacutecarts-types inter-reacuteanalyses sont geacuteneacuteralement tregraves

faibles sur lrsquoensemble du territoire une indication que les quatre reacuteanalyses preacutesentent

un consensus entre elles Lrsquoeacutecart-type tend toutefois agrave augmenter agrave proximiteacute des cocirctes

Le gradient de tempeacuterature et les faibles valeurs drsquoeacutecart-type inter-reacuteanalyses sont

geacuteneacuteraliseacutes aux valeurs de tempeacuteratures pour les douze mois de lrsquoanneacutee (Tome 2)

Lrsquoeacutevolution des tempeacuteratures moyennes (figure 11) montre une tendance geacuteneacuterale agrave la

hausse pour les tempeacuteratures annuelles et mensuelles sur le Nunavik entre 1981 et 2010

Tandis que certains mois preacutesentent une diminution des tempeacuteratures entre 1981 et

1990 par exemple pour le mois de feacutevrier tous les mois preacutesentent une augmentation

marqueacutee agrave partir de 1990

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 41

Figure 10 Le panneau du haut preacutesente la moyenne des tempeacuteratures moyennes annuelles (degC) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 42

Figure 11 Lrsquoeacutevolution des tempeacuteratures moyennes annuelles et mensuelles (degC) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 43

432 Preacutecipitations totales annuelles

Les preacutecipitations totales annuelles (figure 12) preacutesentent un gradient similaire aux

tempeacuteratures avec des valeurs plus eacuteleveacutees au sud de lrsquoordre de pregraves de 1000 mm et

de 450-500 mm au nord Les eacutecarts-types sont geacuteneacuteralement plus importants sur

lrsquoensemble du territoire mais particuliegraverement aux abords des Baies James et drsquoHudson

Ces variations entre les quatre reacuteanalyses ne sont pas tregraves surprenantes eacutetant donneacute la

plus grande variabiliteacute spatiale des preacutecipitations et la difficulteacute agrave simuler cette variable

lorsque compareacutee aux tempeacuteratures Ce gradient sud-nord des preacutecipitations totales est

geacuteneacuteraliseacute aux douze mois de lrsquoanneacutee (Tome 2) On note que les preacutecipitations totales

sont plus abondantes durant les mois drsquoeacuteteacute et drsquoautomne que durant les mois drsquohiver et

de printemps (Tome 2)

En ce qui a trait agrave lrsquoeacutevolution des preacutecipitations totales la figure 13 suggegravere une

augmentation des preacutecipitations annuelles sur lrsquoensemble du territoire pour la

peacuteriode 1981-2010 Il faut noter par contre que tel que discuteacute plus haut les valeurs

obtenues par les quatre reacuteanalyses divergent beaucoup plus que pour les tempeacuteratures

avec un eacutecart drsquoenviron 300 mm annuellement entre les deux reacuteanalyses les plus

diffeacuterentes Les tendances des valeurs mensuelles de preacutecipitations sont quant agrave elles plus

partageacutees avec certains mois affichant des augmentations tel que les mois de juillet agrave

deacutecembre tandis que les autres mois preacutesentent des changements plus variables entre

1981-2010

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 44

Figure 12 Le panneau du haut preacutesente la moyenne des preacutecipitations totales annuelles (mm) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 45

Figure 13 Lrsquoeacutevolution des preacutecipitations totales annuelles et mensuelles (mm) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 46

433 Longueur de la saison de croissance

La figure 14 illustre que la longueur de la saison de croissance atteint des valeurs plus

importantes au sud-est pregraves de la Baie James soit drsquoenviron 160 agrave 170 jours tandis que

la saison est beaucoup plus courte au nord avec des valeurs de lrsquoordre de 80 agrave 90 jours

Les eacutecarts-types sont faibles sur la majoriteacute du territoire sauf sur le pourtour de la baie

drsquoUngava ougrave les reacuteanalyses ne srsquoentendent pas aussi bien sur la longueur de la saison de

croissance

En ce qui concerne le deacutebut de la saison de croissance il survient environ 70 jours plus

tocirct dans le sud que dans le nord (figure 15) tandis que la fin peut arriver jusqursquoagrave environ

50 jours plus tard dans le sud qursquoau nord (figure 16)

La figure 17 illustre clairement lrsquoallongement de la saison de croissance sur le territoire

entre 1981 et 2010 (panneau du haut) ainsi que le devancement du deacutebut de la saison

(panneau du centre) et sa fin plus tardive (panneau du bas)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 47

Figure 14 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la longueur de la saison de croissance (jours) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2020 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 48

Figure 15 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date du deacutebut de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 49

Figure 16 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date de la fin de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 50

Figure 17 Lrsquoeacutevolution de la longueur du deacutebut et de la fin de la saison de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 51

434 Degreacutes-jours de croissance

La figure 18 illustre que le nombre de degreacutes-jours de croissance est plus important au

sud-est pregraves de la Baie James soit drsquoenviron 1600 agrave 2000 degreacutes-jours tandis que ce

nombre est beaucoup plus faible au nord avec des valeurs de lrsquoordre de 400 agrave 600 Les

eacutecarts-types sont faibles sur la majoriteacute du territoire sauf pour certains points de grille sur

le pourtour de la baie drsquoUngava ougrave les reacuteanalyses ne srsquoentendent pas aussi bien

Le nombre de degreacutes-jours de croissance augmente entre 1981 et 2010 sur une base

annuelle largement relieacute agrave des augmentations au printemps et en eacuteteacute (figure 19) On

remarque pour les mois drsquohiver une seule reacuteanalyse (ERA-Interim) donne des valeurs ce

qui peut influencer les eacutecarts-types preacutesenteacutes agrave la figure 18

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 52

Figure 18 Le panneau du haut preacutesente la moyenne du nombre annuel de degreacutes-jours de croissance calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 53

Figure 19 Lrsquoeacutevolution du nombre de degreacutes-jours annuel de de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 54

435 Couvert de neige

La figure 20 preacutesente le maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige (EEN mm) pour les

deux bases de donneacutees retenues On note premiegraverement des eacutecarts importants entre les

deux jeux de donneacutees un point bien illustreacute agrave la figure 22 La seacuterie Liston-Hiemstra

preacutesente des valeurs plus eacuteleveacutees et plus heacuteteacuterogegravenes sur le territoire avec des valeurs

entre 122-150 et 501-800 mm tandis que Brown-Derksen preacutesente des valeurs allant de

122-150 agrave 251-300 mm Par contre les deux deacutemontrent des taux drsquoEEN plus importants

dans la reacutegion montagneuse aux abords de Terre-Neuve-et-Labrador Ces diffeacuterences

limitent la confiance qui peut ecirctre accordeacutee agrave lrsquoune ou lrsquoautre de ces bases de donneacutees

Cependant lrsquoanalyse des preacutecipitations solides annuelles preacutesenteacutees dans le Tome 2

(figure A102) selon les quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) ajoute une

information compleacutementaire qui peut srsquoaveacuterer utile En effet cette figure suggegravere que les

preacutecipitations solides annuelles sur le territoire sont de lrsquoordre drsquoenviron 200 agrave 300 mm

sauf sur la reacutegion montagneuse agrave lrsquoest ougrave les valeurs peuvent atteindre 450 mm Ces

valeurs se rapprochent davantage de la base de donneacutees de Liston et Hiemstra que de

celles de Brown et Derksen

Les indicateurs lieacutes au deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement sont quant agrave elles plus

similaires entre les deux jeux de donneacutees (figures 21 et 22) une bonne indication qursquoil est

plus facile de preacutedire la preacutesence ou non de neige que la quantiteacute de neige en cas de

preacutesence

La figure 22 suggegravere que lrsquoeacutequivalent en eau de la neige a peu changeacute entre 1981 et 2010

tandis que la dureacutee du couvert nival a diminueacute Ce pheacutenomegravene est principalement lieacute agrave

une fin drsquoenneigement plus preacutecoce et moins agrave un deacutebut plus tardif

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 55

Figure 20 Le maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige (mm) calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 56

Figure 21 La dureacutee du couvert de neige (seuil de 1 mm) calculeacutee agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 57

Figure 22 Lrsquoeacutevolution du maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige du deacutebut de la fin et de la dureacutee de lrsquoenneigement calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra et de Brown-Derksen moyenneacutes pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 58

44 Bioclimats

Lrsquoanalyse des bioclimats baseacutee sur lrsquoensemble de donneacutees de reacuteanalyses seacutelectionneacutees

pour la peacuteriode 1981-2010 (figure 23) offre un portrait passablement diffeacuterent de celui

preacutesenteacute en 2001 par Gerardin et McKenney qui eacutetait quant agrave lui baseacute sur des donneacutees

drsquoobservations aux stations pour la peacuteriode 1966 agrave 1996 (chapitre 2)

Premiegraverement le niveau de raffinement de la nouvelle classification est plus eacuteleveacute ce qui

nrsquoest pas surprenant eacutetant donneacute que la premiegravere classification eacutetait baseacutee sur des

donneacutees de stations situeacutees principalement au sud du 50deg (Gerardin et McKenney 2001)

Par conseacutequent les donneacutees sur grille des reacuteanalyses offrent une information climatique

plus deacutetailleacutee sur le nord du Queacutebec

La figure 23 preacutesente sept cateacutegories pour la reacutegion au nord du 55deg (on note que les 2

autres cateacutegories preacutesenteacutees sur cette figure deacutecrivent une reacutegion au sud de la reacutegion agrave

lrsquoeacutetude) comparativement agrave quatre cateacutegories dans la classification originale Les grandes

reacutegions bioclimatiques sont sensiblement les mecircmes mais les nouvelles cateacutegories aident

agrave deacutecrire avec plus de preacutecision certains eacuteleacutements climatiques et topographiques

importants

Pour les tempeacuteratures annuelles moyennes le gradient nord-sud est sensiblement le

mecircme que sur la carte drsquoorigine avec une reacutegion subpolaire froide (-59 agrave -15 degC) plus au

sud et une reacutegion polaire (-94 agrave -60 degC) plus au nord Par contre la zone polaire est moins

eacutetendue comparativement agrave celle de Gerardin et McKenney tandis que la zone subpolaire

a pris de lrsquoexpansion au nord On note aussi une zone de tempeacuterature plus froide agrave la

limite ouest du territoire qui borde Terre-Neuve-et-Labrador Cette zone longe plusieurs

monts importants tels le Mont Iberville le Mont Jacques-Rousseau ainsi que les Collines

Hadegraves

Le gradient nord-sud est aussi preacutesent en termes de longueur de la saison de croissance

qui passe de courte au sud (120 agrave 149 jours) agrave tregraves courte au nord (90 agrave 119 jours) Un

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 59

gradient de court agrave tregraves court est aussi preacutesent agrave la frontiegravere de Terre-Neuve-et-Labrador

ougrave il y a un important gradient drsquoeacuteleacutevation

Le gradient de preacutecipitation preacutesente quant agrave lui une zone subhumide au sud caracteacuteriseacutee

par des preacutecipitations totales plus abondantes (800 agrave 1359 mm) tandis que la reacutegion plus

au nord est repreacutesenteacutee par des preacutecipitations modeacutereacutees (470 agrave 799 mm) Ces

preacutecipitations sont plus importantes que sur la carte drsquoorigine qui preacutesentait une zone

modeacutereacutee au sud et semi-aride au nord

Ce portrait des bioclimats deacutenote que les conditions sont particuliegraverement difficiles dans

le Nord queacutebeacutecois En effet environ 50 du territoire au nord du 55deg est compris dans

une zone consideacutereacutee polaire en termes de tempeacuterature ougrave la saison de croissance est

tregraves courte et ougrave les preacutecipitations sont modeacutereacutees

Ce nouveau redeacutecoupage des zones bioclimatiques pourrait influencer la reacutepartition des

zones de veacutegeacutetation du Queacutebec que le MPFP est aussi en processus de revoir

(httpswwwmffpgouvqccaforetsinventaireinventaire-zones-cartejsp)

Preacutesentement le territoire au nord du 55e parallegravele regroupe trois grandes zones soit le

domaine de la toundra forestiegravere (du 55e au 58e) le domaine de la toundra arctique

arbustive (du 58e au 61e) et le domaine de la toundra arctique herbaceacutee (au nord du 61e)

On note que ces trois zones sont caracteacuteriseacutees par une veacutegeacutetation de type arbustive et

que la limite nord de la plupart des arbres de la forecirct boreacuteale (sapin baumier pin gris) se

situe entre le 52e et 55e parallegravele mis agrave part pour lrsquoeacutepinette noire qui quant agrave elle est

preacutesente mais de faccedilon limiteacutee dans la toundra forestiegravere Lrsquoanalyse du climat de

reacutefeacuterence ainsi que la nouvelle cartographie des bioclimats laissent preacutesager que les zones

de veacutegeacutetation seraient appeleacutees agrave se deacuteplacer vers le nord

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 60

Figure 23 Classification des bioclimats eacutetablie sur la moyenne climatique de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFRS JRA55 MERRA) disponibles sur une grille de 50 km La classification suit les critegraveres eacutetablis par Litynski tels que preacutesenteacutes dans Gerardin et McKenney (2001)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 61

CHAPITRE 5 EacuteTAT DES CONNAISSANCES DrsquoAUTRES VARIABLES CLIMATIQUES

Le chapitre 5 preacutesente un eacutetat des connaissances tireacute de la litteacuterature pour trois

indicateurs importants pour le Nord queacutebeacutecois soit le vent les glaces marines et le

reacutegime hydrique Ces indicateurs de par le manque de donneacutees disponibles ou de leur

plus grande complexiteacute nrsquoont pas fait pas partie de la liste drsquoindicateurs prioriseacutes pour le

projet En effet leur eacutevaluation aurait requis une analyse plus approfondie et trop longue

pour ce projet Toutefois il a eacuteteacute possible de tirer profit de la revue de litteacuterature reacutealiseacutee

reacutecemment pour la publication de la Synthegravese des connaissances sur les changements

climatiques au Queacutebec (Ouranos 2015)

51 Les vents

Les vents pregraves de la surface sont mesureacutes aux stations meacuteteacuteorologiques par des

aneacutemomegravetres situeacutes agrave 10 megravetres de hauteur Malheureusement la faible densiteacute des

reacuteseaux au Queacutebec limite grandement la compreacutehension de cette variable complexe

Puisque le vent est grandement influenceacute par des processus tregraves locaux le vent mesureacute

nrsquoest repreacutesentatif que des environs immeacutediats de la station ce qui en complique

lrsquointerpolation pour des fins de cartographie et drsquoanalyse agrave moins drsquoavoir un reacuteseau de

stations drsquoune tregraves grande densiteacute Par ailleurs les observations de vent sont tregraves

sensibles aux changements survenus dans les types drsquoaneacutemomegravetres agrave la hauteur agrave

laquelle ils ont eacuteteacute installeacutes (qui nrsquoa pas toujours eacuteteacute de 10 m) au deacuteplacement des

stations ainsi qursquoaux changements de lrsquoenvironnement autour de la station comme la

croissance ou la disparition de la forecirct et lrsquourbanisation Crsquoest pourquoi lrsquoeacutetude du vent

doit impeacuterativement se faire sur des donneacutees homogeacuteneacuteiseacutees

Des statistiques agrave long terme de la vitesse du vent ont eacuteteacute obtenues au moyen de stations

meacuteteacuteorologiques canadiennes sur la peacuteriode 1953-2006 par Wan et al (2010) apregraves en

avoir compleacuteteacute lrsquohomogeacuteneacuteisation De ces stations treize se situent dans des aeacuteroports

du Queacutebec (Val-DrsquoOr Rouyn Sept-Icircles Bagotville St-Hubert Montreacuteal (Pierre-Elliot-

Trudeau) Schefferville Kuujjuaq Queacutebec (Jean-Lesage) Roberval Baie-Comeau

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 62

Kuujjuarapik et Mont-Joli) Lrsquoanalyse de Wan et al (2010) nous apprend que les moyennes

saisonniegraveres de la vitesse de vent pour la peacuteriode 1953-2006 se situent entre 10 et

20 kmh Les seules stations faisant exception sont Mont-Joli en hiver et Kuujjuarapik en

automne pour lesquelles les moyennes saisonniegraveres excegravedent 20 kmh On constate que

la vitesse moyenne des vents pour la grande majoriteacute des stations varie tregraves peu drsquoune

saison agrave lrsquoautre On peut en dire autant de la variation interannuelle de la moyenne

saisonniegravere du vent Pour la majoriteacute des stations la variabiliteacute interannuelle se situe en

deccedilagrave de 5 kmh peu importe la saison Toutefois quelques stations nordiques se

comportent diffeacuteremment Agrave Kuujjuarapik Kuujjuaq Schefferville et Mont-Joli les

moyennes hivernales et automnales fluctuent drsquoune anneacutee agrave lrsquoautre de 5 agrave 10 kmh

tandis que la variabiliteacute excegravede 10 kmh en eacuteteacute agrave Kuujjuarapik Les tendances observeacutees

ont aussi eacuteteacute calculeacutees par Wan et al (2010) qui remarquent une tendance agrave la diminution

de la vitesse moyenne des vents pour la majoriteacute des stations tout au long de lrsquoanneacutee

entre 1953 et 2006 Par contre quelques stations deacuterogent de ce constat geacuteneacuteral et

preacutesentent de faibles tendances agrave lrsquoaugmentation de la vitesse du vent Encore une fois

crsquoest le cas pour les stations nordiques de Schefferville (hiver printemps et automne) de

Kuujjuaq et de Kuujjuarapik en hiver et finalement de Val-DrsquoOr et de Baie-Comeau en

automne

Bien qursquoutiles pour dresser un portrait sommaire du vent dans le nord les analyses agrave long

terme et sur de grandes eacutechelles spatiales peuvent masquer certains comportements

importants du vent notamment en termes de pointes de vent extrecircmes Ces eacuteveacutenements

sont particuliegraverement importants pour les infrastructures du nord et se meacuteritent drsquoecirctre

mieux eacutetudieacutes Un enjeu difficile agrave aborder eacutetant donneacute lrsquoaspect tregraves local du vent En

effet puisque les pointes de vent ne surviennent pas neacutecessairement au point de stations

il est difficile de bien les caracteacuteriser Par contre des informations plus qualitatives ou

ponctuelles peuvent servir agrave mieux comprendre lrsquoimportance des pics de vents sur ce

territoire Par exemple un article dans le Nunatsiaq News relate des eacuteveacutenements

extrecircmes agrave Salluit ougrave des vents de plus de 140 kmh ont eacuteteacute enregistreacutes le 19 novembre

2015 Plusieurs toitures de reacutesidences ont eacuteteacute arracheacutees lors ce cet eacuteveacutenement Un

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 63

avertissement de pointes de vent importantes pouvant atteindre 106 kmh eacutetait eacutemis

pour cette reacutegion pendant quelques jours Cet eacuteveacutenement illustre bien que la force des

vents dans le nord peut avoir des conseacutequences tregraves importantes

52 Glaces marines

Les glaces marines sont une composante importante de la cryosphegravere qui joue un rocircle

significatif sur le climat terrestre agrave travers son influence sur lrsquoeacutenergie le cycle de lrsquoeau la

productiviteacute primaire les eacutechanges gazeux ainsi que le niveau des mers Les glaces de

lrsquoArctique peuvent perdurer pendant plusieurs anneacutees et srsquoaccumulent agrave la base avec le

gel de lrsquoeau de mer Les glaces saisonniegraveres nrsquoatteignent geacuteneacuteralement pas plus de 2

megravetres drsquoeacutepaisseur tandis que les glaces qui ont plus drsquoun an peuvent atteindre plusieurs

megravetres drsquoeacutepaisseur Les glaces marines sont sensibles agrave plusieurs facteurs tels que la

tempeacuterature de lrsquoair la tempeacuterature des oceacuteans le vent et les courants marins

Lrsquoinfluence des changements de tempeacuterature sur les glaces de mer fait en sorte que

celles-ci forment lrsquoune des signatures les plus visibles des changements climatiques

(Vaughan et al 2013)

Depuis le deacuteploiement drsquoun systegraveme drsquoimagerie satellitaire agrave micro-ondes passives en

1979 il est possible drsquoavoir une estimation de lrsquoeacutetendue des glaces marines avec une

reacutesolution temporelle infeacuterieure agrave une journeacutee Ces trente-quatre anneacutees de donneacutees

montrent tout drsquoabord que le couvert annuel de la glace arctique a diminueacute drsquoenviron

de 35 agrave 41 par deacutecennie de 1979 agrave aujourdrsquohui (Vaughan et al 2013) Cette diminution

est plus rapide en eacuteteacute et en automne mais le couvert a neacuteanmoins diminueacute agrave chaque

saison De plus malgreacute la tendance eacutevidente agrave la baisse agrave partir des anneacutees 1970 on

observe la preacutesence drsquoune forte variabiliteacute interannuelle dans lrsquoeacutetendue de glace Dans le

centre de lrsquoArctique (excluant la mer du Groenland) les couverts de la glace peacuterenne

(glace qui perdure un eacuteteacute) et de la glace pluriannuelle (glace qui dure plusieurs eacuteteacutes) ont

aussi diminueacute durant ces mecircmes anneacutees drsquoenviron 115 et de 135 par deacutecennie

respectivement (Vaughan et al 2013) Enfin lrsquoeacutepaisseur de la glace hivernale a diminueacute

en moyenne de 06 m par deacutecennie sur le bassin de lrsquoArctique pendant la peacuteriode 1980 agrave

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 64

2008 ce qui indique que le volume de glace est aussi agrave la baisse Ces donneacutees drsquoeacutepaisseur

des glaces proviennent de plusieurs techniques telles que lrsquoutilisation des sonars sous-

marins drsquoaltimeacutetrie satellitaire et de la deacutetection eacutelectromagneacutetique Pour les endroits

ougrave une diminution de lrsquoeacutepaisseur de la glace est enregistreacutee on note une augmentation

de la vitesse de la deacuterive des glaces (Vaughan et al 2013)

Des eacutetudes reacutecentes sur la baie drsquoHudson et la mer du Labrador montrent aussi le deacuteclin

de lrsquoeacutetendue des glaces marines sur ce territoire pendant les 50 derniegraveres anneacutees

(Derksen et al 2012 Tivy et al 2011) Plus speacutecifiquement on note que lrsquoeacutetendue des

glaces dans la baie drsquoHudson a diminueacute de 6 agrave 15 par deacutecennie tandis que la reacutegion du

Labrador a perdu pregraves de 17 de ses glaces drsquoeacuteteacute au courant de la peacuteriode 1968-2010

(figure 24 tireacutee de Derksen et al 2012) La perte totale du couvert de glace et par

conseacutequent lrsquoapparition de lrsquoeau libre en septembre sur plusieurs reacutegions autour du

Queacutebec sont similaires aux reacutesultats observeacutes dans lrsquooceacutean Arctique

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 65

Figure 24 Reacuteduction du couvert de glace ( par deacutecennie) pour la peacuteriode 1968-2010 dans lrsquoarctique canadien Seulement les tendances statistiquement significatives (α=005) sont montreacutees Adapteacutee de Derksen et al 2012

53 Reacutegime hydrique

La premiegravere constatation pour le reacutegime hydrique est le manque de ressources

disponibles afin de pouvoir dresser un portrait fiable sur le nord du Queacutebec

Premiegraverement le nombre de stations de jaugeage pour mesurer le deacutebit des riviegraveres au

Nunavik soit agrave travers le Centre drsquoexpertise hydrique du Queacutebec (CEHQ) ou

Environnement Canada demeure faible Deuxiegravemement peu de chercheurs semblent

srsquoecirctre inteacuteresseacutes au reacutegime hydrique du nord queacutebeacutecois faisant en sorte que la litteacuterature

nrsquoest pas tregraves abondante pour cette reacutegion Il est facile drsquoimaginer que ce deuxiegraveme point

deacutecoule du premier il est difficile de bacirctir des analyses solides quand le manque de

donneacutees est si criant

Toutefois il est possible de preacutesenter ici certaines tendances du reacutegime hydrique du nord

queacutebeacutecois en grande partie gracircce aux eacutetudes meneacutees par Stephen Deacutery (de lrsquoUniversiteacute

du nord de la Colombie-Britannique) En reacutesumeacute ses travaux montrent que bien que les

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 66

deacutebits annuels vers lrsquoArctique ne preacutesentent pas de tendances significatives entre 1964

et 2003 des tendances agrave la baisse sont observeacutees pour les riviegraveres se deacuteversant dans les

Baies James drsquoHudson drsquoUngava entre 1964 et 2000 (Deacutery et Wood 2005 Deacutery et al

2005) Par contre en incluant des donneacutees plus reacutecentes les reacutesultats suggegraverent une

augmentation des deacutebits entre les anneacutees 1980 et 2007 (Deacutery et al 2009) Un exemple de

variations observeacutees selon la peacuteriode agrave lrsquoeacutetude est preacutesenteacute agrave la figure 25 qui illustre les

tendances dans les variations annuelles des deacutebits de plusieurs riviegraveres du nord canadien

sur diffeacuterentes peacuteriodes temporelles On remarque par exemple que la peacuteriode 1982-

2002 preacutesente davantage de tendances agrave la hausse aux abords de la baie James que les

trois autres peacuteriodes agrave lrsquoeacutetude Cette figure illustre aussi un problegraveme important soit que

les seacuteries hydromeacutetriques ne sont pas toujours en continu et que comme crsquoest le cas pour

les stations meacuteteacuteorologiques plusieurs stations de jaugeage ont eacuteteacute fermeacutees au fil du

temps On remarque entre autres que sur le nord queacutebeacutecois plusieurs points

disparaissent quand les peacuteriodes drsquoanalyses incluent les anneacutees apregraves 1990 (figure 25)

Drsquoautres eacutetudes rapportent aussi des changements dans le reacutegime hydrique du nord

queacutebeacutecois dans le passeacute reacutecent Par exemple Thistle et Cassie (2013) ont analyseacute les

donneacutees hydromeacutetriques obtenues du Centre drsquoexpertise hydrique du Queacutebec (CEHQ)

afin de deacutetecter des tendances des deacutebits de riviegraveres pour la peacuteriode 1950-2009 dont

quatre stations de jaugeage agrave lrsquointeacuterieur du territoire agrave lrsquoeacutetude ici (Grande riviegravere de la

Baleine 5524 et -7699 Lac des Loups Marins 5645 et -7422 Aux Meacutelegravezes 5768 et -

6962 Agrave la Baleine 5789 et -6760) Leurs reacutesultats suggegraverent une faible baisse des deacutebits

annuels moyens entre 1950-2009 sans changement significatif entre 1980-2009 tandis

que la saisonnaliteacute des deacutebits extrecircmes nrsquoa pas changeacute de faccedilon significative pendant

lrsquoune ou lrsquoautre de ces deux peacuteriodes Des eacutetudes baseacutees sur des donneacutees hydromeacutetriques

drsquoEnvironnement Canada (Canadian Reference Hydrometric Basin Network) ougrave le

nombre de stations est extrecircmement faible au Nunavik abondent dans le mecircme sens

avec de tregraves faibles diminutions ou pas de changement sur cette reacutegion pour des peacuteriodes

similaires (Zhang et al 2001 Yue et al 2003)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 67

Figure 25 Cartes du coefficient de la variabiliteacute temporelle des deacutebits annuels de 45 riviegraveres du Nord canadien pour (a) 1970ndash1990 (b) 1976ndash1996 (c) 1982ndash2002 et (d) 1970ndash2002 Les triangles pointant vers le haut (bas) indiquent une tendance positive (neacutegative) la taille des triangles indique lrsquoampleur du changement lorsque deacutetectable Les riviegraveres ameacutenageacutees par lrsquohomme (reacuteservoirs barrages diversion) sont indiqueacutees par des triangles vides

Les meacutecanismes responsables de ces variations dans le temps sont mal compris

Toutefois il semble que les deacutebits des riviegraveres du nord canadien soient influenceacutes en

partie par des changements des patrons de circulation atmospheacuterique notamment par

lrsquooscillation Arctique (Deacutery et Wood 2004 Overland et Wang 2005 Deacutery et al 2009) Une

eacutevaluation robuste de la relation entre le reacutegime hydrique et ce pheacutenomegravene requiert de

longues seacuteries temporelles de deacutebits qui sont tregraves rares dans le nord Par conseacutequent

bien que certains changements dans le reacutegime hydrique du nord coiumlncident avec des

changements de circulation atmospheacuterique ce meacutecanisme se doit drsquoecirctre davantage

eacutetudieacute Les changements climatiques sont aussi souvent citeacutes comme un meacutecanisme lieacute agrave

des hausses de la variabiliteacute du cycle hydrologique (par ex Huntington 2006 Holland et

al 2007) bien que cette relation demande agrave ecirctre mieux exploreacutee

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 68

CHAPITRE 6 EacuteVALUATION DU POTENTIEL DES REacuteANALYSES POUR LrsquoESTIMATION DES INTENSITEacuteS DES PREacuteCIPITATIONS EXTREcircMES

Par A Mailhot G Talbot P Aubin S Bolduc INRS-Eau Terre et Environnement

Le volet lsquoAnalyse des seacuteries de preacutecipitations extrecircmes du projet Eacutelaboration du portrait

climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du

Nunavik avait pour objectif drsquoeacutevaluer le potentiel des reacuteanalyses pour lrsquoestimation des

intensiteacutes de pluies extrecircmes pour la reacutegion nord du Queacutebec Le preacutesent chapitre

preacutesente un reacutesumeacute de la deacutemarche utiliseacutee et des principaux reacutesultats obtenus Un

document intituleacute Eacutevaluation du potentiel des reacuteanalyses pour lrsquoestimation des intensiteacutes

des preacutecipitations extrecircmes dans le Nord queacutebeacutecois (Mailhot et al 2015) donne une

description deacutetailleacutee des eacuteleacutements techniques et des reacutesultats obtenus dans le cadre de

ce volet Le document deacutetailleacute est preacutesenteacute dans le Tome 1 du preacutesent rapport

Le travail a eacuteteacute reacutealiseacute en trois eacutetapes Une premiegravere eacutetape a consisteacute agrave comparer les

estimations des intensiteacutes de preacutecipitations extrecircmes de trois reacuteanalyses agrave savoir ERA-

Interim (European ReAnalysis) CFSR (Climate Forecast System Reanalysis) et MERRA

(Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications- voir Tableau 8) aux

valeurs correspondantes aux stations du Ministegravere du Deacuteveloppement durable de

lrsquoEnvironnement et de la Lutte contre les Changements Climatiques (MDDLECC) et

drsquoEnvironnement Canada (EC) Les seacuteries journaliegraveres de preacutecipitations aux diffeacuterents

points de grille couvrant le territoire au nord du 49e parallegravele ont eacuteteacute utiliseacutees comme

valeurs de reacutefeacuterence Seules les stations comportant 10 ans ou plus de donneacutees valides

(une anneacutee est jugeacutee valide si elle contient moins de 20 de donneacutees manquantes) sont

retenues pour un total de 90 stations (la carte des stations de la figure 26 donne la

position de celles-ci) Les seacuteries aux stations ont eacuteteacute preacutefeacutereacutees aux donneacutees interpoleacutees

sur grille (p ex les donneacutees interpoleacutees sur grille de 10 km de Ressources Naturelles

Canada McKenney et al 2011) puisque les donneacutees sur grille sont construites par

interpolation des donneacutees aux stations et que dans les reacutegions ougrave les densiteacutes de stations

sont faibles lrsquoexactitude de ces valeurs interpoleacutees est questionnable De plus

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 69

consideacuterant que la preacutesente eacutetude srsquointeacuteresse agrave la caracteacuterisation des extrecircmes de

preacutecipitations il est connu que les donneacutees sur grille sous-estiment ces valeurs (Gervais

et al 2014)

Tableau 8 Liste et caracteacuteristiques des reacuteanalyses retenues

Nom Reacutesolution spatiale1 Reacutesolution temporelle

Peacuteriode couverte

Reacutefeacuterence

Climate Forecast System Reanalysis

(CFSR)

35 km x 25 km (031deg x 031deg)

1 heure 1979-2009 Saha et al

(2010)

ERA-Interim (Europen

ReAnalysis)

83 km x 64 km (075deg x 075deg)

12 heures 1979-2012 Dee et al

(2011)

Modern-Era Retrospective

Analysis for Research and Applications

(MERRA)

55 km x 55 km (05deg x 067deg)

1 heure 1979-2012 Rienecker et al

(2011)

1 La reacutesolution en km indiqueacutee est estimeacutee pour les latitudes du territoire sous eacutetude

Les seacuteries des maxima annuels de dureacutee 1 3 et 5 jours ont eacuteteacute construites en chacun des

points de grille pour chacune des reacuteanalyses et pour chaque station Les intensiteacutes de

preacutecipitations de peacuteriodes de retour 2 5 10 et 20 ans ont ensuite eacuteteacute estimeacutees en ajustant

une distribution GEV ou Gumbel agrave chacune de ces seacuteries Les quantiles calculeacutes aux

stations ont ensuite eacuteteacute compareacutes aux quantiles des reacuteanalyses au point de grille

correspondant La figure 26 preacutesente un exemple des reacutesultats obtenus dans le cas de la

dureacutee 1 jour et la peacuteriode de retour 2 ans Les valeurs non corrigeacutees de cette figure

preacutesentent des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans qui

varient entre 25-30 mm pour la portion sud du Nunavik agrave 20 mm pour la section la plus

au nord selon les reacuteanalyses ERA et MERRA tandis que CFSR preacutesente des valeurs plus

importantes de lrsquoordre de 30-35 mm au sud et de 25-30 mm geacuteneacuteralement dans le nord

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 70

La figure 26 suggegravere que bien que les reacuteanalyses preacutesentent des biais parfois importants

(geacuteneacuteralement une sous-estimation des valeurs aux stations notamment pour les reacutegions

de la Cocircte-Nord et de la Basse-Cocircte-Nord) la distribution spatiale de ces valeurs colle tregraves

bien au patron suggeacutereacute par les valeurs aux stations Toutefois on note une sous-

estimation systeacutematique (pour toutes les reacuteanalyses toutes les dureacutees et les peacuteriodes de

retour les plus eacuteleveacutees) des valeurs les plus eacuteleveacutees enregistreacutees aux stations Ces stations

se trouvent essentiellement dans la partie sud du territoire ce qui laisse entendre que la

performance des reacuteanalyses pour la portion plus au nord du territoire sous eacutetude est tregraves

bonne

Figure 26 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses et aux stations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 71

Ces reacutesultats obtenus agrave partir des seacuteries lsquobrutesrsquo des reacuteanalyses montrent lrsquoimportance de

proceacuteder agrave un post-traitement de ces seacuteries Ce post-traitement vise agrave corriger les biais

(diffeacuterences dans les valeurs moyennes) et agrave reacuteduire les eacutecarts entre intensiteacutes extrecircmes

aux stations et estimeacutees agrave partir des reacuteanalyses

Deux approches de post-traitement ont eacuteteacute consideacutereacutees Une premiegravere approche vise agrave

appliquer un post-traitement agrave chaque reacuteanalyse prise individuellement Le post-

traitement en question fait intervenir deux paramegravetres un premier qui permet de

corriger le biais (fait en sorte que la valeur moyenne sur lrsquoensemble des stations est eacutegale

agrave la valeur correspondante pour la reacuteanalyse) et un second qui permet de faire en sorte

que la variance des valeurs aux points de grille de la reacuteanalyse est eacutegale agrave la variance des

valeurs aux stations (les deacuteveloppements theacuteoriques de cette approche sont deacutetailleacutes

dans Mailhot et al 2015)

Lrsquoapplication de ce post-traitement permet une ameacutelioration sensible des reacutesultats La

figure 27 reprend le cas preacutesenteacute agrave la figure 26 (dureacutee 1 jour et peacuteriode de retour 2 ans)

On constate que les reacuteanalyses reproduisent plus adeacutequatement les intensiteacutes plus

eacuteleveacutees observeacutees sur la Cocircte-Nord Le tableau 9 dresse la liste des reacuteanalyses offrant les

meilleures performances apregraves post-traitement individuel des reacuteanalyses pour chaque

dureacutee et chaque peacuteriode de retour Il convient de noter que les diffeacuterences entre valeurs

de MSE sont souvent tregraves petites suggeacuterant que la seacutelection de lrsquoune ou lrsquoautre des

reacuteanalyses a peu de conseacutequence De plus il faut noter que sans surprise le problegraveme

fondamental de sous-estimation des valeurs aux stations preacutesentant les intensiteacutes les plus

eacuteleveacutees persiste mecircme apregraves post-traitement

Une fois les biais corrigeacutes (figure 27) les patrons des maxima annuels de preacutecipitations 1

jour de peacuteriode de retour 2 ans diffegraverent passablement pour les reacuteanalyses CFSR et

MERRA comparativement aux valeurs non corrigeacutees de la figure 24 Pour CFSR le

gradient sud-nord est plus important avec des valeurs drsquoenviron 35 mm au sud et de 20

mm au nord tandis que pour MERRA les valeurs corrigeacutees sont un peu plus importantes

sur tout le territoire allant de 30-35 mm au sud et de 25-30 au nord

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 72

Figure 27 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 73

Tableau 9 Reacuteanalyse (ou paire de reacuteanalyses) offrant le meilleur accord avec les intensiteacutes aux stations apregraves post-traitement individuel (ou post-traitement par paire)

Peacuteriode de retour Dureacutee

1 jour 3 jours 5 jours

2 ans MERRA (ERACFSR) MERRA (ERACFSR) CFSR (ERACFSR)

5 ans CFSR (ERACFSR) CFSR (ERACFSR) CFSR (ERACFSR)

10 ans CFSR (CFSRMERRA) CFSR (ERACFSR) ERA (ERACFSR)

20 ans CFSR (CFSRMERRA) ERA (ERACFSR) ERA (ERAMERRA)

La deuxiegraveme approche de post-traitement consiste agrave combiner les intensiteacutes des

preacutecipitations extrecircmes estimeacutees agrave partir de chaque reacuteanalyse Il srsquoagit en quelque sorte

de combiner de faccedilon optimale les reacutesultats des reacuteanalyses On peut montrer que lrsquoaccord

entre les intensiteacutes de preacutecipitations estimeacutees en combinant les reacuteanalyses et celles aux

stations est toujours meilleur que lrsquoaccord entre les intensiteacutes de preacutecipitations estimeacutees

agrave partir de chaque reacuteanalyse prise individuellement et les intensiteacutes aux stations Dans le

cadre de la preacutesente eacutetude les reacuteanalyses ont eacuteteacute combineacutees par paire (ERACFSR

ERAMERRA CFSRMERRA) La contrainte que la variance des quantiles aux points de

grille soit eacutegale agrave la variance de ces valeurs aux stations a eacutegalement eacuteteacute imposeacutee Le

Tableau 9 regroupe les paires de reacuteanalyses (entre parenthegraveses) qui preacutesentent les

meilleures performances On constate que la paire ERACFSR est souvent seacutelectionneacutee

Encore ici il convient drsquoobserver que les eacutecarts entre valeurs de MSE pour les diffeacuterentes

paires de reacuteanalyses sont souvent petits et que le problegraveme de sous-estimation eacutevoqueacute

plus haut demeure Les figures 28 et 29 regroupent les cartes des intensiteacutes des maxima

annuels de dureacutee 1 jour de peacuteriodes de retour 2 ans et 20 ans respectivement (les cartes

pour les autres dureacutees et peacuteriodes de retour se trouvent dans Mailhot et al 2015) Ces

cartes repreacutesentent donc la meilleure estimation pour la combinaison de paires de

reacuteanalyses qursquoil est possible drsquoobtenir agrave partir des reacuteanalyses disponibles des intensiteacutes

de preacutecipitations extrecircmes pour le territoire sous eacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 74

Les patrons de maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour

diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses preacutesenteacutes agrave la figure 26 preacutesentent

geacuteneacuteralement des valeurs qui varient de 30-35 mm au sud et de 20-25 mm au nord La

combinaison ERA-CFSR preacutesente des valeurs plus faibles sur une plus grande reacutegion du

nord que les combinaisons ERA-MERRA et CFSR-MERRA Les maxima annuels 1 jour de

peacuteriode de retour 20 ans (figure 29) varient de 50-60 mm dans le sud agrave 30-40 mm pour

certaines reacutegions plus au nord

Figure 28 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 75

Figure 29 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 20 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations

Afin drsquoavoir une estimation des incertitudes associeacutees agrave ces valeurs en un site quelconque

(pour lequel aucune seacuterie observeacutee nrsquoest disponible) les eacutecarts-types entre intensiteacutes

estimeacutees agrave partir des reacuteanalyses (ou paires de reacuteanalyses) et les valeurs correspondantes

aux stations ont eacuteteacute calculeacutees pour lrsquoensemble des stations du territoire Lrsquohypothegravese est

que ces eacutecarts-types sont repreacutesentatifs des eacutecarts sur lrsquoensemble du territoire et donc

des incertitudes associeacutees aux estimations des reacuteanalyses Les reacutesultats montrent que 1)

les eacutecarts-types varient peu en fonction de la dureacutee 2) les paires de reacuteanalyses reacuteduisent

systeacutematiquement les eacutecarts relatifs par rapport au cas des reacuteanalyses post-traiteacutees

individuellement (bien que ces reacuteductions soient modestes dans plusieurs cas) 3) les

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 76

eacutecarts-types augmentent avec la peacuteriode de retour (ce qui nrsquoest pas surprenant compte

tenu des incertitudes drsquoestimation plus eacuteleveacutees pour les eacuteveacutenements plus rares donc de

peacuteriodes de retour plus eacuteleveacutees) Les incertitudes drsquoestimation (eacutecarts-types) des

quantiles sont de lrsquoordre de plusmn 15 pour les peacuteriodes de retour 2 5 et 10 ans et de lrsquoordre

de plusmn 20 pour la peacuteriode de retour 20 ans

Les reacutesultats de la preacutesente eacutetude montrent tout lrsquointeacuterecirct drsquoutiliser les reacuteanalyses

individuellement ou combineacutees pour lrsquoestimation des intensiteacutes de pluies extrecircmes dans

le nord du Queacutebec et de faccedilon plus geacuteneacuterale dans les reacutegions du nord reacutegions pour

lesquelles la caracteacuterisation des extrecircmes de preacutecipitations et des reacutegimes climatiques

pose problegraveme compte tenu du faible nombre de stations et de lrsquoimmensiteacute du territoire

Ces travaux ouvrent des perspectives tregraves inteacuteressantes Drsquoabord en termes de post-

traitement le deacuteveloppement drsquoapproche combinant trois reacuteanalyses ou plus est agrave

eacutetudier En effet les reacutesultats de la preacutesente eacutetude montrent qursquoil peut srsquoaveacuterer difficile

de choisir une reacuteanalyse parmi toutes celles disponibles car elles se ressemblent toutes

beaucoup En combinant les reacuteanalyses il possible drsquoeacuteviter ce choix et de plutocirct mettre agrave

profit lrsquoinformation provenant de toutes les reacuteanalyses Ce type drsquoapproche montre

toutefois ses limites et notamment agrave cause de son caractegravere lsquodeacuteterministersquo ougrave une valeur

de la reacuteanalyse est associeacutee de faccedilon univoque agrave la valeur agrave une station Il est clair qursquoune

approche de type stochastique ougrave lrsquoon associe une distribution de valeurs possibles agrave la

station conditionnellement agrave la donneacutee de la valeur de la reacuteanalyse doit ecirctre privileacutegieacutee

(Maraun 2013) Une approche de ce type a drsquoailleurs deacutejagrave eacuteteacute proposeacutee par Wong et al

(2014)

CHAPITRE 7 DISCUSSION ET CONCLUSION

Le projet Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des

vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik sous la responsabiliteacute du Ministegravere des

Forecircts de la Faune et des Parcs visait agrave ameacuteliorer le niveau de connaissance du climat de

cette reacutegion ougrave le manque de donneacutees climatiques est un enjeu important En effet bien

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 77

que plusieurs reacutecentes eacutetudes deacutemontrent que les changements climatiques risquent

drsquoecirctre particuliegraverement importants dans le Nord queacutebeacutecois le faible nombre de stations

climatologiques du reacuteseau limite la capaciteacute agrave analyser le climat passeacute et preacutesent ainsi que

les tendances ce qui influence la capaciteacute agrave bien eacutevaluer lrsquoampleur des changements

climatiques futurs

La premiegravere eacutetape du projet consistait agrave eacutevaluer le potentiel de donneacutees interpoleacutees sur

grille et de reacuteanalyses afin de deacutecrire le climat du Nunavik Deux jeux de donneacutees eacutetaient

agrave lrsquoeacutetude soit un pour les tempeacuteratures et les preacutecipitations (et leurs indicateurs

climatiques deacuteriveacutes) et un autre lieacutes agrave la caracteacuterisation du couvert de neige Pour les

variables de tempeacuteratures et de preacutecipitations une premiegravere seacutelection srsquoest faite sur la

base de la reacutesolution spatiale des diffeacuterentes grilles des jeux de donneacutees les grilles de

plus de 100 km de cocircteacute ayant eacuteteacute retireacutees de la liste Ce premier tri a permis de reacuteduire agrave

quatre le nombre de jeux de donneacutees interpoleacutees (CANGRD CRU T31 Willmott-

Matsuura NRCan) et de reacuteanalyses potentiels (MERRA ERA-Interim JRA55 CFSR) Les

valeurs de ces jeux de donneacutees ont ensuite eacuteteacute valideacutees en les comparant aux donneacutees

drsquoobservations indeacutependantes du reacuteseau CLIMATOLOGIE du MDDELCC

Cette eacutetape de validation reacutevegravele que les reacuteanalyses offrent un potentiel tregraves inteacuteressant

pour caracteacuteriser le climat passeacute du Nord queacutebeacutecois Ce potentiel est lieacute au fait que

premiegraverement les reacuteanalyses offrent des donneacutees journaliegraveres qui permettent de calculer

tous les indicateurs agrave lrsquoeacutetude contrairement aux donneacutees interpoleacutees qui offrent

seulement des donneacutees mensuelles (sauf la base de donneacutees RNCan) De plus la

validation avec les donneacutees aux stations a deacutemontreacute de plus grandes similitudes avec les

reacuteanalyses qursquoavec les donneacutees interpoleacutees notamment pour les preacutecipitations Les

quatre reacuteanalyses ont donc eacuteteacute utiliseacutees pour construire les cartes du climat de reacutefeacuterence

Le potentiel de trois des reacuteanalyses choisies soit MERRA ERA-Interim et CFSR avait

drsquoailleurs eacuteteacute deacutemontreacute reacutecemment (Linsday et al 2014) La reacuteanalyse JRA55 est tregraves

reacutecente et donc peu eacutetudieacutee Notre analyse deacutemontre qursquoelle srsquoeacuteloigne quelque peu des

trois autres reacuteanalyses crsquoest-agrave-dire qursquoelle preacutesente de moins grandes similitudes avec

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 78

les donneacutees des stations indeacutependantes Il est toutefois difficile de lrsquoeacuteliminer de la liste

eacutetant donneacute le faible nombre de stations indeacutependantes disponibles pour la validation

Lrsquoutilisation des reacuteanalyses pour construire le climat de reacutefeacuterence est un enjeu important

car le climat de reacutefeacuterence est geacuteneacuteralement deacutecrit agrave partir de donneacutees aux stations ou

interpoleacutees Or pour le Nunavik lrsquoanalyse des bases de donneacutees climatiques disponibles

reacutevegravele que lrsquoutilisation des reacuteanalyses offre un avantage certain sur les autres types de

donneacutees Ceci est relieacute agrave deux points importants Premiegraverement le nombre de stations

meacuteteacuteorologiques est faible dans le nord et ces stations offrent une couverture temporelle

limiteacutee ce qui rend difficile une bonne analyse du climat passeacute Deuxiegravemement les jeux

de donneacutees interpoleacutees sont baseacutes sur ces mecircmes donneacutees aux stations Or leur faible

repreacutesentativiteacute du territoire nordique influence neacutegativement la capaciteacute des jeux de

donneacutees interpoleacutees agrave bien caracteacuteriser le climat du territoire drsquointeacuterecirct Bien que les

reacuteanalyses assimilent les donneacutees drsquoobservations elles sont deacuteveloppeacutees agrave lrsquoaide drsquoun

modegravele de preacutevision meacuteteacuteorologique afin de reproduire le climat passeacute Ce type de

donneacutees semble ecirctre une avenue inteacuteressante pour pallier agrave la rareteacute des donneacutees

drsquoobservations dans la reacutegion nordique

Pour les bases disponibles pour caracteacuteriser le couvert nival la seacutelection srsquoest aveacutereacutee plus

ardue puisque les donneacutees de neige aux stations nrsquoont pu ecirctre utiliseacutees eacutetant donneacute la

grande heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute spatiale de cette variable agrave lrsquointeacuterieur mecircme des points de grille

Autrement dit la valeur agrave la station ne repreacutesente pas bien la valeur moyenne drsquoun point

de grille Un premier tri a permis drsquoeacuteliminer les donneacutees sur une grille trop grossiegravere pour

le territoire (NCEP) ainsi que celles qui nrsquooffraient pas une couverture temporelle

suffisamment longue pour couvrir la peacuteriode de reacutefeacuterence (HQ Tabsoba B2003 CMC)

Enfin les reacuteanalyses restantes ont eacuteteacute compareacutees entre elles afin drsquoeacuteliminer celles qui

preacutesentent des eacutecarts trop importants par rapport aux autres On obtient au final un

ensemble de jeux de donneacutees pouvant ecirctre utiliseacute pour caracteacuteriser le couvert de neige

sur le territoire Il faut noter par contre que faute drsquoobservations suffisantes lrsquoaccord

entre les jeux de donneacutees de cet ensemble ne veut pas forceacutement dire qursquoil repreacutesente la

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 79

reacutealiteacute avec plus drsquoexactitude Le choix final des bases de donneacutees a eacuteteacute dicteacute en partie

par un jugement drsquoexperts et a meneacute agrave la seacutelection de deux bases de donneacutees Liston-

Hiemstra et Brown-Hiemstra Il srsquoavegravere cependant que les reacutesultats des deux bases de

donneacutees sont passablement diffeacuterents sur le territoire ce qui limite la confiance dans

cette cartographie Par contre les valeurs de preacutecipitations solides srsquoaccordent davantage

avec les donneacutees de Liston-Hiemstra

Une fois la seacutelection des bases de donneacutees effectueacutee la synthegravese reacutegionale des variables

et indicateurs climatiques ainsi que leur cartographie ont eacuteteacute reacutealiseacutees pour la

peacuteriode 1981-2010 En tout le projet aura geacuteneacutereacute plus de 100 cartes en format SIG ainsi

que des figures preacutesentant lrsquoeacutevolution des indicateurs entre 1981 et 2010 Agrave titre

drsquoexemple notre analyse montre que pour cette peacuteriode les tempeacuteratures augmentent

les preacutecipitations totales sont agrave la hausse la saison de croissance srsquoallonge que

lrsquoeacutequivalent en eau de la neige a peu changeacute et que la dureacutee du couvert nival a diminueacutee

Ce pheacutenomegravene semble principalement lieacute agrave une fin drsquoenneigement plus preacutecoce et moins

agrave un deacutebut plus tardif

Une mise agrave jour de la cartographie des bioclimats au nord du 55iegraveme parallegravele a aussi eacuteteacute

reacutealiseacutee avec les reacuteanalyses seacutelectionneacutees preacuteceacutedemment La mise agrave jour des bioclimats

pour la peacuteriode 1981-2010 est baseacutee sur la classification de Litynski (tireacutee de Gerardin et

McKenney 2001) La nouvelle classification offre un portrait sensiblement plus deacutetailleacute

que celui preacutesenteacute en 2001 et qui eacutetait baseacute sur des donneacutees drsquoobservations aux stations

pour la peacuteriode 1966 agrave 1996 Ce niveau de deacutetail nrsquoest pas surprenant eacutetant donneacute que

les reacuteanalyses sont interpoleacutees sur une grille reacuteguliegravere de 50 km offrant ainsi une

information climatique plus riche spatialement que les stations utiliseacutees agrave lrsquoorigine sur le

territoire du Nunavik On deacutenote agrave preacutesent sept bioclimats pour la reacutegion au nord du 55deg

comparativement agrave quatre dans la classification preacuteceacutedente Bien que les grandes reacutegions

bioclimatiques soient sensiblement les mecircmes la mise agrave jour permet de deacutecrire avec plus

de preacutecision certains eacuteleacutements climatiques et topographiques importants tels que la

reacutegion montagneuse agrave la frontiegravere de Terre-Neuve-et-Labrador

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 80

Les reacutesultats de cette eacutetude ouvrent une avenue inteacuteressante pour lrsquoutilisation des

reacuteanalyses afin de caracteacuteriser le climat du Nord queacutebeacutecois En effet les cartes des

indicateurs agrave lrsquoeacutetude fournissent une information qui nrsquoeacutetait pas disponible agrave ce jour pour

le Nunavik Lrsquoanalyse des bioclimats semble aussi avoir ajouteacute un niveau de deacutetails

inteacuteressant par rapport agrave la carte qui eacutetait utiliseacutee agrave ce jour Finalement la pertinence des

reacuteanalyses pour lrsquoestimation des intensiteacutes de pluies extrecircmes dans le nord du Queacutebec a

eacuteteacute deacutemontreacutee et le patron spatial de ces pluies a pu ecirctre cartographieacute

Il faut neacuteanmoins mettre les utilisateurs de cette information en garde par rapport aux

incertitudes associeacutees aux valeurs preacutesenteacutees sur les diffeacuterentes cartes En effet les eacutecarts

entre les diffeacuterentes reacuteanalyses particuliegraverement pour les preacutecipitations liquides et sous

forme de neige montrent agrave quel point les incertitudes demeurent grandes pour

lrsquoinformation climatique du Nord queacutebeacutecois Il nous est toujours impossible de favoriser

lrsquoune ou lrsquoautre des bases de donneacutees analyseacutees ici en grande partie ducirc au manque des

donneacutees drsquoobservations qui pourraient servir agrave valider les jeux de donneacutees Il faut donc

utiliser lrsquoinformation preacutesenteacutee ici de faccedilon relativement prudente

CHAPITRE 8 RECOMMANDATIONS

Le manque criant de donneacutees au nord du Queacutebec demeure un enjeu important Une

bonne compreacutehension du climat passeacute nrsquoest possible qursquoavec lrsquoappui de donneacutees

drsquoobservations adeacutequates Bien que les reacutesultats du projet deacutemontrent que les reacuteanalyses

peuvent servir agrave pallier un certain manque de donneacutees dans le nord il nrsquoen est pas moins

que ces donneacutees de reacuteanalyses doivent tout de mecircme ecirctre valideacutees avec de lsquovraiesrsquo

donneacutees Or le manque de donneacutees de stations dans le nord est probleacutematique Non

seulement le nombre de stations est faible mais ces stations ne couvrent souvent que de

tregraves courte peacuteriode de temps Il nous apparait donc important de recommander lrsquoajout

de stations dans le nord ainsi que le maintien de ces infrastructures agrave long terme Ces

donneacutees sont importantes non seulement pour comprendre le climat passeacute mais servent

aussi agrave valider les modegraveles climatiques utiliseacutes pour eacutevaluer les changements futurs

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 81

Le mecircme constat srsquoapplique pour le reacutegime hydrique du Nord queacutebeacutecois tregraves peu eacutetudieacute

jusqursquoici Le faible nombre de stations drsquoobservations de jaugeages est un enjeu majeur

qui se doit drsquoecirctre consideacutereacute dans le futur afin de pouvoir analyser le reacutegime des riviegraveres

nordiques de faccedilon plus robuste

Une des variables tregraves importantes pour les infrastructures nordiques est sans contredit

le vent particuliegraverement les vents de pointe Or cette variable nrsquoa eacuteteacute prise en compte

ici que de faccedilon sommaire agrave lrsquoaide drsquoinformations deacutejagrave disponibles dans la litteacuterature

Cette limite est due principalement au fait que les donneacutees drsquoobservations des vents sont

quasiment inexistantes En effet bien que les donneacutees de stations discuteacutees au

paragraphe preacuteceacutedent offrent geacuteneacuteralement toutes des donneacutees de tempeacuteratures et de

preacutecipitations elles nrsquooffrent pas de donneacutees sur les vents En fait tregraves peu de stations

meacuteteacuteorologiques installeacutees au Canada ont les installations neacutecessaires pour mesurer le

vent Ceci fait en sorte que les bases de donneacutees interpoleacutees de vent ne sont pas

disponibles De plus sans donneacutees aux stations il est impossible de bien valider les

donneacutees des reacuteanalyses Ce type de donneacutees offre un potentiel inteacuteressant pour les

tempeacuteratures et les preacutecipitations et il serait inteacuteressant drsquoanalyser leur potentiel pour

caracteacuteriser le vent Bien que ce deacuteveloppement des connaissances sur les vents

demanderait un effort important il semble qursquoil soit indispensable

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 82

BIBLIOGRAPHIE

Allard M Lemay M (dir) 2013 Le Nunavik et le Nunatsiavut De la science aux politiques publiques Une eacutetude inteacutegreacutee drsquoimpact reacutegional des changements climatiques et de la modernisation Queacutebec Canada ArcticNet Inc 318 p

Adler RF Huffman GF Chang A Ferraro R Xie P-P Janowiak J Rudolf B Schneider U Curtis S Bolvin D Gruber A Susskind J Arkin Nelkin E 2003 The Version-2 Global Precipitation Climatology Project (GPCP) Monthly Precipitation Analysis (1979ndashPresent) J Hydrometeor 4(6) 1147-1167

Brohan P Kennedy JJ Harris I Tett SFB Jones PD 2006 Uncertainty estimates in regional and global observed temperature changes A new data set from 1850 J Geophysical Research Atmospheres 111(D12) 1-21

Brown RD 2010 Analysis of snow cover variability and change in Queacutebec 1948-2005 Hydrological Processes 24(14)1929-1954

Brown RD Brasnett B 2010 Updated Anually Canadian Meteorological Centre (CMC) Daily Snow Depth Analysis Data copy Environment Canada Boulder Colorado USA National Snow and Ice Data Center

Brown RD Brasnett B Robinson D 2003 Gridded North American monthly snow depth and snow water equivalent for GCM evaluation Atmosphere-Ocean 41 1ndash14

Brown RD Derksen C 2013 Is Eurasian October snow cover extent increasing Environ Res Lett 8(2) 024006

Brown R Lemay M 2013 Variabiliteacute et changements climatiques dans la peacuteninsule du Nunavik et du Nunatsiavut (IRIS de la reacutegion subarctique de lrsquoEst du Canada) chapitre 2 dans Allard M Lemay M (dir) Le Nunavik et le Nunatsiavut De la science aux politiques publiques Une eacutetude inteacutegreacutee drsquoimpact reacutegional des changements climatiques et de la modernisation Queacutebec Canada ArcticNet Inc 318 p

Compo GP Whitaker JS Sardeshmukh PD Matsui N Allan RJ Yin X Gleason BE Vose RS Rutledge G Bessemoulin P Broumlnnimann S Brunet M Crouthamel RI Grant AN Groisman PY Jones PD Kruk MC Kruger AC Marshall GJ Maugeri M Mok HY Nordli Oslash Ross TF Trigo RM Wang XL Woodruff D Worley SJ 2011 The Twentieth Century Reanalysis Project Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 137(654) 1-28

Dee DP Uppala SM Simmons AJ Berrisford P Poli P Kobayashi S Andrae U Balmaseda MA Balsamo G Bauer P Bechtold P Beljaars ACM van de Berg L Bidlot J Bormann N Delsol C Dragani R Fuentes M Geer AJ Haimberger L Healy SB Hersbach H Holm EV Isaksen L Karingllberg P Koumlhler M Matricardi M McNally AP Monge-Sanz BM Morcrette JJ Park BK Peubey C de Rosnay P Tavolato C Theacutepaut N Vitart F (2011) The ERA-Interim reanalysis

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 83

configuration and performance of the data assimilation system Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 137(656) 553-597

Derksen C Smith SL Sharp M Brown L Howell S Copland L Mueller DR Gauthier Y Fletcher CG Tivy A Bernier M Bourgeois J Brown R Burn CR Duguay C Kushner P Langlois A Lewkowicz AG Royer A Walker A 2012 Variability and change in the Canadian cryosphere Climatic Change 115(1) 59-88

Deacutery SJ Wood EF 2004 Teleconnection between the Arctic Oscillation and Hudson Bay river discharge Geophys Res Letters 31(18) 2-5

Deacutery SJ Wood EF 2005 Decreasing river discharge in northern Canada Geophys Res Letters 32(10)1-4

Deacutery SJ Stieglitz M McKenna EC Wood EF 2005 Characteristics and trends of river discharge into Hudson James and Ungava bays 1964ndash 2000 J Clim 18 2540ndash2557

Deacutery SJ Hernaacutendez-Henriacutequez MA Burford JA Wood EF 2009 Observational evidence of an intensifying hydrological cycle in northern Canada Geophys Res Letters 36(13) L13402

Gervais M Gyakum JR Atallah EH Tremblay LB 2014 How Well Are the Distribution and Extreme Values of Daily Precipitation over North America Represented in the Community Climate System Model A Comparison to Reanalysis Satellite and Gridded Station Data J Climate 27 5219-5239

Gerardin V McKenney K 2001 Une classification climatique du Queacutebec agrave partir de modegraveles de distribution spatiale de donneacutees climatiques mensuelles vers une deacutefinition des bioclimats du Queacutebec Direction du patrimoine eacutecologique et du deacuteveloppement durable ministegravere du Deacuteveloppement durable de lrsquoEnvironnement et de Lutte contre les changements climatiques Repeacutereacute agrave httpwwwmddelccgouvqccachangementsclassification

Guay C Minville M Braun M 2015 A global portrait of hydrological changes at the 2050 horizon for the province of Queacutebec Can Water Res J 40 285-302

Hansen JR Ruedy R Sato M Lo K 2010 Global surface temperature change Rev Geophys48(4) RG4004

Harris I Jones PD Osborn TJ Lister DH 2014 Updated high-resolution grids of monthly climatic observations - the CRU TS310 dataset Int J Clim 34 623-642

Holland MM Finnis J Barrett AP Serreze MC 2007Projected changes in Arctic Ocean freshwater budgets J Geophys Res 112(4) 1-13

Huntington TG 2006 Evidence for intensification of the global water cycle Review and synthesis

Journal of Hydrology 319(1-4) 83‑95

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 84

Hutchinson MF McKenney DQ Lawrence K Hopkinson RF Milewska E Papadopol P 2009 Development and Testing of Canada-Wide Interpolated Spatial Models of Daily MinimumndashMaximum Temperature and Precipitation for 1961ndash2003 J Appl Meteorol Climatol 48 725ndash741

Jones PD Lister DH Osborn TJ Harpham C Salmon M Morice CP 2012 Hemispheric and large-scale land-surface air temperature variations An extensive revision and an update to 2010 J Geophys Res 117(5)

Kanamitsu M Ebisuzaki W Woollen J Yang SndashK Hnilo JJ Fiorino M Potter GL 2002 NCEPDOE AMIP-II Reanalysis (Reanalysis-2) Bull Amer Meteor Soc 83(11) 1631-1643

Kottek M Grieser J Beck C Rudolf B Rubel F 2006 World map of the Koumlppen-Geiger climate classification updated Meteorologische Zeitschrift 15(3) 259-263

Lindsay R Wensnahan M Schweiger A Zhang J 2014 Evaluation of seven different atmospheric reanalysis products in the Arctic J Climate 27(7) 2588-2602

Liston GE Hiemstra CA 2011 The changing cryosphere Pan-Arctic snow trends (1979-2009) J Climate 24(21) 5691-5712

Litynski J 1988 Climat du Queacutebec drsquoapregraves la classification numeacuterique Carte de format 100 x 130 cm Eacuteditions Gamma

Mailhot A Talbot G Aubin P Bolduc S 2015 Eacutevaluation du potentiel des reacuteanalyses pour lrsquoestimation des intensiteacutes des preacutecipitations extrecircmes pour le nord queacutebeacutecois Institut National de la Recherche Scientifique Centre Eau Terre et Environnement (Rapport de recherche R1629) 95 p

Maraun D 2013 Bias Correction Quantile Mapping and Downscaling Revisiting the Inflation Issue J Climate 26(6) 2137-2143

McKenney DW Hutchinson MF Papadopol P Lawrence K Pedlar J Campbell K Milewska E Hopkinson RF Price D Owen T (2011) Customized spatial climate models for North America Bulletin of the American Meteorological Society 92(12) 1611-1622

MDDELCC 2014 Surveillance du Climat Ministegravere du Deacuteveloppement durable de lrsquoenvironnement et de la Lutte contre les changements climatiques (MDDELCC) Repeacutereacute agrave httpwwwmddelccgouvqccaclimatsurveillanceindexasp

Mesinger F DiMego G Kalnay E Mitchell K Shafran PC Ebisuzaki W Jović D Woollen J Rogers E Berbery EH Ek MB Fan Y Grumbine R Higgins W Li H Lin Y Manikin G Parrish D Shi W 2006 North American regional reanalysis Bulletin of the American Meteorological Society 87(3) 343-360

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 85

Mudryk LR Derksen C Kushner CJ Brown R 2015 Characterization of Northern Hemisphere Snow Water Equivalent Datasets 1981ndash2010 Journal of Climate 150904104833007 Repeacutereacute agrave httpjournalsametsocorgdoiabs101175JCLI-D-15-02291

Onogi K Tsutsui J Koide H Sakamoto M Kobayashi S Hatsushika H Matsumoto T Yamazaki N Kamahori H Takahashi K Kadokura S Wada K Kato K Oyama R Ose T Mannoji N Taira R 2007 The JRA-25 Reanalysis J Meteor Soc Japan 85 369-432

Ouranos (2015) Vers lrsquoadaptation Synthegravese des connaissances sur les changements climatiques au Queacutebec Partie 1 Eacutevolution climatique au Queacutebec Eacutedition 2015 Montreacuteal Queacutebec Ouranos 79 p

Overland JE Wang M 2005 The third Arctic climate pattern 1930s and early 2000s Geophys Res Letters 32(23) 1-4

Rapaic M Brown R Markovic M Chaumont D 2015 An Evaluation of Temperature and Precipitation Surface-Based and Reanalysis Datasets for the Canadian Arctic 1950ndash2010 Atmosphere-Ocean 53(3) 283-303

Rienecker MM Suarez MJ Gelaro R Todling R Bacmeister J Liu E Gosilovich MG Schubert SD Tacaks L Kim GK Bloom S Chen J Collins D Conaty A da Silva A Gu W Joiner J Koster RD Lucchesi R Molod A Owens T Pawson S Pegion P Redder CR Reichle R Robertson FR Ruddick AG Sienkiewicz M Woollen J 2011 MERRA NASAs Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications J Climate 24(14) 3624-3648

Saha S Shrinivas M PanH-L Wu X Wang J Nadiga S Tripp P Kistler R Woollen H Behringer D Liu H Stokes D Grumbine R Gayno G Wang J Hou Y-T Chuang H-Y Juang H-MH Sela J Iredell M Treadon R Kleist D Van Delst P Keyser D Derber J Ek M Meng J Wei H Yang Rongqian Lord Y van den Doll H Kumar A Wang W Long C Chelliah M Xue Y Huang B Schemm J-K Ebisuzaki W Lin R Xie P Chen M Zhou S Higgins W Zou C-Z Liu Q Chen Y Han Y Cucurull L Reynolds RW Rutledge G Goldberg M 2010 The NCEP climate forecast

system reanalysis Bull Am Meteor Soc 91(8) 1015‑1057

Schneider U Becker A Finger P Meyer-Christoffer A Ziese MRudolf B 2013 GPCCs new land surface precipitation climatology based on quality-controlled in situ data and its role in quantifying the global water cycle Theoretical and Applied Climatology 115(1-2) 15-40

Takala M Luojus K lliainen J Derksen C Lemmetyinen J Petri Kaumlrnauml J Koskinen J Bojkov B 2011 Estimating northern hemisphere snow water equivalent for climate research through assimilation of space-borne radiometer data and ground-based measurements Remote Sensing of Environment 115(12) 3517-3529

Thistle MEacute Caissie D 2013 Trends in air temperature total precipitation and streamflow characteristics in eastern Canada Canadian Technical Report of Fisheries and Aquatic Sciences 3018 Moncton New Brusnwick 109 p

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 86

Tivy A Howell SEL Alt B McCourt S Chagnon R Crocker G Carrieres T Yackel JJ 2011 Trends and variability in summer sea ice cover in the Canadian Arctic based on the Canadian Ice Service Digital Archive 1960ndash2008 and 1968ndash2008 J Geophys Research 116 C03007

Tranter M Jones HG 2001 The chemistry of snow Processes and nutrient cycling Dans Snow Ecology An interdisciplinary examination of snow-covered ecosystems Jones HG Pomeroy JW Walker DA Homan RW (dir) Cambridge Cambridge University Press 127-167

Uppala SM KÅllberg PW Simmons AJ Andrae U Da Costa Bechtold V Fiorino M Gibson JK Haseler J Hernandez A Kelly GA Li X Onogi K Saarinen S Sokka N Allan RP Andersson E Arpe K Balmaseda MA Beljaars ACM van de Berg L Bidlot J Bormann N Caires S Chevallier F Dethof A Fragosavac M Fisher M Fuentes M Hagemann S Hoacutelm E Hoskins BJ Isaksen L Hanssen PAEM Jenne R McNally AP Mahfouf J-F Morcrette J-J Rayner NA Saudnders RW Simon P Sterl A Trenberth KE Untch A Vasiljevic D Vitervo P Woollen J 2005 The ERA-40 re-analysis QJR Meteorol Soc 131 2961-3012

Vaughan DG Comiso JC Allison J Carrasco G Kaser R Kwok P Mote P Murray T Paul F Ren J Rignot E Solomina O Steffen K Zhang T 2013 Observations Cryosphere Dans Climate Change 2013 The physical Science Basis Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate change Stocker TF Qin D Plattner GK Tignor M Allen SK Boschung J Nauels A Xia Y Bex V Midgley PM (dir) United Kingdom et New York NY USA Cambridge University Press

Wan H Wang XL Swail VR 2010 Homogenization and Trend Analysis of Canadian Near-Surface Wind Speeds J Climate 23(5) 1209-1225

Willmott CJ Matsuura K 1995 Smart Interpolation of Annually Averaged Air Temperature in the United States J Appl Meteorol 34 2577-2586

Wong G Maraun D Vrac M Widmann M Eden JM Kent T 2014 Stochastic Model Output Statistics for Bias Correcting and Downscaling Precipitation Including Extremes J Climate 27(18) 6940-6959

Yue S Pilon P Phinney B 2003 Canadian streamflow trend detection impacts of serial and cross-correlation Hydrological Sciences J 48(1) 51-63

Zhang X Vincent LA Hogg WD Niitsoo A 2000 Temperature and precipitation trends in Canada during the 20th century Atmosphere-Ocean 38(3) 395-429

Zhang X Harvey KD Hogg WD Yuzyk TR 2001 Trends in Canadian streamflow Water Ress Res 37(4) 987-998

Page 11: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques

Projet 20043

Projet 20043 xi

Figure 13 Lrsquoeacutevolution des preacutecipitations totales annuelles et mensuelles (mm) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 45

Figure 14 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la longueur de la saison de croissance (jours) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2020 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 47

Figure 15 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date du deacutebut de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 48

Figure 16 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date de la fin de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 49

Figure 17 Lrsquoeacutevolution de la longueur du deacutebut et de la fin de la saison de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 50

Figure 18 Le panneau du haut preacutesente la moyenne du nombre annuel de degreacutes-jours de croissance calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses 52

Figure 19 Lrsquoeacutevolution du nombre de degreacutes-jours annuel de de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 53

Figure 20 Le maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige (mm) calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg 55

Figure 21 La dureacutee du couvert de neige (seuil de 1 mm) calculeacutee agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg 56

Figure 22 Lrsquoeacutevolution du maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige du deacutebut de la fin et de la dureacutee de lrsquoenneigement calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra et de Brown-Derksen moyenneacutes pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude 57

Figure 23 Classification des bioclimats eacutetablie sur la moyenne climatique de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFRS JRA55 MERRA) disponibles sur une grille de 50 km La classification suit les critegraveres eacutetablis par Litynski tels que preacutesenteacutes dans Gerardin et McKenney (2001) 60

Figure 24 Reacuteduction du couvert de glace ( par deacutecennie) pour la peacuteriode 1968-2010 dans lrsquoarctique canadien Seulement les tendances statistiquement significatives (α=005) sont montreacutees Adapteacutee de Derksen et al 2012 65

Projet 20043

Projet 20043 xii

Figure 25 Cartes du coefficient de la variabiliteacute temporelle des deacutebits annuels de 45 riviegraveres du Nord canadien pour (a) 1970ndash1990 (b) 1976ndash1996 (c) 1982ndash2002 et (d) 1970ndash2002 Les triangles pointant vers le haut (bas) indiquent une tendance positive (neacutegative) la taille des triangles indique lrsquoampleur du changement lorsque deacutetectable Les riviegraveres ameacutenageacutees par lrsquohomme (reacuteservoirs barrages diversion) sont indiqueacutees par des triangles vides 67

Figure 26 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses et aux stations 70

Figure 27 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations 72

Figure 28 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations 74

Figure 29 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 20 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations 75

Projet 20043

Projet 20043 xiii

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques observeacutees et interpoleacutees sur grille (tempeacuterature et preacutecipitation) 7

Tableau 2 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques de reacuteanalyses (tempeacuterature et preacutecipitation) 8

Tableau 3 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees interpoleacutees 9

Tableau 4 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees de reacuteanalyses 9

Tableau 5 Liste deacutefinition et formulation des indicateurs climatiques drsquointeacuterecirct 11

Tableau 6 Caracteacuteristiques sommaires de la classification de Litynski (tireacutees de Gerardin et McKenney 2001) 26

Tableau 7a Synthegravese des indicateurs climatiques agrave lrsquoeacutetude calculeacutes agrave partir des variables de tempeacuteratures et de preacutecipitations Les valeurs repreacutesentent la moyenne des quatre reacuteanalyses moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave de 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 lrsquoeacutecart-type de lrsquoensemble est donneacute entre parenthegraveses 38

Tableau 7 b Synthegravese des indicateurs climatiques relieacutes au couvert nival Les valeurs repreacutesentent la moyenne des jeux de donneacutees moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave du 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 Lrsquoeacutecart-type nrsquoest pas calculeacute eacutetant donneacute qursquoil nrsquoy a que deux jeux de donneacutees 40

Tableau 8 Liste et caracteacuteristiques des reacuteanalyses retenues 69

Tableau 9 Reacuteanalyse (ou paire de reacuteanalyses) offrant le meilleur accord avec les intensiteacutes aux stations apregraves post-traitement individuel (ou post-traitement par paire) 73

Projet 20043

Projet 20043 xiv

LISTE DES ABREacuteVIATIONS ET DES SIGLES

B2003 Brown 2003

CANGRD Canadian Gridded Temperature and Precipitation Anomalies

CFSR Climate Forecast System Reanalysis

CRU Climatic Research Unit

EC Environnement Canada

EEN Eacutequivalent en eau de la neige

ERA European ReAnalysis

GEV Generalized Extreme Value

GPCC Global Precipitation Climatology Centre

GPCP Global Precipitation Climatology Project

GISTEMP Goddard Institute for Space Studies Temperature Analysis

GlobSnow Global Snow Monitoring for Climate Research

HadCRU Hadley Center-Climatic Research Unit

JRA55 Japanese 55-year Reanalysis

MERRA Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications

MFFP Ministegravere des Forecircts de la Faune et des Parcs

MDDELCC Ministegravere du Deacuteveloppement durable de lrsquoEnvironnement et de la Lutte contre les Changements Climatiques

NARR North American Regional Reanalysis

NCEP National Centers for Environmental Prediction

NRCan Natural Resources Canda

20CR 20 th Century Reanalysis

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 1

CHAPITRE 1 INTRODUCTION

11 Mise en contexte

Le territoire nordique du Queacutebec possegravede un grand potentiel de deacuteveloppement

susceptible drsquoecirctre exploiteacute au cours des prochaines deacutecennies Pour bien encadrer ces

activiteacutes eacuteconomiques et les infrastructures qui les soutiennent il est important de

comprendre et caracteacuteriser le climat reacutegional actuel ainsi que son eacutevolution Ceci est aussi

primordial pour la protection de lrsquoenvironnement biophysique la peacuterenniteacute des

infrastructures existantes et lrsquoidentification des vulneacuterabiliteacutes socio-eacuteconomiques de la

reacutegion

Le changement du climat a deacutejagrave commenceacute agrave provoquer des impacts biophysiques

importants dans le nord du Queacutebec Une analyse approfondie de ces impacts est

preacutesenteacutee dans le livre publieacute par ArcticNet Le Nunavik et le Nunatsiavut de la science

aux politiques publiques (Allard et Lemay 2013) Par exemple un impact bien connu est

celui lieacute agrave la deacutegradation du pergeacutelisol et les conseacutequences pour les infrastructures (Allard

et Lemay 2013 chap6) La dynamique de la veacutegeacutetation est aussi en eacutevolution ceci devrait

se poursuivre dans le futur et entraicircner une augmentation de la couverture veacutegeacutetale et

de la hauteur drsquoespegraveces arbustives eacuterigeacutees (Allard et Lemay 2013 chap8) Les projections

climatiques futures suggegraverent la venue de nouveaux impacts par exemple lrsquoeacuterosion des

cocirctes associeacutee aux reacutegimes de tempecirctes qui provoquent une augmentation des risques

de surcotes les changements au reacutegime hydrologique avec une augmentation du deacutebit

annuel moyen (Guay et al 2015) ce qui pourrait entraicircner des impacts au niveau du

drainage dans les villages ainsi qursquoune augmentation des risques naturels

La modification de lrsquoenvironnement biophysique amplifie aussi les vulneacuterabiliteacutes socio-

eacuteconomiques les infrastructures existantes et agrave construire ont tregraves souvent un caractegravere

critique dans la reacutegion et leur deacutefaillance peut provoquer des conseacutequences graves pour

la population lrsquoaccegraves maritime accru gracircce au prolongement de la saison sans glace

pourrait exacerber des conflits drsquousage la gestion de lrsquoeau potable et des eaux useacutees

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 2

pourrait ecirctre complexifieacutee dans un contexte ougrave lrsquoenvironnement naturel change et

finalement le mode de vie et la culture des reacutesidents de la reacutegion tregraves deacutependants des

ressources et de lrsquoenvironnement naturel seront aussi affecteacutes

Lrsquoidentification et lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes lieacutees au climat de mecircme que la recherche

de solutions drsquoadaptation pour faire face agrave son changement requiegraverent des donneacutees sur

le climat reacutecent en premier lieu puis sur le climat futur Or pour caracteacuteriser le climat

reacutecent la disponibiliteacute de seacuteries de donneacutees drsquoobservations suffisamment longues et bien

reacuteparties sur le Queacutebec nordique srsquoavegravere un enjeu majeur En effet alors qursquoon peut

compter depuis longtemps sur un reacuteseau de stations meacuteteacuteorologiques relativement

dense dans le sud du Queacutebec celui du nord est peu dense et principalement localiseacute le

long de la cocircte (figure 1) Plusieurs projets de recherche sur le climat ont drsquoailleurs eacuteteacute

confronteacutes agrave ces lacunes Par exemple dans le livre drsquoArcticNet citeacute plus haut les analyses

climatiques des derniegraveres deacutecennies ont en grande partie eacuteteacute limiteacutees aux six stations

meacuteteacuteorologiques du reacuteseau drsquoEnvironnement Canada disponibles dans la reacutegion (Brown

et Lemay 2013)

Afin de pallier la rareteacute des observations dans la reacutegion nordique il est possible de

compter sur quelques jeux de donneacutees alternatifs soient les donneacutees interpoleacutees par

krigeage des stations existantes ainsi que les donneacutees de reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 3

Figure 1 Stations meacuteteacuteorologiques du reacuteseau drsquoEnvironnement Canada pour lesquelles des donneacutees sont disponibles pour plus de 20 ans incluant lrsquoanneacutee 2010

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 4

Le krigeage consiste agrave reacutegionaliser par interpolation spatiale une variable mesureacutee aux

stations meacuteteacuteorologiques par exemple la tempeacuterature en utilisant une autre variable

explicative par exemple lrsquoeacuteleacutevation La qualiteacute de ce type de donneacutees deacutepend du nombre

de stations meacuteteacuteorologiques et de le la qualiteacute de leurs donneacutees ainsi que de la meacutethode

drsquointerpolation Deux points sont importants ici Premiegraverement la reacutesolution spatiale de

ces types de donneacutees peut varier grandement reacutesultant en des grilles de quelques

kilomegravetres de cocircteacute agrave des centaines de kilomegravetres et il peut ecirctre difficile de trouver une

reacutesolution spatiale assez fine pour bien repreacutesenter le climat reacutegional Deuxiegravemement les

donneacutees sont disponibles sur diffeacuterentes eacutechelles de temps allant drsquoune base journaliegravere

agrave mensuelle La base mensuelle offre moins drsquoattrait puisqursquoelle limite la varieacuteteacute

drsquoindicateurs climatiques qui peuvent ecirctre estimeacutes plusieurs drsquoentre eux neacutecessitant des

donneacutees quotidiennes (par exemple cumul de degreacutes-jour longueur de saison de gel de

croissance etc)

La reacuteanalyse est une meacutethode qui consiste agrave combiner un modegravele de preacutevision

meacuteteacuteorologique et des observations existantes pour produire geacuteneacuteralement pour

lrsquoensemble du globe des archives drsquoun grand nombre de variables atmospheacuteriques et

oceacuteaniques sur des grilles agrave une reacutesolution temporelle de quelques heures pour plusieurs

deacutecennies du passeacute Ceci srsquoeffectue agrave lrsquoaide drsquoun modegravele de preacutevision meacuteteacuteorologique

ainsi qursquoun algorithme drsquoassimilation des donneacutees pour lesquels il importe de fixer des

reacutesolutions horizontale et verticale qui demeurent uniformes pour toute la peacuteriode

revisiteacutee De nouvelles sources drsquoobservations peuvent mecircme ecirctre inteacutegreacutees agrave la

proceacutedure ce qui permet drsquoameacuteliorer la repreacutesentation du climat Ce travail est

geacuteneacuteralement fait pour des peacuteriodes ougrave les reacuteseaux drsquoobservations sont varieacutes denses et

fiables Les reacuteanalyses offrent plusieurs avantages notamment elles peuvent couvrir

plusieurs deacutecennies elles sont souvent disponibles sur des reacutesolutions spatiales

relativement fines et avec des pas de temps journaliers (ou mecircme plus court)

Les donneacutees de reacuteanalyses diffegraverent entre elles sur plusieurs aspects Drsquoabord bien

qursquoelles integravegrent diffeacuterentes donneacutees drsquoobservations ces derniegraveres varient selon leur

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 5

provenance allant de radiosondages aeacuterologiques de stations meacuteteacuteorologiques de

surface de satellites de radars etc Leurs reacutesolutions tout comme leurs seacutelections

drsquoobservations varient eacutegalement Finalement les reacuteanalyses sont issues de modegraveles de

preacutevisions diffeacuterents qui nrsquoutilisent pas les mecircmes scheacutemas drsquoassimilation De maniegravere

geacuteneacuterale les variables pour lesquelles il nrsquoexiste pas drsquoobservations preacutesentent

potentiellement les plus grandes dispariteacutes car elles sont deacutetermineacutees uniquement par

le modegravele de preacutevision

Devant la disponibiliteacute des diffeacuterentes sources de donneacutees il est possible drsquoenvisager de

combiner les jeux de donneacutees afin de calculer une marge drsquoerreur autour du climat

nordique reacutecent et de le caracteacuteriser de maniegravere adeacutequate pour soutenir les analyses sur

les vulneacuterabiliteacutes les impacts et les strateacutegies drsquoadaptation aux changements climatiques

12 Objectifs

Le mandat drsquoOuranos pour ce projet eacutetait par conseacutequent centreacute sur la caracteacuterisation du

climat reacutecent sur le territoire nordique queacutebeacutecois au nord du 55e parallegravele en analysant

les jeux de donneacutees disponibles

Les objectifs speacutecifiques eacutetaient les suivants

1 Ameacuteliorer le niveau de connaissance du climat du Nunavik et de sa variabiliteacute

spatiale et temporelle

2 Produire des cartes et des tableaux synthegraveses du climat reacutecent pour diffeacuterents

indicateurs

3 Produire des cartes synthegraveses agrave fine eacutechelle exposant une seacutelection drsquoindicateurs

cleacutes

4 Identifier les zones ougrave les marges drsquoerreur sur la connaissance du climat reacutegional

sont les plus importantes

5 Eacutevaluer le potentiel des donneacutees alternatives (reacuteanalyses) pour lrsquoestimation des

quantiles de pluies extrecircmes

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 6

6 Fournir un eacutetat des connaissances sur drsquoautres variables drsquointeacuterecirct (reacutegime des

vents hydrologie et couvert de glace)

7 Proposer des recommandations pour des travaux subseacutequents

Il faut noter que tous les objectifs agrave lrsquoexception du cinquiegraveme eacutetaient sous la

responsabiliteacute du consortium Ouranos et sont abordeacutes en deacutetail dans le preacutesent rapport

Lrsquoobjectif drsquoeacutevaluer le potentiel des donneacutees alternatives (reacuteanalyses) pour lrsquoestimation

des quantiles de pluies extrecircmes eacutetait quant agrave lui confieacute agrave lrsquoeacutequipe de recherche drsquoAlain

Mailhot de lrsquoINRS-ETE Un compte-rendu des meacutethodes utiliseacutees et des principaux

reacutesultats est preacutesenteacute au chapitre 6 du preacutesent rapport alors que les informations plus

deacutetailleacutees font lrsquoobjet drsquoun document technique (Tome 1)

CHAPITRE 2 DONNEacuteES INDICATEURS CLIMATIQUES ET BIOCLIMATS

21 Donneacutees

Tel que mentionneacute plus haut un des principaux objectifs de ce projet eacutetait drsquoeacutevaluer la

possibiliteacute drsquoutiliser des jeux de donneacutees alternatifs soient les donneacutees de stations

meacuteteacuteorologiques interpoleacutees sur grilles ou les reacuteanalyses pour pallier au manque de

stations meacuteteacuteorologiques dans le nord queacutebeacutecois Plusieurs bases de donneacutees de

tempeacuteratures et de preacutecipitations offraient un potentiel elles sont preacutesenteacutees aux

tableaux 1 (donneacutees interpoleacutees sur grille) et 2 (reacuteanalyses) tandis que les tableaux 3 et

4 preacutesentent les jeux de donneacutees disponibles pour le couvert nival

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 7

Tableau 1 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques observeacutees et interpoleacutees sur grille (tempeacuterature et preacutecipitation)

Nom Peacuteriode Reacutesolution

spatiale Domaine Variables

Pas de temps

Reacutefeacuterences

CLIMATOLOGIE 1925-

preacutesent Observations Queacutebec

Tmax Tmin

Tmoy PCP Quotidien

MDDELCC 2014

CANGRD 1900-2010

50 km polaire steacutereacuteographi

que Canada

Tmoy

PCP Mensuel

Zhang et al 2000

CRU TS31 1901-

preacutesent 05deg lat-lon

global terrestre

Tmoy

PCP Mensuel

Harris et al 2013

Willmott-Matsuura

1900-2010

05deg lat-lon global

terrestre

Tmoy

PCP Mensuel

Willmott et Matsuura

1995

GPCC v6 1900-2010

05deg lat-lon global

terrestre PCP Mensuel

Schneider et al 2013

GPCP v2 1979-

preacutesent 25deg lat-lon global PCP Mensuel

Adler et al 2003

HadCRUT3v 1850-

preacutesent 5deg lat-lon global

Anomalie Tmoy

Mensuel Brohan et al

2006

CRUTEM4v 1850-

preacutesent 5deg lat-lon

global terrestre

Anomalie Tmoy

Mensuel Jones et al

2012

GISTEMP 1850-

preacutesent 1deg lat-lon global

Anomalie Tmoy

Mensuel Hansen et al

2010

NRCan 1950-2014

10 km Canada Tmoy

PCP Quotidien

Hutchinson et al 2009

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 8

Tableau 2 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques de reacuteanalyses (tempeacuterature et preacutecipitation)

Nom Peacuteriode Reacutesolution

spatiale Domaine Variables Reacutefeacuterences

NCEP2 1979-

preacutesent 25deg lat-lon Global TmoyPCP

Kanamitsu et al 2002

NARR 1979-

preacutesent 32 km

Ameacuterique du Nord

regional TmoyPCP

Mesinger et al 2006

MERRA 1979-

preacutesent 05deg lat

067deg lon Global TmoyPCP

Rienecker et al 2011

ERA-Interim 1979-

preacutesent 075deg lat-lon Global TmoyPCP

Dee et al 2011

ERA40 1958 -2002 125deg lat-lon Global TmoyPCP Uppala et al

2005

JRA25 1979-2007 125deg lat-lon Global TmoyPCP Onogi et al

2007

CFSR 1979-2009 ~38 km Global TmoyPCP Saha et al

2010

20CR 1871-2010 2deg lat-lon Global TmoyPCP Compo et al

2011

Note Tous ces jeux de donneacutees sont disponibles agrave un pas de temps quotidien

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 9

Tableau 3 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees interpoleacutees

Nom Peacuteriode Reacutesolution Domaine Pas de temps

Reacutefeacuterences

CLIMATOLOGIE 1965-2005 Observations Stations quotidien MDDELC 2014

B2003 1979-1997 30 km Ameacuterique du

nord quotidien

Brown et al 2003

GlobSnow 1979-2012 25 km Global quotidien Takala et al

2011

CMC snow depth analysis

1999-2012 30 km Heacutemisphegravere

nord quotidien

Brown et Brasnett 2010

Tableau 4 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees de reacuteanalyses

Nom Peacuteriode Reacutesolution Domaine Pas de temps Reacutefeacuterences

MERRA 1980-2012 75 km-

reacuteanalyse Global quotidien

Rienecker et al 2011

ERA-interim 1980-2012 75 km-

reacuteanalyse Global quotidien

Dee et al 2011

CFSR 1979-2009 ~38 km Global quotidien Saha et al 2010

NCEP reconstruction

1948-2004

50 km polaire

steacutereacuteographique

Queacutebec quotidien Brown 2010

Brown-Derksen 1979-2012 75 km

reacuteanalyse (ERA-interim)

Heacutemisphegravere nord (nord

du 30deg) quotidien

Brown et Derksen (2013)

Liston-Hiemstra 1979-2009 10 km x 10 km

Heacutemisphegravere nord (nord du 50degN)

quotidien Liston et Hiemstra

(2011)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 10

Il faut preacuteciser que les deux derniers jeux de donneacutees du tableau 4 (Brown-Derksen et

Liston-Hiemstra) diffegraverent des autres reacuteanalyses agrave lrsquoeacutetude car elles utilisent en fait une

reacuteanalyse afin de piloter un modegravele de neige La seacuterie Brown-Derksen utilise la reacuteanalyse

ERA-Interim comme pilote tandis que la seacuterie Liston-Hiemstra utilise MERRA

22 Indicateurs climatiques

La caracteacuterisation du climat au nord de 55deg est baseacutee sur les variables de tempeacuteratures

preacutecipitations et neige au sol auxquelles srsquoajoute un grand nombre drsquoindicateurs

climatiques calculeacutes agrave partir des trois variables de base Ces indicateurs permettent de

faire des liens entre le climat et des probleacutematiques appliqueacutees Notons qursquoune premiegravere

liste de variables et drsquoindicateurs a eacuteteacute eacutetablie dans la proposition de projet en

collaboration avec le MFFP et le comiteacute de suivi alors que de nouveaux indicateurs se

sont ajouteacutes en cours de projet Ces ajouts sont le fruit drsquoeacutechanges avec certains membres

du comiteacute de suivi et collaborateurs du projet Le tableau 5 preacutesente tous les indicateurs

agrave lrsquoeacutetude ainsi que leurs deacutefinitions et les formules utiliseacutees pour les calculer

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 11

Tableau 5 Liste deacutefinition et formulation des indicateurs climatiques drsquointeacuterecirct

Indicateur Deacutefinition Formule

Tempeacuterature moyenne annuelle

Moyenne annuelle des tempeacuteratures moyennes

quotidiennes

Tmoyann = N

TmoyN

i

j

Tmoyj Tempeacuterature moyenne de chaque journeacutee (j)

N Nombre de jours dans une anneacutee

Tempeacuterature moyenne mensuelle

Moyenne mensuelle des tempeacuteratures moyennes

quotidiennes

Tmoymois= Nmen

TmoyNmen

i

j

Tmoyj Tempeacuterature moyenne de chaque journeacutee (j)

Nmois Nombre de jours dans un mois

Deacutebut de la saison sans gel (printanier)

Le premier jour suivant lrsquohiver ougrave la tempeacuterature minimale quotidienne est infeacuterieure ou eacutegale agrave un seuil de

tempeacuterature geacutelive Tgel selon une moyenne mobile de 10 jours

DDGTgel = max jTminj le Tgel

Tgel =0 degC

Fin de la saison sans gel (automnal)

Le premier jour de lrsquoautomne ougrave la tempeacuterature minimale quotidienne est infeacuterieure ou eacutegale agrave un seuil de

tempeacuterature geacutelive Tgel selon une moyenne mobile de 10 jours

DPGTgel = min jTminj le Tgel

Tgel =0 degC

Longueur de la saison sans gel

Le nombre de jours entre le premier et le dernier gel de lrsquoanneacutee

(voir 2 deacutefinitions preacuteceacutedentes) selon un seuil Tgel

LSsgel = DPGTgel ndash DDGTgel

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 12

Nombre mensuel de gel-deacutegel

Les journeacutees avec un eacuteveacutenement de geldeacutegel sont celles ougrave la

tempeacuterature oscille autour de 0 ˚C en 24 heures Plus speacutecifiquement

un eacuteveacutenement quotidien de gel-deacutegel est observeacute lorsque Tmin de la journeacutee est infeacuterieure agrave 0 ˚C et Tmax de la mecircme journeacutee est supeacuterieure

agrave 0 ˚C

Gel-Deacutegelmois=

)C0()C01 (

iTneti

iTx

Nmois

Txi Tempeacuterature maximum quotidienne pour une peacuteriode de 24 heures

Tni Tempeacuterature minimum quotidienne pour une peacuteriode de 24 heures

i une journeacutee donneacutee

Nmois Nombre de jours dans un mois

Degreacutes jours de de gel et de deacutegel mensuel

Cumul du nombre de degreacutes au-dessus de 0 ˚C et cumul du nombre de degreacutes-jours au-dessous de 0 ˚C

DJDGmois=

Nmois

iTbaseiTmoy

10

DJGmois=

Nmois

iiTmoyTbase

10

Tmoyi Tempeacuterature moyenne du jour i

Tbase Tempeacuterature de base (0 degC)

i une journeacutee donneacutee

Nmois Nombre de jours dans un mois

Degreacutes-jours de croissance

Lrsquoeacutecart en degreacutes Celsius qui seacutepare la tempeacuterature moyenne

quotidienne drsquoune valeur de base de 5˚C Si la valeur est eacutegale ou

infeacuterieure agrave 5˚C la journeacutee agrave zeacutero degreacute-jour de croissance Les

valeurs quotidiennes de degreacute-jours sont cumuleacutees sur une base

annuelle

DJC = )365

15(

iTbaseiTmoyMas

DJC Le nombre total de degreacutes-jours de croissance par anneacutee

Tmoyi La tempeacuterature moyenne du jour i

Tbase La tempeacuterature de base de 5degC

i une journeacutee donneacutee

Deacutebut de la saison de croissance

La saison de croissance deacutebute lorsque la tempeacuterature

quotidienne moyenne est eacutegale ou supeacuterieure agrave 5 degC pendant 5 jours conseacutecutifs agrave partir du 1er mars

(Cette deacutefinition est utiliseacutee pour deacutefinir les bioclimats du Queacutebec)

DSC = min jTC5j gt 5 degC

1198791198625119895 = (119879119898119900119910(119895 minus 4) +119879119898119900119910(119895 minus 3) + 119879119898119900119910(119895 minus 2) +

119879119898119900119910(119895 minus 1) + 119879119898119900119910119895)5

j jour julien 60

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 13

TC5 tempeacuterature quotidienne au-dessus de 5degC

Fin de la saison de croissance

La saison de croissance se termine quand la tempeacuterature quotidienne

moyenne est infeacuterieure agrave -2 degC agrave partir du 1er aoucirct (Cette deacutefinition

est utiliseacutee pour deacutefinir les bioclimats du Queacutebec)

FSC = Fin de la saison de croissance

FSC = min kTk lt -2 degC

k jour julien 213

Longueur de la saison de croissance

Voir les deux deacutefinitions preacuteceacutedentes

LSC = DSC - FSC

LSC La longueur de la saison de croissance

DSC = Deacutebut de la saison de croissance

FSC = Fin de la saison de croissance

Peacuteriode ougrave la tempeacuterature oscille autour de 0 degC

Nombre de jours ougrave la tempeacuterature passe au-dessus et au-dessous de

zeacutero durant les peacuteriodes qui preacutecegravedent et qui suivent une

peacuteriode de gel en continu (soit agrave lrsquoautomne et au printemps) La peacuteriode de gel en continu est

deacutefinie comme la peacuteriode la longue de lrsquoanneacutee (juillet agrave juillet) ougrave une moyenne mobile de 30 jours des tempeacuteratures reste sous un seuil

de 0 degC

Automne

Automn0 = DGdcont - DPGTgel

Printemps

Print0 = DDGTgel - DGfcont

DPGTgel = Date du premier gel agrave lrsquoautomne

DDGTgel = Date du dernier gel au printemps

DGdcont = Date du deacutebut du gel en continu

DGfcont = Date de la fin du gel en continu

Tgel = 0 degC

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 14

Quantiteacute de preacutecipitations annuelles

Accumulation des preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui

tombent sous forme de pluie et de neige au courant drsquoune anneacutee

Ptotalesann = N

j

jPt

Ptj Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de pluie

et de neige

N le nombre total de jours dans une anneacutee

Quantiteacute de preacutecipitations mensuelles

Accumulations de preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui

tombent sous forme de pluie et de neige au courant drsquoun mois

Ptotalesmois = Nmen

j

jPt

Pti Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de pluie

et de neige

Nmois le nombre total de jours dans un mois

Quantiteacute de preacutecipitations liquides et solides mensuelles

Accumulations de preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui

tombent sous forme de pluie ou de neige au courant drsquoun mois

Pliquidemois = Nmen

j

jPl

Psolidemois = Nmen

j

jPs

Pli Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de pluie

Pli Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de neige

Nmois le nombre total de jours dans un mois

Type de preacutecipitation (fraction neige)

Preacutecipitations quotidiennes (mm) annuelles totales qui tombent sous

forme de neige par rapport aux preacutecipitations quotidiennes (mm)

annuelles totales

Fractioneauneige =

N

j

j

N

j

j

Ptotales

Pneige

Ptotalesj Preacutecipitations quotidiennes totales en mm

Pneigej Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme

de neige

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 15

N le nombre total de jours dans une anneacutee

Deacutebut du couvert de neige

Premier jour ougrave lrsquoeacutepaisseur de la neige accumuleacutee au sol est au-

dessus drsquoun seuil donneacute

DCneige = min jNsol gtNdeacutebut

Ndeacutebut 5 mm en EEN

Fin du couvert de neige

Premier jour ougrave lrsquoeacutepaisseur de la neige accumuleacutee au sol est en

dessous drsquoun seuil donneacute apregraves le 1er mars

FCneige = max jNsol ltNfin

Nfin 5 mm en EEN

Dureacutee du couvert de neige

Nombre de jours entre le deacutebut et la fin du couvert de neige

LDCneige = DCneige ndash FCneige

Maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige (EEN)

Lrsquoeacutequivalent en eau de lrsquoaccumulation maximale de neige

durant une anneacutee

EENmax = max(Pneige Densiteacuteneige)

Pneige = Preacutecipitations de neige

Densiteacuteneige = Densiteacute de la neige soit la masse de la neigevolume occupeacute

(souvent 10 aux stations)

22 Bioclimats

Une bonne information cartographique drsquoun territoire est un outil souvent indispensable

afin de proceacuteder agrave lrsquoameacutenagement de ce territoire et eacutevaluer ses capaciteacutes et sensibiliteacutes

eacutecologiques Au Queacutebec trois principales ressources sont disponibles agrave cette fin La

premiegravere est le cadre eacutecologique de reacutefeacuterence (CER) du ministegravere du Deacuteveloppement

durable de lrsquoEnvironnement et de la Lutte contre les changements climatiques

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 16

(MDDELCC) aussi communeacutement appeleacute le cadre eacutecologique du Queacutebec (CERQ1) Il srsquoagit

drsquoune classification cartographique fondeacutee principalement sur les formes de terrains sur

leur organisation spatiale et sur la configuration du reacuteseau hydrographique Ces variables

eacutecologiques sont dites permanentes crsquoest-agrave-dire qursquoelles ne changent pas ou tregraves peu

dans le temps La deuxiegraveme est le systegraveme hieacuterarchique de classification eacutecologique du

territoire du MFFP (httpswwwmffpgouvqccaforetsinventaireinventaire-zones-

cartejsp) Cette cartographie deacutetaille les diffeacuterentes zones de veacutegeacutetation du territoire

queacutebeacutecois

Une troisiegraveme ressource particuliegraverement utile pour la planification du territoire est la

cartographie des bioclimats du Queacutebec (Gerardin et McKenney 2001) Il existe plusieurs

classifications mondiales des bioclimats celle utiliseacutee au Queacutebec est baseacutee sur la meacutethode

de Litynski (1988) fondeacutee sur la tempeacuterature moyenne annuelle (C) les preacutecipitations

totales annuelles (mm) et la dureacutee de la saison de croissance (jours) Une seule

cartographie des bioclimats du Queacutebec a eacuteteacute effectueacutee jusqursquoici soit en 2001 par Gerardin

et McKenney2 Cet exercice reposait sur une interpolation spatiale de donneacutees

climatiques des stations meacuteteacuteorologiques du MDDELCC pour la peacuteriode 1966-1996

Gerardin et McKenney ont en premier lieu effectueacute une cateacutegorisation du climat

queacutebeacutecois baseacutee sur neuf variables climatiques reacutesultant en une classification en 15

reacutegions climatiques (figure 2) Agrave la suite de cette classification un regroupement a eacuteteacute

effectueacute agrave lrsquoaide de trois variables climatiques selon la classification mondiale de Litynski

reacutesultant en un deacutecompte final de 12 classes preacutesenteacutees en haut agrave gauche sur la figure 2

La reacutevision de la carte des bioclimats dans le cadre du preacutesent projet permettra non

seulement drsquoactualiser la classification avec une information climatique plus reacutecente

tenant compte de lrsquoeacutevolution du climat (1981-2010) mais aussi drsquoinclure de nouvelles

sources de donneacutees qui pourraient permettre de raffiner la distribution des bioclimats

1 Pour en savoir plus sur le CER voir le site httpwwwmddelccgouvqccabiodiversitecadre-ecologiquerapportscer_partie_1pdf 2 Pour en savoir plus sur la classification climatique du Queacutebec voir le site httpwwwmddelccgouvqccachangementsclassification

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 17

Quatre bioclimats sont identifieacutes pour la reacutegion agrave lrsquoeacutetude au nord du 55deg La zone la plus

au nord est caracteacuteriseacutee par des tempeacuteratures polaires (-94 agrave -60 degC) un reacutegime de

preacutecipitations semi-aride (250 agrave 469 mm) et une saison de croissance tregraves courte (90 agrave

119 jours) La zone la plus au sud du Nunavik est caracteacuteriseacutee par des tempeacuteratures

subpolaires froides (-59 agrave -15 degC) par des preacutecipitations modeacutereacutees (470 agrave 799 mm) et

par une saison de croissance tregraves courte (90 agrave 119 jours) La troisiegraveme zone qui se situe

dans la portion est de la zone drsquoeacutetude en bordure avec le Labrador est caracteacuteriseacutee par

des tempeacuteratures polaires (-94 agrave -60 degC) par un reacutegime de preacutecipitations modeacutereacutees (470

agrave 799 mm) et par une saison de croissance courte (120 agrave 149 jours)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 18

Figure 2 Classification climatique du Queacutebec tireacutee de Gerardin et McKenney (2001) Notez que bien que la carte preacutesente 15 classes ces classes ont eacuteteacute regroupeacutees en 12 reacutegions climatiques selon la classification mondiale de Litynski

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 19

CHAPITRE 3 MEacuteTHODOLOGIE

31 Peacuteriode seacutelectionneacutee pour le climat de reacutefeacuterence

La peacuteriode de temps retenue dans cette eacutetude pour deacutecrire le climat de reacutefeacuterence du

Nunavik va de 1981 agrave 2010 Ce choix deacutecoule en partie du fait que les donneacutees de

reacuteanalyses seacutelectionneacutees ne sont disponibles qursquoagrave compter de 1979 (tableau 2) De plus

cette peacuteriode repreacutesente lrsquohorizon temporel sur lequel les normales climatiques sont

maintenant calculeacutees selon les recommandations de lrsquoOrganisation Meacuteteacuteorologique

Mondiale (OMM) Elle est par exemple utiliseacutee par le MDDELCC pour cartographier les

normales climatiques du Queacutebec qui sont disponibles en ligne sur le site de surveillance

du climat (httpwwwmddelccgouvqccaclimatnormales )

32 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash tempeacuteratures et preacutecipitations

Le premier objectif de ce projet eacutetait drsquoeacutevaluer la pertinence et lrsquoutiliteacute des diffeacuterents jeux

de donneacutees disponibles sur la reacutegion du Nunavik Les jeux de donneacutees diffegraverent entre

autres par leurs reacutesolutions temporelles et spatiales et certaines drsquoentre elles pouvaient

srsquoaveacuterer moins inteacuteressantes pour une analyse du climat sur le nord du Queacutebec De plus

la repreacutesentativiteacute des donneacutees par rapport aux stations drsquoobservations nrsquoest pas

forceacutement eacutequivalente et elle se devait drsquoecirctre eacutevalueacutee agrave la piegravece La seacutelection finale des

jeux de donneacutees pour lrsquoanalyse et la cartographie des indicateurs srsquoest faite en deux

grandes eacutetapes

321 Reacutesolution et vintage des jeux de donneacutees

Premiegraverement les donneacutees sur des grilles ayant des tuiles de plus de 100 km de cocircteacute ont

eacuteteacute eacutelimineacutees puisqursquoune telle reacutesolution geacutenegravere seulement deux ou trois tuiles sur la

reacutegion agrave lrsquoeacutetude ce qui srsquoavegravere tregraves peu avantageux comparativement aux jeux de donneacutees

agrave plus fine reacutesolution Cette eacutetape a conduit agrave lrsquoeacutelimination des donneacutees interpoleacutees

suivantes GPCP v2 HadCRUT3v CRUTEM4v GISTEMP ainsi que des reacuteanalyses NCEP2 et

20CR Deuxiegravemement la seacuterie GPCCv6 qui nrsquooffre que des donneacutees de preacutecipitations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 20

mensuelles a aussi eacuteteacute retireacutee compte tenu du faible nombre drsquoindices climatiques

drsquointeacuterecirct pouvant ecirctre calculeacutes avec ces donneacutees

Suite agrave ce premier tri nous avons retrancheacute les donneacutees de reacuteanalyses provenant

drsquoanciennes versions Ce faisant la seacuterie NARR a eacuteteacute eacutelimineacutee car elle est maintenant

remplaceacutee par la seacuterie CFSR On note que le jeu de donneacutees NCEP2 deacutejagrave eacutelimineacute agrave cause

de sa reacutesolution spatiale est aussi doreacutenavant remplaceacute par CFSR Le jeu de donneacutees

ERA40 est aussi eacutelimineacute puisqursquoil repreacutesente une version anteacuterieure agrave la seacuterie ERA-Interim

et qursquoil offre une couverture de donneacutees plus discontinue ainsi qursquoune reacutesolution

grossiegravere lorsque compareacute agrave la version plus reacutecente (Rapaic et al 2015) Enfin le jeu de

donneacutees JRA25 a eacuteteacute remplaceacute par une version plus reacutecente soit JRA55

322 Validation avec les donneacutees aux stations

Lrsquoeacutetape finale de seacutelection des jeux de donneacutees consistait agrave valider chacun des jeux de

donneacutees avec les donneacutees aux stations meacuteteacuteorologiques du reacuteseau CLIMATOLOGIE du

MDDELCC

Pour cette comparaison des donneacutees quotidiennes de tempeacuteratures et de preacutecipitations

eacutetaient disponibles pour 46 stations (figure 3) Parmi cet ensemble les donneacutees de quatre

stations sont partageacutees avec Environnement Canada et sont utiliseacutees pour construire les

fichiers de donneacutees interpoleacutees (ex CANDGRD et NRCan) Par conseacutequent elles ne

peuvent pas ecirctre consideacutereacutees indeacutependantes de ces jeux de donneacutees et ecirctre utiliseacutees

comme critegravere de validation

Bien que les donneacutees quotidiennes de 42 stations meacuteteacuteorologiques demeuraient

disponibles plusieurs seacuteries nrsquoeacutetaient pas complegravetes et ne couvraient pas neacutecessairement

les mecircmes anneacutees Des critegraveres de seacutelection ont ducirc ecirctre imposeacutes afin de trouver des seacuteries

aux stations dites laquovalidesraquo Le premier critegravere consistait agrave conserver uniquement les

anneacutees ayant moins de 20 de donneacutees manquantes pour une peacuteriode drsquoenregistrement

annuelle Ensuite une seacuterie valide a eacuteteacute deacutefinie comme une seacuterie ayant au moins dix

anneacutees valides qursquoelles soient conseacutecutives ou non et qui recoupaient les anneacutees

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 21

disponibles pour les diffeacuterents jeux de donneacutees Le but eacutetait de maximiser le nombre de

seacuteries aux stations qui pouvait ecirctre utiliseacute pour la validation La reacutesultante est donc un

ensemble de stations ayant des seacuteries valides speacutecifiques agrave chacun des jeux de donneacutees

interpoleacutees et de reacuteanalyses En effet le nombre de seacuteries valides nrsquoest pas

neacutecessairement le mecircme pour chacune des stations et il diffegravere aussi deacutependamment du

jeu de donneacutees avec lequel les seacuteries valides sont compareacutees

Une fois les seacuteries valides obtenues elles ont eacuteteacute compareacutees au point de grille le plus pregraves

pour chacun des jeux de donneacutees alternatives Trois indicateurs couramment utiliseacutes pour

comparer des donneacutees de stations agrave des donneacutees alternatives ont eacuteteacute calculeacutes Le premier

est le coefficient de correacutelation (r) le deuxiegraveme est lrsquoerreur quadratique moyenne (Root

Mean Square Error RMSE) et le troisiegraveme est lrsquoeacutecart-type normaliseacute soit lrsquoeacutecart-type du

jeu de donneacutees diviseacute par lrsquoeacutecart-type des donneacutees stations (σjeuσstation) Les

comparaisons sont faites agrave partir des valeurs de tempeacuteratures et de preacutecipitations

mensuelles moyennes

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 22

Figure 3 Distribution des 46 stations du reacuteseau MDDELCC disponibles dans la reacutegion agrave lrsquoeacutetude Seules les stations indeacutependantes en vert sont utiliseacutees pour la validation

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 23

33 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash couvert de neige

Lrsquoanalyse des bases de donneacutees du couvert nival nrsquoa pas suivi exactement la mecircme

meacutethodologie que celle utiliseacutee pour les donneacutees de tempeacuteratures et de preacutecipitations

Le premier tri baseacute sur la reacutesolution spatiale et temporelle des jeux de donneacutees est resteacute

le mecircme Ce processus a permis drsquoeacuteliminer la seacuterie NCEP disponible sur une grille de

200 km De plus les seacuteries B2003 HQ et CMC (snow depth analysis) ont eacuteteacute eacutelimineacutees ducirc

au manque de donneacutees sur la peacuteriode de reacutefeacuterence agrave lrsquoeacutetude

Lrsquoeacutetape consistant agrave comparer les jeux de donneacutees sur grille aux donneacutees aux stations nrsquoa

pas eacuteteacute effectueacutee pour le couvert de neige car il a eacuteteacute deacutemontreacute que ce dernier est

beaucoup trop heacuteteacuterogegravene sur le territoire (Mudryk et al 2015) Autrement dit une

valeur agrave une station ne peut repreacutesenter adeacutequatement une valeur moyenneacutee sur un

point de grille car lrsquoaccumulation de neige peut varier de faccedilon tregraves importante sur

quelques megravetres La validation des donneacutees sur grille devrait ainsi reposer sur plusieurs

mesures agrave lrsquointeacuterieur drsquoun point de grille chose impossible dans le cas preacutesent

De plus dix stations de reacuteseau du MDDELCC offraient des donneacutees de neige sur le

territoire agrave lrsquoeacutetude Par contre de ces dix stations seulement deux stations avaient des

seacuteries disponibles qui 1) correspondaient aux mecircmes anneacutees que celles disponibles dans

les jeux de donneacutees Liston-Hiemstra et Brown-Derksen et 2) remplissaient les critegraveres de

donneacutees valides eacutetablies soit de conserver uniquement les anneacutees ayant moins de 20

de donneacutees manquantes pour une peacuteriode drsquoenregistrement annuelle et de deacutefinir une

seacuterie valide comme ayant au moins dix anneacutees valides Il eacutetait par conseacutequent tregraves difficile

de valider les jeux de donneacutees avec les donneacutees aux stations

Mudryk et al (2015) propose cependant une autre approche adopteacutee ici qui consiste agrave

comparer les reacuteanalyses entre elles afin drsquoeacutevaluer leurs similitudes et les eacutecarts entre leurs

valeurs respectives Ceci permet drsquoeacuteliminer les reacuteanalyses qui preacutesentent des eacutecarts trop

importants face aux autres On obtient au final un ensemble de jeux de donneacutees pouvant

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 24

ecirctre utiliseacute pour caracteacuteriser la neige sur le territoire Il faut toutefois noter que faute

drsquoobservations terrains suffisantes lrsquoaccord entre les jeux de donneacutees ne veut pas

forceacutement dire qursquoils repreacutesentent plus adeacutequatement la reacutealiteacute

La comparaison entre les jeux de donneacutees conserveacutes de la liste drsquoorigine (GlobSnow

MERRA ERA-Interim CFSR Brown-Derksen et Liston-Hiemstra) a eacuteteacute effectueacutee en

analysant les seacuteries temporelles annuelles des quatre indicateurs climatiques relieacutes agrave la

neige choisis pour ce projet soit lrsquoeacutequivalent en eau de la neige le deacutebut la fin et la dureacutee

de lrsquoenneigement Les seacuteries temporelles de ces variables sont compareacutees pour les

diffeacuterentes reacutegions bioclimatiques identifieacutees agrave travers ce projet (voir sections 35 et 44)

Lrsquoagreacutegation spatiale des donneacutees a eacuteteacute faite parce que la qualiteacute des bases de donneacutees

de neige est tregraves heacuteteacuterogegravene dans le nord Il faut rappeler que les reacuteanalyses assimilent

les donneacutees aux stations et que celles-ci sont tregraves rares sur lrsquoextrecircme nord du territoire

(voir section 11) En analysant les jeux de donneacutees par bioclimats il nous eacutetait possible

de mieux eacutevaluer lrsquoampleur de ce problegraveme

34 Formats de preacutesentation des indicateurs climatiques

341 Cartographie

Un des livrables principaux de ce projet eacutetait la production de cartes pour les indicateurs

climatiques drsquointeacuterecirct Lrsquointerpolation des indicateurs a eacuteteacute faite sur une grille commune

de 50 km un compromis adeacutequat entre les reacutesolutions des jeux de donneacutees retenus

Suite agrave une consultation aupregraves des membres du comiteacute de suivi du projet il a eacuteteacute deacutecideacute

que les cartes preacutesenteraient les moyennes des jeux de donneacutees seacutelectionneacutes Afin

drsquoillustrer les marges drsquoerreur autour de la moyenne nous preacutesentons aussi des cartes

des eacutecarts-types entre les jeux de donneacutees Il faut noter que lrsquoajout des cartes drsquoeacutecarts-

types a fait lrsquoobjet de nombreuses discussions avec le comiteacute de suivi Il est clair que cette

information peut paraicirctre complexe par contre il nous apparaissait primordial de

preacutesenter les divergences entre les jeux de donneacutees afin de bien appreacutecier lrsquoincertitude

associeacutee aux cartes produites

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 25

Les cartes ont eacuteteacute preacutepareacutees selon les recommandations de la direction geacuteneacuterale de

lrsquoinformation geacuteographique du Ministegravere de lrsquoEacutenergie et des Ressources naturelles

(MERN) Toutes les donneacutees ayant servi agrave produire les cartes du projet ont eacuteteacute transfeacutereacutees

au MFFP ainsi qursquoau MERN sous forme de fichiers SIG

342 Tableau synthegravese et seacuteries temporelles

En compleacutement aux cartes produites dans le projet un tableau synthegravese ainsi que des

figures preacutesentant les valeurs annuelles des variables et indicateurs climatiques ont eacuteteacute

preacutepareacutes Le tableau synthegravese collige les reacutesultats de tous les indicateurs pour lrsquoensemble

de la reacutegion agrave lrsquoeacutetude et donne une vue drsquoensemble du climat de lrsquohorizon 1981-2020 au

nord du 55deg Pour chaque indice climatique le tableau preacutesente une moyenne des jeux

de donneacutees seacutelectionneacutes ainsi que lrsquoeacutecart-type entre les jeux de donneacutees Quant aux

figures elles illustrent les valeurs annuelles des indicateurs climatiques moyenneacutees sur la

reacutegion agrave lrsquoeacutetude et ce pour chaque jeu de donneacutees moyenneacutees Ces figures permettent

drsquoappreacutecier la variabiliteacute interannuelle ainsi que lrsquoeacutevolution des indicateurs dans le temps

35 Distribution des bioclimats

La distribution des bioclimats est revue par le preacutesent projet afin de tenir compte des

donneacutees climatiques plus reacutecentes et permettant potentiellement de mieux caracteacuteriser

les patrons spatiaux du climat nordique queacutebeacutecois Bien qursquoune autre classification

climatique mondiale aurait pu ecirctre utiliseacutee pour revoir la distribution des bioclimats du

Queacutebec soit celle de Koumlppen-Geiger (par exemple Kottek et al 2006) il a eacuteteacute jugeacute plus

pertinent de revoir les bioclimats du Queacutebec en utilisant la classification de Litynski

utiliseacutee par Gerardin et McKenney (2001) (figure 2) Cette derniegravere offre lrsquoavantage de

tenir compte de variables de type plus biologique ou eacutecologique comme la longueur de la

saison de croissance un eacuteleacutement jugeacute important dans la planification territoriale De plus

la conservation de la meacutethode anteacuterieure permettra de comparer plus facilement la

nouvelle distribution avec la preacuteceacutedente

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 26

La meacutethodologie adopteacutee par Litynski (1988) est fondeacutee sur trois variables et indicateurs

climatiques soit la tempeacuterature moyenne annuelle les preacutecipitations totales annuelles

et la longueur de la saison de croissance Les cateacutegories utiliseacutes sont les mecircmes que celles

preacutesenteacutees agrave la figure 2 et repris au tableau 6

Les bases de donneacutees utiliseacutees sont celles deacutecrites agrave la section 31 La cartographie

individuelle des trois variables drsquointeacuterecirct est reacutealiseacutee sur une grille de 50 km de cocircteacute (tel

qursquoexpliqueacute agrave la section 341) Une classe de tempeacuterature de preacutecipitation et de saison

de croissance est ensuite attribueacutee agrave chaque point de grille selon les valeurs preacutesenteacutees

au tableau 6

Tableau 6 Caracteacuteristiques sommaires de la classification de Litynski (tireacutees de Gerardin et McKenney 2001)

Tempeacuterature (C) Preacutecipitation (mm) Saison de croissance (jours)

P polaire -94 agrave -60 SA semi-aride 250 agrave 469 TC tregraves courte

90 agrave 119

SpF subpolaire froide

-59 agrave -15 M modeacutereacutee 470 agrave 799 C courte 120 agrave 149

Sp subpolaire -14 agrave 19 SH subhumide

800 agrave 1359 M moyenne 150 agrave 179

SpD subpolaire douce

20 agrave 45 H humide gt1360 L longue 180 agrave 209

M modeacutereacutee 46 agrave 66

CHAPITRE 4 REacuteSULTATS

41 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash tempeacuteratures et preacutecipitations

Les figures 4 et 5 preacutesentent les reacutesultats de validation entre les donneacutees aux stations du

MDDELCC et les jeux de donneacutees alternatives Chaque ligne de couleur repreacutesente la

comparaison entre une seacuterie valide drsquoune station indeacutependante et la seacuterie du point de

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 27

grille le plus pregraves tireacute du jeu de donneacutees alternatives les lignes noires repreacutesentent la

combinaison parfaite (correacutelation de 1 RMSE de 0 et eacutecart-type normaliseacute de 1)

Pour les tempeacuteratures mensuelles moyennes (figure 4) les comparaisons entre les huit

jeux de donneacutees soit interpoleacutees ou de reacuteanalyses sont sensiblement similaires En effet

plusieurs lignes de couleurs se retrouvent tregraves pregraves (sinon par-dessus) la ligne noire de

correacutelation parfaite Il nrsquoy a que quelques stations ougrave les erreurs (RMSE) sont plus eacuteleveacutees

les correacutelations sont plus faibles et lrsquoeacutecart-type normaliseacute est plus petit (une indication

que le jeu de donneacutees sous-estime la variance) ou plus grand (une indication que le jeu

de donneacutees surestime la variance) Toutefois il faut noter que le nombre de stations

indeacutependantes ayant des seacuteries valides pour cette variable est tregraves faible il varie entre

n=6 et n=8

Pour les preacutecipitations mensuelles moyennes (figure 5) les similitudes entre les donneacutees

aux stations du MDDELCC et les jeux de donneacutees alternatives sont moins eacuteleveacutees tel que

le montrent les plus faibles correacutelations les plus grandes erreurs RMSE et le plus grand

nombre drsquoeacutecarts normaliseacutes qui diffegravere de 1 Ceci nrsquoest pas tregraves surprenant eacutetant donneacute

que les preacutecipitations preacutesentent geacuteneacuteralement une plus grande variabiliteacute spatiale que

les tempeacuteratures En drsquoautres mots la similitude entre les preacutecipitations agrave une station et

les preacutecipitations moyenneacutees sur une tuile relativement grande ne peut pas ecirctre tregraves

eacuteleveacutee Les quatre jeux de donneacutees interpoleacutees preacutesentent de plus grandes variations

dans les valeurs RMSE que les quatre reacuteanalyses Ces variations plus importantes

suggegraverent que pour certaines stations les valeurs interpoleacutees sont bonnes (similaires aux

valeurs observeacutees) tandis que pour drsquoautres elles sont mauvaises (diffeacuterentes des valeurs

observeacutees) Drsquoun autre cocircteacute les RMSE des jeux des reacuteanalyses preacutesentent de plus faibles

variations une indication que la similitude entre les donneacutees aux stations et les points de

grille est toujours sensiblement la mecircme

Plusieurs points sont agrave consideacuterer afin de seacutelectionner les jeux de donneacutees

Premiegraverement la figure 4 indique qursquoen geacuteneacuteral les jeux de donneacutees interpoleacutees et les

reacuteanalyses repreacutesentent tregraves bien les tempeacuteratures observeacutees Il nrsquoest pas possible agrave

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 28

partir de cette analyse de favoriser ou drsquoeacuteliminer un jeu de donneacutees de lrsquoensemble Par

contre la validation sur les preacutecipitations reacutevegravele que les reacuteanalyses offrent un certain

avantage eacutetant donneacute leur plus grande similitude avec les donneacutees de stations

indeacutependantes (figure 5) De plus il faut consideacuterer que la grande majoriteacute des

indicateurs drsquointeacuterecirct (sauf les tempeacuteratures et preacutecipitations mensuelles tableau 5)

requiegraverent des donneacutees climatiques quotidiennes pour leur calcul Or trois des jeux de

donneacutees interpoleacutees soit CANGRD CRU TS31 et Willmott-Matsuura nrsquooffrent que des

donneacutees mensuelles Consideacuterant de surcroicirct la faible performance de ces jeux de

donneacutees lorsqursquoon les compare aux stations indeacutependantes il a eacuteteacute deacutecideacute drsquoeacuteliminer ces

jeux de donneacutees mecircme pour la caracteacuterisation des tempeacuteratures et des preacutecipitations

mensuelles Lrsquoinclusion ou non du jeu de donneacutees RNCan eacutetait plus incertain et lrsquoopinion

du comiteacute de suivi a eacuteteacute sondeacutee lors drsquoune reacuteunion en date du 11 juin 2015 Il a alors eacuteteacute

deacutecideacute drsquoeacuteliminer cette seacuterie eacutetant donneacute entre autres sa faible performance avec les

preacutecipitations et de ne conserver que les quatre reacuteanalyses pour bacirctir le climat de

reacutefeacuterence pour ce projet

42 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash couvert de neige

La comparaison entre les reacuteanalyses disponibles pour le couvert de neige a eacuteteacute effectueacutee

pour les reacutegions bioclimatiques identifieacutees agrave la figure 21 Nous preacutesentons ici les reacutesultats

des quatre plus grandes reacutegions sur le territoire agrave lrsquoeacutetude bien que toutes les analyses

soient disponibles dans le tome 2 du rapport

Les figures 6 agrave 9 preacutesentent une comparaison entre les seacuteries temporelles de sept

reacuteanalyses en termes du maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige (EEN) ainsi que du

deacutebut de la fin et de la dureacutee de lrsquoenneigement On remarque premiegraverement un plus

grand consensus entre les bases de donneacutees pour lrsquoeacutequivalent en eau de la neige et pour

le deacutebut de la peacuteriode drsquoenneigement que pour la fin et la dureacutee de lrsquoenneigement et ce

pour toutes les reacutegions On note aussi que le choix final drsquoun jeu de donneacutees sur la neige

baseacute sur lrsquoanalyse de ces courbes nrsquoest pas simple Sans donneacutees drsquoobservations il est en

effet tregraves difficile de faire une validation Par conseacutequent il faut comprendre que le choix

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 29

de conserver ou drsquoeacuteliminer lrsquoune ou lrsquoautre des bases de donneacutees srsquoest fait parfois de

faccedilon quelque peu subjective avec lrsquoappui de Ross Brown un expert sur ce sujet

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 30

Figure 4 Validation des donneacutees alternatives de tempeacuteratures mensuelles moyennes avec les donneacutees aux stations du MDDELCC Le lsquonrsquo indique le nombre de seacuteries observeacutees valides pour chaque jeu de donneacutees alternatives

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 31

Figure 5 Validation des donneacutees alternatives de preacutecipitations mensuelles moyennes avec les donneacutees aux stations du MDDELCC Le lsquonrsquo indique le nombre de seacuteries observeacutees valides pour chaque jeu de donneacutees alternatives

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 32

La premiegravere base de donneacutees agrave ecirctre eacutelimineacutee est la base ERA-Interim qui nrsquooffre aucune

variabiliteacute dans le maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige particuliegraverement pour les

reacutegions plus au nord En drsquoautres mots cette reacuteanalyse produit essentiellement la mecircme

valeur en EEN pour chacune des anneacutees entre 1981 et 2010 La base de donneacutees CFSR est

aussi eacutecarteacutee de la liste eacutetant donneacute lrsquouniformiteacute et la faiblesse des valeurs drsquoEEN qursquoelle

produit Une troisiegraveme seacuterie agrave ecirctre eacutelimineacutee est JRA55 car les valeurs de EEN produites

pour les 15 premiegraveres anneacutees agrave lrsquoeacutetude sont beaucoup trop eacuteleveacutees particuliegraverement

pour les 2 reacutegions les plus au nord La base de donneacutees GlobSnow est aussi retrancheacutee

parce qursquoelle ne reproduit pas adeacutequatement le deacutebut de lrsquoenneigement reacutesultant en des

valeurs aberrantes de la dureacutee du couvert de neige Ce problegraveme avait deacutejagrave eacuteteacute identifieacute

par Takala et al (2011) au Canada

Ces choix ont donc conduit agrave un ensemble de trois bases de donneacutees du couvert de neige

soit MERRA Liston-Hiemstra et Brown-Derksen Cependant tel que preacuteciseacute agrave la

section 21 la base de donneacutees Liston-Hiemstra utilise les donneacutees MERRA afin de piloter

un modegravele de neige il eacutetait donc reacutepeacutetitif drsquoinclure les deux jeux de donneacutees drsquoautant

plus que lrsquoeacutetude de Liston et Hiemstra (2011) suggegravere que les valeurs de leur modegravele de

neige sont beaucoup plus reacutealistes que celles de MERRA

Par conseacutequent seules les bases de donneacutees Liston-Hiemstra et Brown-Derksen sont

retenues pour produire les cartes de couvert de neige sur le territoire Dans ce cas au lieu

de preacutesenter la moyenne des deux seacuteries et les eacutecarts-types nous preacutesenterons plutocirct les

deux jeux de donneacutees seacutepareacutement

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 33

Figure 6 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion au nord approximativement du 59deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 34

Figure 7 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 58deg et 59deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 35

Figure 8 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 56deg et 58deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 36

Figure 9 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 55deg et 56deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 37

43 Description du climat du passeacute reacutecent au Nunavik

La section qui suit preacutesente un reacutesumeacute de lrsquoanalyse des indicateurs climatiques qui ont

eacuteteacute calculeacutes agrave lrsquoaide des donneacutees alternatives seacutelectionneacutees Le tableau 5 permet de

constater qursquoun grand nombre drsquoindicateurs climatiques sont agrave lrsquoeacutetude et de surcroicirct

plusieurs drsquoentre eux doivent ecirctre preacutesenteacutes sur une base mensuelle La cartographie de

tous ces indicateurs a conduit agrave la production drsquoun total de 121 cartes auxquelles

srsquoajoutent des figures preacutesentant les seacuteries temporelles Eacutetant donneacute qursquoil ne serait pas

utile de deacutecrire ici toutes ces figures la section qui suit preacutesente une synthegravese des

reacutesultats Les tableaux 7a et 7 b preacutesenteacutes offrent drsquoabord un sommaire de tous les

indicateurs climatiques puis les figures 10 agrave 20 preacutesentent la distribution spatiale des trois

indicateurs utiliseacutes pour lrsquoanalyse des bioclimats soit les tempeacuteratures annuelles les

preacutecipitations annuelles et longueur de la saison de croissance ainsi que les degreacutes-jours

de croissance et quelques indices relieacutes au couvert de neige Lrsquoensemble des cartes et

figures produites pour ce projet sont disponibles dans le Tome 2 qui accompagne le

preacutesent rapport

Rappelons que toutes les donneacutees ayant servi agrave produire les cartes preacutesenteacutees dans cette

section et dans le Tome 2 ont eacuteteacute transfeacutereacutees au MFFP ainsi qursquoau MERN sous forme de

fichiers SIG

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 38

Tableau 7a Synthegravese des indicateurs climatiques agrave lrsquoeacutetude calculeacutes agrave partir des variables de tempeacuteratures et de preacutecipitations Les valeurs repreacutesentent la moyenne des quatre reacuteanalyses moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave de 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 lrsquoeacutecart-type de lrsquoensemble est donneacute entre parenthegraveses

Peacuteriode Tempeacuteratures moyennes (degC)

Nombre de cycles de gel-

deacutegel

Degreacutes-jours de gel

Degreacutes-jours de deacutegel

Degreacutes-jours de croissance

Annuel -54 (plusmn02) 580 (plusmn36) 30649 (plusmn992) 11957 (plusmn405) 5666 (plusmn284)

Janvier -245 (plusmn07) 01 (plusmn01) 7501 (plusmn180) 00 (plusmn00) 00 (plusmn00)

Feacutevrier -235 (plusmn04) 04 (plusmn01) 6483 (plusmn170) 01 (plusmn01) 00 (plusmn00)

Mars -172 (plusmn05) 16 (plusmn04) 5125 (plusmn218) 04 (plusmn04) 00 (plusmn00)

Avril -80 (plusmn05) 77 (plusmn17) 2337 (plusmn190) 59 (plusmn40) 04 (plusmn03)

Mai 01 (plusmn02) 147 (plusmn12) 619 (plusmn41) 754 (plusmn70) 246 (plusmn26)

Juin 72 (plusmn04) 81 (plusmn05) 21 (plusmn07) 2295 (plusmn96) 1070 (plusmn52)

Juillet 113 (plusmn03) 04 (plusmn01) 00 (plusmn00) 3582 (plusmn82) 2058 (plusmn80)

Aoucirct 102 (plusmn03) 05 (plusmn01) 00 (plusmn00) 3242 (plusmn114) 1720 (plusmn109)

Septembre 52 (plusmn01) 72 (plusmn06) 23 (plusmn04) 1662 (plusmn88) 530 (plusmn59)

Octobre -09 (plusmn04) 133 (plusmn04) 586 (plusmn93) 344 (plusmn56) 38 (plusmn12)

Novembre -83 (plusmn09) 34 (plusmn07) 2503 (plusmn262) 14 (plusmn07) 00 (plusmn00)

Deacutecembre -177 (plusmn09) 06 (plusmn02) 5452 (plusmn262) 01 (plusmn01) 00 (plusmn00)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 39

Peacuteriode Preacutecipitations totales (mm)

Preacutecipitations liquides (mm)

Preacutecipitations solides (mm)

Fraction de neige

Annuel 7506 (plusmn1316) 4330 (plusmn568) 3176 (plusmn790) 420 (plusmn36)

Janvier 330 (plusmn67) 00 (plusmn00) 330 (plusmn67) 999 (plusmn01)

Feacutevrier 281 (plusmn58) 02 (plusmn01) 279 (plusmn58) 995 (plusmn03)

Mars 387 (plusmn92) 08 (plusmn05) 380 (plusmn93) 978 (plusmn15)

Avril 455 (plusmn137) 62 (plusmn28) 394 (plusmn135) 865 (plusmn71)

Mai 583 (plusmn130) 307 (plusmn52) 276 (plusmn88) 460 (plusmn59)

Juin 729 (plusmn80) 692 (plusmn60) 37 (plusmn21) 48 (plusmn23)

Juillet 853 (plusmn83) 852 (plusmn83) 01 (plusmn01) 01 (plusmn01)

Aoucirct 933 (plusmn117) 932 (plusmn117) 00 (plusmn00) 00 (plusmn00)

Septembre 1022 (plusmn153) 974 (plusmn146) 49 (plusmn14) 47 (plusmn12)

Octobre 819 (plusmn154) 445 (plusmn93) 375 (plusmn82) 464 (plusmn57)

Novembre 668 (plusmn156) 51 (plusmn21) 617 (plusmn149) 922 (plusmn35)

Deacutecembre 446 (plusmn100) 06 (plusmn03) 40 (plusmn100) 990 (plusmn07)

Saison de croissance

Saison sans gel

Peacuteriode ougrave la tempeacuterature

oscille autour de 0 degC agrave lrsquoautomne

Peacuteriode ougrave la tempeacuterature

oscille autour de 0 degC agrave au

printemps

Deacutebut 08-Juin (plusmn19) 07-Juin (plusmn11) 01-Oct (plusmn14) 29-Avr (plusmn17)

Fin 10-Oct (plusmn19) 01-Oct (plusmn14) 26-Oct (plusmn15) 07-Juin (plusmn11)

Longueur (jours)

1242 (plusmn16) 1160 (plusmn12) 263 (plusmn07) 400 (plusmn21)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 40

Tableau 7 b Synthegravese des indicateurs climatiques relieacutes au couvert nival Les valeurs repreacutesentent la moyenne des jeux de donneacutees moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave du 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 Lrsquoeacutecart-type nrsquoest pas calculeacute eacutetant donneacute qursquoil nrsquoy a que deux jeux de donneacutees

Liston-Hiemstra Brown-Dersken

Max ENN 2621 1642

Deacutebut 24-sept 28-sept

Fin 31-mai 09-juin

Longueur (jours)

2507 2554

431 Tempeacuterature annuelle moyenne

La tempeacuterature annuelle moyenne (figure 10) preacutesente un gradient nord-sud dans toutes

les reacuteanalyses avec des tempeacuteratures de lrsquoordre de -8 agrave -10 degC au nord du Nunavik et de

-2 agrave -4 degC au sud du territoire Les eacutecarts-types inter-reacuteanalyses sont geacuteneacuteralement tregraves

faibles sur lrsquoensemble du territoire une indication que les quatre reacuteanalyses preacutesentent

un consensus entre elles Lrsquoeacutecart-type tend toutefois agrave augmenter agrave proximiteacute des cocirctes

Le gradient de tempeacuterature et les faibles valeurs drsquoeacutecart-type inter-reacuteanalyses sont

geacuteneacuteraliseacutes aux valeurs de tempeacuteratures pour les douze mois de lrsquoanneacutee (Tome 2)

Lrsquoeacutevolution des tempeacuteratures moyennes (figure 11) montre une tendance geacuteneacuterale agrave la

hausse pour les tempeacuteratures annuelles et mensuelles sur le Nunavik entre 1981 et 2010

Tandis que certains mois preacutesentent une diminution des tempeacuteratures entre 1981 et

1990 par exemple pour le mois de feacutevrier tous les mois preacutesentent une augmentation

marqueacutee agrave partir de 1990

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 41

Figure 10 Le panneau du haut preacutesente la moyenne des tempeacuteratures moyennes annuelles (degC) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 42

Figure 11 Lrsquoeacutevolution des tempeacuteratures moyennes annuelles et mensuelles (degC) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 43

432 Preacutecipitations totales annuelles

Les preacutecipitations totales annuelles (figure 12) preacutesentent un gradient similaire aux

tempeacuteratures avec des valeurs plus eacuteleveacutees au sud de lrsquoordre de pregraves de 1000 mm et

de 450-500 mm au nord Les eacutecarts-types sont geacuteneacuteralement plus importants sur

lrsquoensemble du territoire mais particuliegraverement aux abords des Baies James et drsquoHudson

Ces variations entre les quatre reacuteanalyses ne sont pas tregraves surprenantes eacutetant donneacute la

plus grande variabiliteacute spatiale des preacutecipitations et la difficulteacute agrave simuler cette variable

lorsque compareacutee aux tempeacuteratures Ce gradient sud-nord des preacutecipitations totales est

geacuteneacuteraliseacute aux douze mois de lrsquoanneacutee (Tome 2) On note que les preacutecipitations totales

sont plus abondantes durant les mois drsquoeacuteteacute et drsquoautomne que durant les mois drsquohiver et

de printemps (Tome 2)

En ce qui a trait agrave lrsquoeacutevolution des preacutecipitations totales la figure 13 suggegravere une

augmentation des preacutecipitations annuelles sur lrsquoensemble du territoire pour la

peacuteriode 1981-2010 Il faut noter par contre que tel que discuteacute plus haut les valeurs

obtenues par les quatre reacuteanalyses divergent beaucoup plus que pour les tempeacuteratures

avec un eacutecart drsquoenviron 300 mm annuellement entre les deux reacuteanalyses les plus

diffeacuterentes Les tendances des valeurs mensuelles de preacutecipitations sont quant agrave elles plus

partageacutees avec certains mois affichant des augmentations tel que les mois de juillet agrave

deacutecembre tandis que les autres mois preacutesentent des changements plus variables entre

1981-2010

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 44

Figure 12 Le panneau du haut preacutesente la moyenne des preacutecipitations totales annuelles (mm) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 45

Figure 13 Lrsquoeacutevolution des preacutecipitations totales annuelles et mensuelles (mm) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 46

433 Longueur de la saison de croissance

La figure 14 illustre que la longueur de la saison de croissance atteint des valeurs plus

importantes au sud-est pregraves de la Baie James soit drsquoenviron 160 agrave 170 jours tandis que

la saison est beaucoup plus courte au nord avec des valeurs de lrsquoordre de 80 agrave 90 jours

Les eacutecarts-types sont faibles sur la majoriteacute du territoire sauf sur le pourtour de la baie

drsquoUngava ougrave les reacuteanalyses ne srsquoentendent pas aussi bien sur la longueur de la saison de

croissance

En ce qui concerne le deacutebut de la saison de croissance il survient environ 70 jours plus

tocirct dans le sud que dans le nord (figure 15) tandis que la fin peut arriver jusqursquoagrave environ

50 jours plus tard dans le sud qursquoau nord (figure 16)

La figure 17 illustre clairement lrsquoallongement de la saison de croissance sur le territoire

entre 1981 et 2010 (panneau du haut) ainsi que le devancement du deacutebut de la saison

(panneau du centre) et sa fin plus tardive (panneau du bas)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 47

Figure 14 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la longueur de la saison de croissance (jours) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2020 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 48

Figure 15 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date du deacutebut de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 49

Figure 16 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date de la fin de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 50

Figure 17 Lrsquoeacutevolution de la longueur du deacutebut et de la fin de la saison de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 51

434 Degreacutes-jours de croissance

La figure 18 illustre que le nombre de degreacutes-jours de croissance est plus important au

sud-est pregraves de la Baie James soit drsquoenviron 1600 agrave 2000 degreacutes-jours tandis que ce

nombre est beaucoup plus faible au nord avec des valeurs de lrsquoordre de 400 agrave 600 Les

eacutecarts-types sont faibles sur la majoriteacute du territoire sauf pour certains points de grille sur

le pourtour de la baie drsquoUngava ougrave les reacuteanalyses ne srsquoentendent pas aussi bien

Le nombre de degreacutes-jours de croissance augmente entre 1981 et 2010 sur une base

annuelle largement relieacute agrave des augmentations au printemps et en eacuteteacute (figure 19) On

remarque pour les mois drsquohiver une seule reacuteanalyse (ERA-Interim) donne des valeurs ce

qui peut influencer les eacutecarts-types preacutesenteacutes agrave la figure 18

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 52

Figure 18 Le panneau du haut preacutesente la moyenne du nombre annuel de degreacutes-jours de croissance calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 53

Figure 19 Lrsquoeacutevolution du nombre de degreacutes-jours annuel de de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 54

435 Couvert de neige

La figure 20 preacutesente le maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige (EEN mm) pour les

deux bases de donneacutees retenues On note premiegraverement des eacutecarts importants entre les

deux jeux de donneacutees un point bien illustreacute agrave la figure 22 La seacuterie Liston-Hiemstra

preacutesente des valeurs plus eacuteleveacutees et plus heacuteteacuterogegravenes sur le territoire avec des valeurs

entre 122-150 et 501-800 mm tandis que Brown-Derksen preacutesente des valeurs allant de

122-150 agrave 251-300 mm Par contre les deux deacutemontrent des taux drsquoEEN plus importants

dans la reacutegion montagneuse aux abords de Terre-Neuve-et-Labrador Ces diffeacuterences

limitent la confiance qui peut ecirctre accordeacutee agrave lrsquoune ou lrsquoautre de ces bases de donneacutees

Cependant lrsquoanalyse des preacutecipitations solides annuelles preacutesenteacutees dans le Tome 2

(figure A102) selon les quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) ajoute une

information compleacutementaire qui peut srsquoaveacuterer utile En effet cette figure suggegravere que les

preacutecipitations solides annuelles sur le territoire sont de lrsquoordre drsquoenviron 200 agrave 300 mm

sauf sur la reacutegion montagneuse agrave lrsquoest ougrave les valeurs peuvent atteindre 450 mm Ces

valeurs se rapprochent davantage de la base de donneacutees de Liston et Hiemstra que de

celles de Brown et Derksen

Les indicateurs lieacutes au deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement sont quant agrave elles plus

similaires entre les deux jeux de donneacutees (figures 21 et 22) une bonne indication qursquoil est

plus facile de preacutedire la preacutesence ou non de neige que la quantiteacute de neige en cas de

preacutesence

La figure 22 suggegravere que lrsquoeacutequivalent en eau de la neige a peu changeacute entre 1981 et 2010

tandis que la dureacutee du couvert nival a diminueacute Ce pheacutenomegravene est principalement lieacute agrave

une fin drsquoenneigement plus preacutecoce et moins agrave un deacutebut plus tardif

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 55

Figure 20 Le maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige (mm) calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 56

Figure 21 La dureacutee du couvert de neige (seuil de 1 mm) calculeacutee agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 57

Figure 22 Lrsquoeacutevolution du maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige du deacutebut de la fin et de la dureacutee de lrsquoenneigement calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra et de Brown-Derksen moyenneacutes pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 58

44 Bioclimats

Lrsquoanalyse des bioclimats baseacutee sur lrsquoensemble de donneacutees de reacuteanalyses seacutelectionneacutees

pour la peacuteriode 1981-2010 (figure 23) offre un portrait passablement diffeacuterent de celui

preacutesenteacute en 2001 par Gerardin et McKenney qui eacutetait quant agrave lui baseacute sur des donneacutees

drsquoobservations aux stations pour la peacuteriode 1966 agrave 1996 (chapitre 2)

Premiegraverement le niveau de raffinement de la nouvelle classification est plus eacuteleveacute ce qui

nrsquoest pas surprenant eacutetant donneacute que la premiegravere classification eacutetait baseacutee sur des

donneacutees de stations situeacutees principalement au sud du 50deg (Gerardin et McKenney 2001)

Par conseacutequent les donneacutees sur grille des reacuteanalyses offrent une information climatique

plus deacutetailleacutee sur le nord du Queacutebec

La figure 23 preacutesente sept cateacutegories pour la reacutegion au nord du 55deg (on note que les 2

autres cateacutegories preacutesenteacutees sur cette figure deacutecrivent une reacutegion au sud de la reacutegion agrave

lrsquoeacutetude) comparativement agrave quatre cateacutegories dans la classification originale Les grandes

reacutegions bioclimatiques sont sensiblement les mecircmes mais les nouvelles cateacutegories aident

agrave deacutecrire avec plus de preacutecision certains eacuteleacutements climatiques et topographiques

importants

Pour les tempeacuteratures annuelles moyennes le gradient nord-sud est sensiblement le

mecircme que sur la carte drsquoorigine avec une reacutegion subpolaire froide (-59 agrave -15 degC) plus au

sud et une reacutegion polaire (-94 agrave -60 degC) plus au nord Par contre la zone polaire est moins

eacutetendue comparativement agrave celle de Gerardin et McKenney tandis que la zone subpolaire

a pris de lrsquoexpansion au nord On note aussi une zone de tempeacuterature plus froide agrave la

limite ouest du territoire qui borde Terre-Neuve-et-Labrador Cette zone longe plusieurs

monts importants tels le Mont Iberville le Mont Jacques-Rousseau ainsi que les Collines

Hadegraves

Le gradient nord-sud est aussi preacutesent en termes de longueur de la saison de croissance

qui passe de courte au sud (120 agrave 149 jours) agrave tregraves courte au nord (90 agrave 119 jours) Un

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 59

gradient de court agrave tregraves court est aussi preacutesent agrave la frontiegravere de Terre-Neuve-et-Labrador

ougrave il y a un important gradient drsquoeacuteleacutevation

Le gradient de preacutecipitation preacutesente quant agrave lui une zone subhumide au sud caracteacuteriseacutee

par des preacutecipitations totales plus abondantes (800 agrave 1359 mm) tandis que la reacutegion plus

au nord est repreacutesenteacutee par des preacutecipitations modeacutereacutees (470 agrave 799 mm) Ces

preacutecipitations sont plus importantes que sur la carte drsquoorigine qui preacutesentait une zone

modeacutereacutee au sud et semi-aride au nord

Ce portrait des bioclimats deacutenote que les conditions sont particuliegraverement difficiles dans

le Nord queacutebeacutecois En effet environ 50 du territoire au nord du 55deg est compris dans

une zone consideacutereacutee polaire en termes de tempeacuterature ougrave la saison de croissance est

tregraves courte et ougrave les preacutecipitations sont modeacutereacutees

Ce nouveau redeacutecoupage des zones bioclimatiques pourrait influencer la reacutepartition des

zones de veacutegeacutetation du Queacutebec que le MPFP est aussi en processus de revoir

(httpswwwmffpgouvqccaforetsinventaireinventaire-zones-cartejsp)

Preacutesentement le territoire au nord du 55e parallegravele regroupe trois grandes zones soit le

domaine de la toundra forestiegravere (du 55e au 58e) le domaine de la toundra arctique

arbustive (du 58e au 61e) et le domaine de la toundra arctique herbaceacutee (au nord du 61e)

On note que ces trois zones sont caracteacuteriseacutees par une veacutegeacutetation de type arbustive et

que la limite nord de la plupart des arbres de la forecirct boreacuteale (sapin baumier pin gris) se

situe entre le 52e et 55e parallegravele mis agrave part pour lrsquoeacutepinette noire qui quant agrave elle est

preacutesente mais de faccedilon limiteacutee dans la toundra forestiegravere Lrsquoanalyse du climat de

reacutefeacuterence ainsi que la nouvelle cartographie des bioclimats laissent preacutesager que les zones

de veacutegeacutetation seraient appeleacutees agrave se deacuteplacer vers le nord

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 60

Figure 23 Classification des bioclimats eacutetablie sur la moyenne climatique de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFRS JRA55 MERRA) disponibles sur une grille de 50 km La classification suit les critegraveres eacutetablis par Litynski tels que preacutesenteacutes dans Gerardin et McKenney (2001)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 61

CHAPITRE 5 EacuteTAT DES CONNAISSANCES DrsquoAUTRES VARIABLES CLIMATIQUES

Le chapitre 5 preacutesente un eacutetat des connaissances tireacute de la litteacuterature pour trois

indicateurs importants pour le Nord queacutebeacutecois soit le vent les glaces marines et le

reacutegime hydrique Ces indicateurs de par le manque de donneacutees disponibles ou de leur

plus grande complexiteacute nrsquoont pas fait pas partie de la liste drsquoindicateurs prioriseacutes pour le

projet En effet leur eacutevaluation aurait requis une analyse plus approfondie et trop longue

pour ce projet Toutefois il a eacuteteacute possible de tirer profit de la revue de litteacuterature reacutealiseacutee

reacutecemment pour la publication de la Synthegravese des connaissances sur les changements

climatiques au Queacutebec (Ouranos 2015)

51 Les vents

Les vents pregraves de la surface sont mesureacutes aux stations meacuteteacuteorologiques par des

aneacutemomegravetres situeacutes agrave 10 megravetres de hauteur Malheureusement la faible densiteacute des

reacuteseaux au Queacutebec limite grandement la compreacutehension de cette variable complexe

Puisque le vent est grandement influenceacute par des processus tregraves locaux le vent mesureacute

nrsquoest repreacutesentatif que des environs immeacutediats de la station ce qui en complique

lrsquointerpolation pour des fins de cartographie et drsquoanalyse agrave moins drsquoavoir un reacuteseau de

stations drsquoune tregraves grande densiteacute Par ailleurs les observations de vent sont tregraves

sensibles aux changements survenus dans les types drsquoaneacutemomegravetres agrave la hauteur agrave

laquelle ils ont eacuteteacute installeacutes (qui nrsquoa pas toujours eacuteteacute de 10 m) au deacuteplacement des

stations ainsi qursquoaux changements de lrsquoenvironnement autour de la station comme la

croissance ou la disparition de la forecirct et lrsquourbanisation Crsquoest pourquoi lrsquoeacutetude du vent

doit impeacuterativement se faire sur des donneacutees homogeacuteneacuteiseacutees

Des statistiques agrave long terme de la vitesse du vent ont eacuteteacute obtenues au moyen de stations

meacuteteacuteorologiques canadiennes sur la peacuteriode 1953-2006 par Wan et al (2010) apregraves en

avoir compleacuteteacute lrsquohomogeacuteneacuteisation De ces stations treize se situent dans des aeacuteroports

du Queacutebec (Val-DrsquoOr Rouyn Sept-Icircles Bagotville St-Hubert Montreacuteal (Pierre-Elliot-

Trudeau) Schefferville Kuujjuaq Queacutebec (Jean-Lesage) Roberval Baie-Comeau

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 62

Kuujjuarapik et Mont-Joli) Lrsquoanalyse de Wan et al (2010) nous apprend que les moyennes

saisonniegraveres de la vitesse de vent pour la peacuteriode 1953-2006 se situent entre 10 et

20 kmh Les seules stations faisant exception sont Mont-Joli en hiver et Kuujjuarapik en

automne pour lesquelles les moyennes saisonniegraveres excegravedent 20 kmh On constate que

la vitesse moyenne des vents pour la grande majoriteacute des stations varie tregraves peu drsquoune

saison agrave lrsquoautre On peut en dire autant de la variation interannuelle de la moyenne

saisonniegravere du vent Pour la majoriteacute des stations la variabiliteacute interannuelle se situe en

deccedilagrave de 5 kmh peu importe la saison Toutefois quelques stations nordiques se

comportent diffeacuteremment Agrave Kuujjuarapik Kuujjuaq Schefferville et Mont-Joli les

moyennes hivernales et automnales fluctuent drsquoune anneacutee agrave lrsquoautre de 5 agrave 10 kmh

tandis que la variabiliteacute excegravede 10 kmh en eacuteteacute agrave Kuujjuarapik Les tendances observeacutees

ont aussi eacuteteacute calculeacutees par Wan et al (2010) qui remarquent une tendance agrave la diminution

de la vitesse moyenne des vents pour la majoriteacute des stations tout au long de lrsquoanneacutee

entre 1953 et 2006 Par contre quelques stations deacuterogent de ce constat geacuteneacuteral et

preacutesentent de faibles tendances agrave lrsquoaugmentation de la vitesse du vent Encore une fois

crsquoest le cas pour les stations nordiques de Schefferville (hiver printemps et automne) de

Kuujjuaq et de Kuujjuarapik en hiver et finalement de Val-DrsquoOr et de Baie-Comeau en

automne

Bien qursquoutiles pour dresser un portrait sommaire du vent dans le nord les analyses agrave long

terme et sur de grandes eacutechelles spatiales peuvent masquer certains comportements

importants du vent notamment en termes de pointes de vent extrecircmes Ces eacuteveacutenements

sont particuliegraverement importants pour les infrastructures du nord et se meacuteritent drsquoecirctre

mieux eacutetudieacutes Un enjeu difficile agrave aborder eacutetant donneacute lrsquoaspect tregraves local du vent En

effet puisque les pointes de vent ne surviennent pas neacutecessairement au point de stations

il est difficile de bien les caracteacuteriser Par contre des informations plus qualitatives ou

ponctuelles peuvent servir agrave mieux comprendre lrsquoimportance des pics de vents sur ce

territoire Par exemple un article dans le Nunatsiaq News relate des eacuteveacutenements

extrecircmes agrave Salluit ougrave des vents de plus de 140 kmh ont eacuteteacute enregistreacutes le 19 novembre

2015 Plusieurs toitures de reacutesidences ont eacuteteacute arracheacutees lors ce cet eacuteveacutenement Un

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 63

avertissement de pointes de vent importantes pouvant atteindre 106 kmh eacutetait eacutemis

pour cette reacutegion pendant quelques jours Cet eacuteveacutenement illustre bien que la force des

vents dans le nord peut avoir des conseacutequences tregraves importantes

52 Glaces marines

Les glaces marines sont une composante importante de la cryosphegravere qui joue un rocircle

significatif sur le climat terrestre agrave travers son influence sur lrsquoeacutenergie le cycle de lrsquoeau la

productiviteacute primaire les eacutechanges gazeux ainsi que le niveau des mers Les glaces de

lrsquoArctique peuvent perdurer pendant plusieurs anneacutees et srsquoaccumulent agrave la base avec le

gel de lrsquoeau de mer Les glaces saisonniegraveres nrsquoatteignent geacuteneacuteralement pas plus de 2

megravetres drsquoeacutepaisseur tandis que les glaces qui ont plus drsquoun an peuvent atteindre plusieurs

megravetres drsquoeacutepaisseur Les glaces marines sont sensibles agrave plusieurs facteurs tels que la

tempeacuterature de lrsquoair la tempeacuterature des oceacuteans le vent et les courants marins

Lrsquoinfluence des changements de tempeacuterature sur les glaces de mer fait en sorte que

celles-ci forment lrsquoune des signatures les plus visibles des changements climatiques

(Vaughan et al 2013)

Depuis le deacuteploiement drsquoun systegraveme drsquoimagerie satellitaire agrave micro-ondes passives en

1979 il est possible drsquoavoir une estimation de lrsquoeacutetendue des glaces marines avec une

reacutesolution temporelle infeacuterieure agrave une journeacutee Ces trente-quatre anneacutees de donneacutees

montrent tout drsquoabord que le couvert annuel de la glace arctique a diminueacute drsquoenviron

de 35 agrave 41 par deacutecennie de 1979 agrave aujourdrsquohui (Vaughan et al 2013) Cette diminution

est plus rapide en eacuteteacute et en automne mais le couvert a neacuteanmoins diminueacute agrave chaque

saison De plus malgreacute la tendance eacutevidente agrave la baisse agrave partir des anneacutees 1970 on

observe la preacutesence drsquoune forte variabiliteacute interannuelle dans lrsquoeacutetendue de glace Dans le

centre de lrsquoArctique (excluant la mer du Groenland) les couverts de la glace peacuterenne

(glace qui perdure un eacuteteacute) et de la glace pluriannuelle (glace qui dure plusieurs eacuteteacutes) ont

aussi diminueacute durant ces mecircmes anneacutees drsquoenviron 115 et de 135 par deacutecennie

respectivement (Vaughan et al 2013) Enfin lrsquoeacutepaisseur de la glace hivernale a diminueacute

en moyenne de 06 m par deacutecennie sur le bassin de lrsquoArctique pendant la peacuteriode 1980 agrave

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 64

2008 ce qui indique que le volume de glace est aussi agrave la baisse Ces donneacutees drsquoeacutepaisseur

des glaces proviennent de plusieurs techniques telles que lrsquoutilisation des sonars sous-

marins drsquoaltimeacutetrie satellitaire et de la deacutetection eacutelectromagneacutetique Pour les endroits

ougrave une diminution de lrsquoeacutepaisseur de la glace est enregistreacutee on note une augmentation

de la vitesse de la deacuterive des glaces (Vaughan et al 2013)

Des eacutetudes reacutecentes sur la baie drsquoHudson et la mer du Labrador montrent aussi le deacuteclin

de lrsquoeacutetendue des glaces marines sur ce territoire pendant les 50 derniegraveres anneacutees

(Derksen et al 2012 Tivy et al 2011) Plus speacutecifiquement on note que lrsquoeacutetendue des

glaces dans la baie drsquoHudson a diminueacute de 6 agrave 15 par deacutecennie tandis que la reacutegion du

Labrador a perdu pregraves de 17 de ses glaces drsquoeacuteteacute au courant de la peacuteriode 1968-2010

(figure 24 tireacutee de Derksen et al 2012) La perte totale du couvert de glace et par

conseacutequent lrsquoapparition de lrsquoeau libre en septembre sur plusieurs reacutegions autour du

Queacutebec sont similaires aux reacutesultats observeacutes dans lrsquooceacutean Arctique

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 65

Figure 24 Reacuteduction du couvert de glace ( par deacutecennie) pour la peacuteriode 1968-2010 dans lrsquoarctique canadien Seulement les tendances statistiquement significatives (α=005) sont montreacutees Adapteacutee de Derksen et al 2012

53 Reacutegime hydrique

La premiegravere constatation pour le reacutegime hydrique est le manque de ressources

disponibles afin de pouvoir dresser un portrait fiable sur le nord du Queacutebec

Premiegraverement le nombre de stations de jaugeage pour mesurer le deacutebit des riviegraveres au

Nunavik soit agrave travers le Centre drsquoexpertise hydrique du Queacutebec (CEHQ) ou

Environnement Canada demeure faible Deuxiegravemement peu de chercheurs semblent

srsquoecirctre inteacuteresseacutes au reacutegime hydrique du nord queacutebeacutecois faisant en sorte que la litteacuterature

nrsquoest pas tregraves abondante pour cette reacutegion Il est facile drsquoimaginer que ce deuxiegraveme point

deacutecoule du premier il est difficile de bacirctir des analyses solides quand le manque de

donneacutees est si criant

Toutefois il est possible de preacutesenter ici certaines tendances du reacutegime hydrique du nord

queacutebeacutecois en grande partie gracircce aux eacutetudes meneacutees par Stephen Deacutery (de lrsquoUniversiteacute

du nord de la Colombie-Britannique) En reacutesumeacute ses travaux montrent que bien que les

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 66

deacutebits annuels vers lrsquoArctique ne preacutesentent pas de tendances significatives entre 1964

et 2003 des tendances agrave la baisse sont observeacutees pour les riviegraveres se deacuteversant dans les

Baies James drsquoHudson drsquoUngava entre 1964 et 2000 (Deacutery et Wood 2005 Deacutery et al

2005) Par contre en incluant des donneacutees plus reacutecentes les reacutesultats suggegraverent une

augmentation des deacutebits entre les anneacutees 1980 et 2007 (Deacutery et al 2009) Un exemple de

variations observeacutees selon la peacuteriode agrave lrsquoeacutetude est preacutesenteacute agrave la figure 25 qui illustre les

tendances dans les variations annuelles des deacutebits de plusieurs riviegraveres du nord canadien

sur diffeacuterentes peacuteriodes temporelles On remarque par exemple que la peacuteriode 1982-

2002 preacutesente davantage de tendances agrave la hausse aux abords de la baie James que les

trois autres peacuteriodes agrave lrsquoeacutetude Cette figure illustre aussi un problegraveme important soit que

les seacuteries hydromeacutetriques ne sont pas toujours en continu et que comme crsquoest le cas pour

les stations meacuteteacuteorologiques plusieurs stations de jaugeage ont eacuteteacute fermeacutees au fil du

temps On remarque entre autres que sur le nord queacutebeacutecois plusieurs points

disparaissent quand les peacuteriodes drsquoanalyses incluent les anneacutees apregraves 1990 (figure 25)

Drsquoautres eacutetudes rapportent aussi des changements dans le reacutegime hydrique du nord

queacutebeacutecois dans le passeacute reacutecent Par exemple Thistle et Cassie (2013) ont analyseacute les

donneacutees hydromeacutetriques obtenues du Centre drsquoexpertise hydrique du Queacutebec (CEHQ)

afin de deacutetecter des tendances des deacutebits de riviegraveres pour la peacuteriode 1950-2009 dont

quatre stations de jaugeage agrave lrsquointeacuterieur du territoire agrave lrsquoeacutetude ici (Grande riviegravere de la

Baleine 5524 et -7699 Lac des Loups Marins 5645 et -7422 Aux Meacutelegravezes 5768 et -

6962 Agrave la Baleine 5789 et -6760) Leurs reacutesultats suggegraverent une faible baisse des deacutebits

annuels moyens entre 1950-2009 sans changement significatif entre 1980-2009 tandis

que la saisonnaliteacute des deacutebits extrecircmes nrsquoa pas changeacute de faccedilon significative pendant

lrsquoune ou lrsquoautre de ces deux peacuteriodes Des eacutetudes baseacutees sur des donneacutees hydromeacutetriques

drsquoEnvironnement Canada (Canadian Reference Hydrometric Basin Network) ougrave le

nombre de stations est extrecircmement faible au Nunavik abondent dans le mecircme sens

avec de tregraves faibles diminutions ou pas de changement sur cette reacutegion pour des peacuteriodes

similaires (Zhang et al 2001 Yue et al 2003)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 67

Figure 25 Cartes du coefficient de la variabiliteacute temporelle des deacutebits annuels de 45 riviegraveres du Nord canadien pour (a) 1970ndash1990 (b) 1976ndash1996 (c) 1982ndash2002 et (d) 1970ndash2002 Les triangles pointant vers le haut (bas) indiquent une tendance positive (neacutegative) la taille des triangles indique lrsquoampleur du changement lorsque deacutetectable Les riviegraveres ameacutenageacutees par lrsquohomme (reacuteservoirs barrages diversion) sont indiqueacutees par des triangles vides

Les meacutecanismes responsables de ces variations dans le temps sont mal compris

Toutefois il semble que les deacutebits des riviegraveres du nord canadien soient influenceacutes en

partie par des changements des patrons de circulation atmospheacuterique notamment par

lrsquooscillation Arctique (Deacutery et Wood 2004 Overland et Wang 2005 Deacutery et al 2009) Une

eacutevaluation robuste de la relation entre le reacutegime hydrique et ce pheacutenomegravene requiert de

longues seacuteries temporelles de deacutebits qui sont tregraves rares dans le nord Par conseacutequent

bien que certains changements dans le reacutegime hydrique du nord coiumlncident avec des

changements de circulation atmospheacuterique ce meacutecanisme se doit drsquoecirctre davantage

eacutetudieacute Les changements climatiques sont aussi souvent citeacutes comme un meacutecanisme lieacute agrave

des hausses de la variabiliteacute du cycle hydrologique (par ex Huntington 2006 Holland et

al 2007) bien que cette relation demande agrave ecirctre mieux exploreacutee

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 68

CHAPITRE 6 EacuteVALUATION DU POTENTIEL DES REacuteANALYSES POUR LrsquoESTIMATION DES INTENSITEacuteS DES PREacuteCIPITATIONS EXTREcircMES

Par A Mailhot G Talbot P Aubin S Bolduc INRS-Eau Terre et Environnement

Le volet lsquoAnalyse des seacuteries de preacutecipitations extrecircmes du projet Eacutelaboration du portrait

climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du

Nunavik avait pour objectif drsquoeacutevaluer le potentiel des reacuteanalyses pour lrsquoestimation des

intensiteacutes de pluies extrecircmes pour la reacutegion nord du Queacutebec Le preacutesent chapitre

preacutesente un reacutesumeacute de la deacutemarche utiliseacutee et des principaux reacutesultats obtenus Un

document intituleacute Eacutevaluation du potentiel des reacuteanalyses pour lrsquoestimation des intensiteacutes

des preacutecipitations extrecircmes dans le Nord queacutebeacutecois (Mailhot et al 2015) donne une

description deacutetailleacutee des eacuteleacutements techniques et des reacutesultats obtenus dans le cadre de

ce volet Le document deacutetailleacute est preacutesenteacute dans le Tome 1 du preacutesent rapport

Le travail a eacuteteacute reacutealiseacute en trois eacutetapes Une premiegravere eacutetape a consisteacute agrave comparer les

estimations des intensiteacutes de preacutecipitations extrecircmes de trois reacuteanalyses agrave savoir ERA-

Interim (European ReAnalysis) CFSR (Climate Forecast System Reanalysis) et MERRA

(Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications- voir Tableau 8) aux

valeurs correspondantes aux stations du Ministegravere du Deacuteveloppement durable de

lrsquoEnvironnement et de la Lutte contre les Changements Climatiques (MDDLECC) et

drsquoEnvironnement Canada (EC) Les seacuteries journaliegraveres de preacutecipitations aux diffeacuterents

points de grille couvrant le territoire au nord du 49e parallegravele ont eacuteteacute utiliseacutees comme

valeurs de reacutefeacuterence Seules les stations comportant 10 ans ou plus de donneacutees valides

(une anneacutee est jugeacutee valide si elle contient moins de 20 de donneacutees manquantes) sont

retenues pour un total de 90 stations (la carte des stations de la figure 26 donne la

position de celles-ci) Les seacuteries aux stations ont eacuteteacute preacutefeacutereacutees aux donneacutees interpoleacutees

sur grille (p ex les donneacutees interpoleacutees sur grille de 10 km de Ressources Naturelles

Canada McKenney et al 2011) puisque les donneacutees sur grille sont construites par

interpolation des donneacutees aux stations et que dans les reacutegions ougrave les densiteacutes de stations

sont faibles lrsquoexactitude de ces valeurs interpoleacutees est questionnable De plus

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 69

consideacuterant que la preacutesente eacutetude srsquointeacuteresse agrave la caracteacuterisation des extrecircmes de

preacutecipitations il est connu que les donneacutees sur grille sous-estiment ces valeurs (Gervais

et al 2014)

Tableau 8 Liste et caracteacuteristiques des reacuteanalyses retenues

Nom Reacutesolution spatiale1 Reacutesolution temporelle

Peacuteriode couverte

Reacutefeacuterence

Climate Forecast System Reanalysis

(CFSR)

35 km x 25 km (031deg x 031deg)

1 heure 1979-2009 Saha et al

(2010)

ERA-Interim (Europen

ReAnalysis)

83 km x 64 km (075deg x 075deg)

12 heures 1979-2012 Dee et al

(2011)

Modern-Era Retrospective

Analysis for Research and Applications

(MERRA)

55 km x 55 km (05deg x 067deg)

1 heure 1979-2012 Rienecker et al

(2011)

1 La reacutesolution en km indiqueacutee est estimeacutee pour les latitudes du territoire sous eacutetude

Les seacuteries des maxima annuels de dureacutee 1 3 et 5 jours ont eacuteteacute construites en chacun des

points de grille pour chacune des reacuteanalyses et pour chaque station Les intensiteacutes de

preacutecipitations de peacuteriodes de retour 2 5 10 et 20 ans ont ensuite eacuteteacute estimeacutees en ajustant

une distribution GEV ou Gumbel agrave chacune de ces seacuteries Les quantiles calculeacutes aux

stations ont ensuite eacuteteacute compareacutes aux quantiles des reacuteanalyses au point de grille

correspondant La figure 26 preacutesente un exemple des reacutesultats obtenus dans le cas de la

dureacutee 1 jour et la peacuteriode de retour 2 ans Les valeurs non corrigeacutees de cette figure

preacutesentent des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans qui

varient entre 25-30 mm pour la portion sud du Nunavik agrave 20 mm pour la section la plus

au nord selon les reacuteanalyses ERA et MERRA tandis que CFSR preacutesente des valeurs plus

importantes de lrsquoordre de 30-35 mm au sud et de 25-30 mm geacuteneacuteralement dans le nord

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 70

La figure 26 suggegravere que bien que les reacuteanalyses preacutesentent des biais parfois importants

(geacuteneacuteralement une sous-estimation des valeurs aux stations notamment pour les reacutegions

de la Cocircte-Nord et de la Basse-Cocircte-Nord) la distribution spatiale de ces valeurs colle tregraves

bien au patron suggeacutereacute par les valeurs aux stations Toutefois on note une sous-

estimation systeacutematique (pour toutes les reacuteanalyses toutes les dureacutees et les peacuteriodes de

retour les plus eacuteleveacutees) des valeurs les plus eacuteleveacutees enregistreacutees aux stations Ces stations

se trouvent essentiellement dans la partie sud du territoire ce qui laisse entendre que la

performance des reacuteanalyses pour la portion plus au nord du territoire sous eacutetude est tregraves

bonne

Figure 26 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses et aux stations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 71

Ces reacutesultats obtenus agrave partir des seacuteries lsquobrutesrsquo des reacuteanalyses montrent lrsquoimportance de

proceacuteder agrave un post-traitement de ces seacuteries Ce post-traitement vise agrave corriger les biais

(diffeacuterences dans les valeurs moyennes) et agrave reacuteduire les eacutecarts entre intensiteacutes extrecircmes

aux stations et estimeacutees agrave partir des reacuteanalyses

Deux approches de post-traitement ont eacuteteacute consideacutereacutees Une premiegravere approche vise agrave

appliquer un post-traitement agrave chaque reacuteanalyse prise individuellement Le post-

traitement en question fait intervenir deux paramegravetres un premier qui permet de

corriger le biais (fait en sorte que la valeur moyenne sur lrsquoensemble des stations est eacutegale

agrave la valeur correspondante pour la reacuteanalyse) et un second qui permet de faire en sorte

que la variance des valeurs aux points de grille de la reacuteanalyse est eacutegale agrave la variance des

valeurs aux stations (les deacuteveloppements theacuteoriques de cette approche sont deacutetailleacutes

dans Mailhot et al 2015)

Lrsquoapplication de ce post-traitement permet une ameacutelioration sensible des reacutesultats La

figure 27 reprend le cas preacutesenteacute agrave la figure 26 (dureacutee 1 jour et peacuteriode de retour 2 ans)

On constate que les reacuteanalyses reproduisent plus adeacutequatement les intensiteacutes plus

eacuteleveacutees observeacutees sur la Cocircte-Nord Le tableau 9 dresse la liste des reacuteanalyses offrant les

meilleures performances apregraves post-traitement individuel des reacuteanalyses pour chaque

dureacutee et chaque peacuteriode de retour Il convient de noter que les diffeacuterences entre valeurs

de MSE sont souvent tregraves petites suggeacuterant que la seacutelection de lrsquoune ou lrsquoautre des

reacuteanalyses a peu de conseacutequence De plus il faut noter que sans surprise le problegraveme

fondamental de sous-estimation des valeurs aux stations preacutesentant les intensiteacutes les plus

eacuteleveacutees persiste mecircme apregraves post-traitement

Une fois les biais corrigeacutes (figure 27) les patrons des maxima annuels de preacutecipitations 1

jour de peacuteriode de retour 2 ans diffegraverent passablement pour les reacuteanalyses CFSR et

MERRA comparativement aux valeurs non corrigeacutees de la figure 24 Pour CFSR le

gradient sud-nord est plus important avec des valeurs drsquoenviron 35 mm au sud et de 20

mm au nord tandis que pour MERRA les valeurs corrigeacutees sont un peu plus importantes

sur tout le territoire allant de 30-35 mm au sud et de 25-30 au nord

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 72

Figure 27 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 73

Tableau 9 Reacuteanalyse (ou paire de reacuteanalyses) offrant le meilleur accord avec les intensiteacutes aux stations apregraves post-traitement individuel (ou post-traitement par paire)

Peacuteriode de retour Dureacutee

1 jour 3 jours 5 jours

2 ans MERRA (ERACFSR) MERRA (ERACFSR) CFSR (ERACFSR)

5 ans CFSR (ERACFSR) CFSR (ERACFSR) CFSR (ERACFSR)

10 ans CFSR (CFSRMERRA) CFSR (ERACFSR) ERA (ERACFSR)

20 ans CFSR (CFSRMERRA) ERA (ERACFSR) ERA (ERAMERRA)

La deuxiegraveme approche de post-traitement consiste agrave combiner les intensiteacutes des

preacutecipitations extrecircmes estimeacutees agrave partir de chaque reacuteanalyse Il srsquoagit en quelque sorte

de combiner de faccedilon optimale les reacutesultats des reacuteanalyses On peut montrer que lrsquoaccord

entre les intensiteacutes de preacutecipitations estimeacutees en combinant les reacuteanalyses et celles aux

stations est toujours meilleur que lrsquoaccord entre les intensiteacutes de preacutecipitations estimeacutees

agrave partir de chaque reacuteanalyse prise individuellement et les intensiteacutes aux stations Dans le

cadre de la preacutesente eacutetude les reacuteanalyses ont eacuteteacute combineacutees par paire (ERACFSR

ERAMERRA CFSRMERRA) La contrainte que la variance des quantiles aux points de

grille soit eacutegale agrave la variance de ces valeurs aux stations a eacutegalement eacuteteacute imposeacutee Le

Tableau 9 regroupe les paires de reacuteanalyses (entre parenthegraveses) qui preacutesentent les

meilleures performances On constate que la paire ERACFSR est souvent seacutelectionneacutee

Encore ici il convient drsquoobserver que les eacutecarts entre valeurs de MSE pour les diffeacuterentes

paires de reacuteanalyses sont souvent petits et que le problegraveme de sous-estimation eacutevoqueacute

plus haut demeure Les figures 28 et 29 regroupent les cartes des intensiteacutes des maxima

annuels de dureacutee 1 jour de peacuteriodes de retour 2 ans et 20 ans respectivement (les cartes

pour les autres dureacutees et peacuteriodes de retour se trouvent dans Mailhot et al 2015) Ces

cartes repreacutesentent donc la meilleure estimation pour la combinaison de paires de

reacuteanalyses qursquoil est possible drsquoobtenir agrave partir des reacuteanalyses disponibles des intensiteacutes

de preacutecipitations extrecircmes pour le territoire sous eacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 74

Les patrons de maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour

diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses preacutesenteacutes agrave la figure 26 preacutesentent

geacuteneacuteralement des valeurs qui varient de 30-35 mm au sud et de 20-25 mm au nord La

combinaison ERA-CFSR preacutesente des valeurs plus faibles sur une plus grande reacutegion du

nord que les combinaisons ERA-MERRA et CFSR-MERRA Les maxima annuels 1 jour de

peacuteriode de retour 20 ans (figure 29) varient de 50-60 mm dans le sud agrave 30-40 mm pour

certaines reacutegions plus au nord

Figure 28 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 75

Figure 29 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 20 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations

Afin drsquoavoir une estimation des incertitudes associeacutees agrave ces valeurs en un site quelconque

(pour lequel aucune seacuterie observeacutee nrsquoest disponible) les eacutecarts-types entre intensiteacutes

estimeacutees agrave partir des reacuteanalyses (ou paires de reacuteanalyses) et les valeurs correspondantes

aux stations ont eacuteteacute calculeacutees pour lrsquoensemble des stations du territoire Lrsquohypothegravese est

que ces eacutecarts-types sont repreacutesentatifs des eacutecarts sur lrsquoensemble du territoire et donc

des incertitudes associeacutees aux estimations des reacuteanalyses Les reacutesultats montrent que 1)

les eacutecarts-types varient peu en fonction de la dureacutee 2) les paires de reacuteanalyses reacuteduisent

systeacutematiquement les eacutecarts relatifs par rapport au cas des reacuteanalyses post-traiteacutees

individuellement (bien que ces reacuteductions soient modestes dans plusieurs cas) 3) les

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 76

eacutecarts-types augmentent avec la peacuteriode de retour (ce qui nrsquoest pas surprenant compte

tenu des incertitudes drsquoestimation plus eacuteleveacutees pour les eacuteveacutenements plus rares donc de

peacuteriodes de retour plus eacuteleveacutees) Les incertitudes drsquoestimation (eacutecarts-types) des

quantiles sont de lrsquoordre de plusmn 15 pour les peacuteriodes de retour 2 5 et 10 ans et de lrsquoordre

de plusmn 20 pour la peacuteriode de retour 20 ans

Les reacutesultats de la preacutesente eacutetude montrent tout lrsquointeacuterecirct drsquoutiliser les reacuteanalyses

individuellement ou combineacutees pour lrsquoestimation des intensiteacutes de pluies extrecircmes dans

le nord du Queacutebec et de faccedilon plus geacuteneacuterale dans les reacutegions du nord reacutegions pour

lesquelles la caracteacuterisation des extrecircmes de preacutecipitations et des reacutegimes climatiques

pose problegraveme compte tenu du faible nombre de stations et de lrsquoimmensiteacute du territoire

Ces travaux ouvrent des perspectives tregraves inteacuteressantes Drsquoabord en termes de post-

traitement le deacuteveloppement drsquoapproche combinant trois reacuteanalyses ou plus est agrave

eacutetudier En effet les reacutesultats de la preacutesente eacutetude montrent qursquoil peut srsquoaveacuterer difficile

de choisir une reacuteanalyse parmi toutes celles disponibles car elles se ressemblent toutes

beaucoup En combinant les reacuteanalyses il possible drsquoeacuteviter ce choix et de plutocirct mettre agrave

profit lrsquoinformation provenant de toutes les reacuteanalyses Ce type drsquoapproche montre

toutefois ses limites et notamment agrave cause de son caractegravere lsquodeacuteterministersquo ougrave une valeur

de la reacuteanalyse est associeacutee de faccedilon univoque agrave la valeur agrave une station Il est clair qursquoune

approche de type stochastique ougrave lrsquoon associe une distribution de valeurs possibles agrave la

station conditionnellement agrave la donneacutee de la valeur de la reacuteanalyse doit ecirctre privileacutegieacutee

(Maraun 2013) Une approche de ce type a drsquoailleurs deacutejagrave eacuteteacute proposeacutee par Wong et al

(2014)

CHAPITRE 7 DISCUSSION ET CONCLUSION

Le projet Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des

vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik sous la responsabiliteacute du Ministegravere des

Forecircts de la Faune et des Parcs visait agrave ameacuteliorer le niveau de connaissance du climat de

cette reacutegion ougrave le manque de donneacutees climatiques est un enjeu important En effet bien

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 77

que plusieurs reacutecentes eacutetudes deacutemontrent que les changements climatiques risquent

drsquoecirctre particuliegraverement importants dans le Nord queacutebeacutecois le faible nombre de stations

climatologiques du reacuteseau limite la capaciteacute agrave analyser le climat passeacute et preacutesent ainsi que

les tendances ce qui influence la capaciteacute agrave bien eacutevaluer lrsquoampleur des changements

climatiques futurs

La premiegravere eacutetape du projet consistait agrave eacutevaluer le potentiel de donneacutees interpoleacutees sur

grille et de reacuteanalyses afin de deacutecrire le climat du Nunavik Deux jeux de donneacutees eacutetaient

agrave lrsquoeacutetude soit un pour les tempeacuteratures et les preacutecipitations (et leurs indicateurs

climatiques deacuteriveacutes) et un autre lieacutes agrave la caracteacuterisation du couvert de neige Pour les

variables de tempeacuteratures et de preacutecipitations une premiegravere seacutelection srsquoest faite sur la

base de la reacutesolution spatiale des diffeacuterentes grilles des jeux de donneacutees les grilles de

plus de 100 km de cocircteacute ayant eacuteteacute retireacutees de la liste Ce premier tri a permis de reacuteduire agrave

quatre le nombre de jeux de donneacutees interpoleacutees (CANGRD CRU T31 Willmott-

Matsuura NRCan) et de reacuteanalyses potentiels (MERRA ERA-Interim JRA55 CFSR) Les

valeurs de ces jeux de donneacutees ont ensuite eacuteteacute valideacutees en les comparant aux donneacutees

drsquoobservations indeacutependantes du reacuteseau CLIMATOLOGIE du MDDELCC

Cette eacutetape de validation reacutevegravele que les reacuteanalyses offrent un potentiel tregraves inteacuteressant

pour caracteacuteriser le climat passeacute du Nord queacutebeacutecois Ce potentiel est lieacute au fait que

premiegraverement les reacuteanalyses offrent des donneacutees journaliegraveres qui permettent de calculer

tous les indicateurs agrave lrsquoeacutetude contrairement aux donneacutees interpoleacutees qui offrent

seulement des donneacutees mensuelles (sauf la base de donneacutees RNCan) De plus la

validation avec les donneacutees aux stations a deacutemontreacute de plus grandes similitudes avec les

reacuteanalyses qursquoavec les donneacutees interpoleacutees notamment pour les preacutecipitations Les

quatre reacuteanalyses ont donc eacuteteacute utiliseacutees pour construire les cartes du climat de reacutefeacuterence

Le potentiel de trois des reacuteanalyses choisies soit MERRA ERA-Interim et CFSR avait

drsquoailleurs eacuteteacute deacutemontreacute reacutecemment (Linsday et al 2014) La reacuteanalyse JRA55 est tregraves

reacutecente et donc peu eacutetudieacutee Notre analyse deacutemontre qursquoelle srsquoeacuteloigne quelque peu des

trois autres reacuteanalyses crsquoest-agrave-dire qursquoelle preacutesente de moins grandes similitudes avec

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 78

les donneacutees des stations indeacutependantes Il est toutefois difficile de lrsquoeacuteliminer de la liste

eacutetant donneacute le faible nombre de stations indeacutependantes disponibles pour la validation

Lrsquoutilisation des reacuteanalyses pour construire le climat de reacutefeacuterence est un enjeu important

car le climat de reacutefeacuterence est geacuteneacuteralement deacutecrit agrave partir de donneacutees aux stations ou

interpoleacutees Or pour le Nunavik lrsquoanalyse des bases de donneacutees climatiques disponibles

reacutevegravele que lrsquoutilisation des reacuteanalyses offre un avantage certain sur les autres types de

donneacutees Ceci est relieacute agrave deux points importants Premiegraverement le nombre de stations

meacuteteacuteorologiques est faible dans le nord et ces stations offrent une couverture temporelle

limiteacutee ce qui rend difficile une bonne analyse du climat passeacute Deuxiegravemement les jeux

de donneacutees interpoleacutees sont baseacutes sur ces mecircmes donneacutees aux stations Or leur faible

repreacutesentativiteacute du territoire nordique influence neacutegativement la capaciteacute des jeux de

donneacutees interpoleacutees agrave bien caracteacuteriser le climat du territoire drsquointeacuterecirct Bien que les

reacuteanalyses assimilent les donneacutees drsquoobservations elles sont deacuteveloppeacutees agrave lrsquoaide drsquoun

modegravele de preacutevision meacuteteacuteorologique afin de reproduire le climat passeacute Ce type de

donneacutees semble ecirctre une avenue inteacuteressante pour pallier agrave la rareteacute des donneacutees

drsquoobservations dans la reacutegion nordique

Pour les bases disponibles pour caracteacuteriser le couvert nival la seacutelection srsquoest aveacutereacutee plus

ardue puisque les donneacutees de neige aux stations nrsquoont pu ecirctre utiliseacutees eacutetant donneacute la

grande heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute spatiale de cette variable agrave lrsquointeacuterieur mecircme des points de grille

Autrement dit la valeur agrave la station ne repreacutesente pas bien la valeur moyenne drsquoun point

de grille Un premier tri a permis drsquoeacuteliminer les donneacutees sur une grille trop grossiegravere pour

le territoire (NCEP) ainsi que celles qui nrsquooffraient pas une couverture temporelle

suffisamment longue pour couvrir la peacuteriode de reacutefeacuterence (HQ Tabsoba B2003 CMC)

Enfin les reacuteanalyses restantes ont eacuteteacute compareacutees entre elles afin drsquoeacuteliminer celles qui

preacutesentent des eacutecarts trop importants par rapport aux autres On obtient au final un

ensemble de jeux de donneacutees pouvant ecirctre utiliseacute pour caracteacuteriser le couvert de neige

sur le territoire Il faut noter par contre que faute drsquoobservations suffisantes lrsquoaccord

entre les jeux de donneacutees de cet ensemble ne veut pas forceacutement dire qursquoil repreacutesente la

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 79

reacutealiteacute avec plus drsquoexactitude Le choix final des bases de donneacutees a eacuteteacute dicteacute en partie

par un jugement drsquoexperts et a meneacute agrave la seacutelection de deux bases de donneacutees Liston-

Hiemstra et Brown-Hiemstra Il srsquoavegravere cependant que les reacutesultats des deux bases de

donneacutees sont passablement diffeacuterents sur le territoire ce qui limite la confiance dans

cette cartographie Par contre les valeurs de preacutecipitations solides srsquoaccordent davantage

avec les donneacutees de Liston-Hiemstra

Une fois la seacutelection des bases de donneacutees effectueacutee la synthegravese reacutegionale des variables

et indicateurs climatiques ainsi que leur cartographie ont eacuteteacute reacutealiseacutees pour la

peacuteriode 1981-2010 En tout le projet aura geacuteneacutereacute plus de 100 cartes en format SIG ainsi

que des figures preacutesentant lrsquoeacutevolution des indicateurs entre 1981 et 2010 Agrave titre

drsquoexemple notre analyse montre que pour cette peacuteriode les tempeacuteratures augmentent

les preacutecipitations totales sont agrave la hausse la saison de croissance srsquoallonge que

lrsquoeacutequivalent en eau de la neige a peu changeacute et que la dureacutee du couvert nival a diminueacutee

Ce pheacutenomegravene semble principalement lieacute agrave une fin drsquoenneigement plus preacutecoce et moins

agrave un deacutebut plus tardif

Une mise agrave jour de la cartographie des bioclimats au nord du 55iegraveme parallegravele a aussi eacuteteacute

reacutealiseacutee avec les reacuteanalyses seacutelectionneacutees preacuteceacutedemment La mise agrave jour des bioclimats

pour la peacuteriode 1981-2010 est baseacutee sur la classification de Litynski (tireacutee de Gerardin et

McKenney 2001) La nouvelle classification offre un portrait sensiblement plus deacutetailleacute

que celui preacutesenteacute en 2001 et qui eacutetait baseacute sur des donneacutees drsquoobservations aux stations

pour la peacuteriode 1966 agrave 1996 Ce niveau de deacutetail nrsquoest pas surprenant eacutetant donneacute que

les reacuteanalyses sont interpoleacutees sur une grille reacuteguliegravere de 50 km offrant ainsi une

information climatique plus riche spatialement que les stations utiliseacutees agrave lrsquoorigine sur le

territoire du Nunavik On deacutenote agrave preacutesent sept bioclimats pour la reacutegion au nord du 55deg

comparativement agrave quatre dans la classification preacuteceacutedente Bien que les grandes reacutegions

bioclimatiques soient sensiblement les mecircmes la mise agrave jour permet de deacutecrire avec plus

de preacutecision certains eacuteleacutements climatiques et topographiques importants tels que la

reacutegion montagneuse agrave la frontiegravere de Terre-Neuve-et-Labrador

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 80

Les reacutesultats de cette eacutetude ouvrent une avenue inteacuteressante pour lrsquoutilisation des

reacuteanalyses afin de caracteacuteriser le climat du Nord queacutebeacutecois En effet les cartes des

indicateurs agrave lrsquoeacutetude fournissent une information qui nrsquoeacutetait pas disponible agrave ce jour pour

le Nunavik Lrsquoanalyse des bioclimats semble aussi avoir ajouteacute un niveau de deacutetails

inteacuteressant par rapport agrave la carte qui eacutetait utiliseacutee agrave ce jour Finalement la pertinence des

reacuteanalyses pour lrsquoestimation des intensiteacutes de pluies extrecircmes dans le nord du Queacutebec a

eacuteteacute deacutemontreacutee et le patron spatial de ces pluies a pu ecirctre cartographieacute

Il faut neacuteanmoins mettre les utilisateurs de cette information en garde par rapport aux

incertitudes associeacutees aux valeurs preacutesenteacutees sur les diffeacuterentes cartes En effet les eacutecarts

entre les diffeacuterentes reacuteanalyses particuliegraverement pour les preacutecipitations liquides et sous

forme de neige montrent agrave quel point les incertitudes demeurent grandes pour

lrsquoinformation climatique du Nord queacutebeacutecois Il nous est toujours impossible de favoriser

lrsquoune ou lrsquoautre des bases de donneacutees analyseacutees ici en grande partie ducirc au manque des

donneacutees drsquoobservations qui pourraient servir agrave valider les jeux de donneacutees Il faut donc

utiliser lrsquoinformation preacutesenteacutee ici de faccedilon relativement prudente

CHAPITRE 8 RECOMMANDATIONS

Le manque criant de donneacutees au nord du Queacutebec demeure un enjeu important Une

bonne compreacutehension du climat passeacute nrsquoest possible qursquoavec lrsquoappui de donneacutees

drsquoobservations adeacutequates Bien que les reacutesultats du projet deacutemontrent que les reacuteanalyses

peuvent servir agrave pallier un certain manque de donneacutees dans le nord il nrsquoen est pas moins

que ces donneacutees de reacuteanalyses doivent tout de mecircme ecirctre valideacutees avec de lsquovraiesrsquo

donneacutees Or le manque de donneacutees de stations dans le nord est probleacutematique Non

seulement le nombre de stations est faible mais ces stations ne couvrent souvent que de

tregraves courte peacuteriode de temps Il nous apparait donc important de recommander lrsquoajout

de stations dans le nord ainsi que le maintien de ces infrastructures agrave long terme Ces

donneacutees sont importantes non seulement pour comprendre le climat passeacute mais servent

aussi agrave valider les modegraveles climatiques utiliseacutes pour eacutevaluer les changements futurs

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 81

Le mecircme constat srsquoapplique pour le reacutegime hydrique du Nord queacutebeacutecois tregraves peu eacutetudieacute

jusqursquoici Le faible nombre de stations drsquoobservations de jaugeages est un enjeu majeur

qui se doit drsquoecirctre consideacutereacute dans le futur afin de pouvoir analyser le reacutegime des riviegraveres

nordiques de faccedilon plus robuste

Une des variables tregraves importantes pour les infrastructures nordiques est sans contredit

le vent particuliegraverement les vents de pointe Or cette variable nrsquoa eacuteteacute prise en compte

ici que de faccedilon sommaire agrave lrsquoaide drsquoinformations deacutejagrave disponibles dans la litteacuterature

Cette limite est due principalement au fait que les donneacutees drsquoobservations des vents sont

quasiment inexistantes En effet bien que les donneacutees de stations discuteacutees au

paragraphe preacuteceacutedent offrent geacuteneacuteralement toutes des donneacutees de tempeacuteratures et de

preacutecipitations elles nrsquooffrent pas de donneacutees sur les vents En fait tregraves peu de stations

meacuteteacuteorologiques installeacutees au Canada ont les installations neacutecessaires pour mesurer le

vent Ceci fait en sorte que les bases de donneacutees interpoleacutees de vent ne sont pas

disponibles De plus sans donneacutees aux stations il est impossible de bien valider les

donneacutees des reacuteanalyses Ce type de donneacutees offre un potentiel inteacuteressant pour les

tempeacuteratures et les preacutecipitations et il serait inteacuteressant drsquoanalyser leur potentiel pour

caracteacuteriser le vent Bien que ce deacuteveloppement des connaissances sur les vents

demanderait un effort important il semble qursquoil soit indispensable

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 82

BIBLIOGRAPHIE

Allard M Lemay M (dir) 2013 Le Nunavik et le Nunatsiavut De la science aux politiques publiques Une eacutetude inteacutegreacutee drsquoimpact reacutegional des changements climatiques et de la modernisation Queacutebec Canada ArcticNet Inc 318 p

Adler RF Huffman GF Chang A Ferraro R Xie P-P Janowiak J Rudolf B Schneider U Curtis S Bolvin D Gruber A Susskind J Arkin Nelkin E 2003 The Version-2 Global Precipitation Climatology Project (GPCP) Monthly Precipitation Analysis (1979ndashPresent) J Hydrometeor 4(6) 1147-1167

Brohan P Kennedy JJ Harris I Tett SFB Jones PD 2006 Uncertainty estimates in regional and global observed temperature changes A new data set from 1850 J Geophysical Research Atmospheres 111(D12) 1-21

Brown RD 2010 Analysis of snow cover variability and change in Queacutebec 1948-2005 Hydrological Processes 24(14)1929-1954

Brown RD Brasnett B 2010 Updated Anually Canadian Meteorological Centre (CMC) Daily Snow Depth Analysis Data copy Environment Canada Boulder Colorado USA National Snow and Ice Data Center

Brown RD Brasnett B Robinson D 2003 Gridded North American monthly snow depth and snow water equivalent for GCM evaluation Atmosphere-Ocean 41 1ndash14

Brown RD Derksen C 2013 Is Eurasian October snow cover extent increasing Environ Res Lett 8(2) 024006

Brown R Lemay M 2013 Variabiliteacute et changements climatiques dans la peacuteninsule du Nunavik et du Nunatsiavut (IRIS de la reacutegion subarctique de lrsquoEst du Canada) chapitre 2 dans Allard M Lemay M (dir) Le Nunavik et le Nunatsiavut De la science aux politiques publiques Une eacutetude inteacutegreacutee drsquoimpact reacutegional des changements climatiques et de la modernisation Queacutebec Canada ArcticNet Inc 318 p

Compo GP Whitaker JS Sardeshmukh PD Matsui N Allan RJ Yin X Gleason BE Vose RS Rutledge G Bessemoulin P Broumlnnimann S Brunet M Crouthamel RI Grant AN Groisman PY Jones PD Kruk MC Kruger AC Marshall GJ Maugeri M Mok HY Nordli Oslash Ross TF Trigo RM Wang XL Woodruff D Worley SJ 2011 The Twentieth Century Reanalysis Project Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 137(654) 1-28

Dee DP Uppala SM Simmons AJ Berrisford P Poli P Kobayashi S Andrae U Balmaseda MA Balsamo G Bauer P Bechtold P Beljaars ACM van de Berg L Bidlot J Bormann N Delsol C Dragani R Fuentes M Geer AJ Haimberger L Healy SB Hersbach H Holm EV Isaksen L Karingllberg P Koumlhler M Matricardi M McNally AP Monge-Sanz BM Morcrette JJ Park BK Peubey C de Rosnay P Tavolato C Theacutepaut N Vitart F (2011) The ERA-Interim reanalysis

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 83

configuration and performance of the data assimilation system Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 137(656) 553-597

Derksen C Smith SL Sharp M Brown L Howell S Copland L Mueller DR Gauthier Y Fletcher CG Tivy A Bernier M Bourgeois J Brown R Burn CR Duguay C Kushner P Langlois A Lewkowicz AG Royer A Walker A 2012 Variability and change in the Canadian cryosphere Climatic Change 115(1) 59-88

Deacutery SJ Wood EF 2004 Teleconnection between the Arctic Oscillation and Hudson Bay river discharge Geophys Res Letters 31(18) 2-5

Deacutery SJ Wood EF 2005 Decreasing river discharge in northern Canada Geophys Res Letters 32(10)1-4

Deacutery SJ Stieglitz M McKenna EC Wood EF 2005 Characteristics and trends of river discharge into Hudson James and Ungava bays 1964ndash 2000 J Clim 18 2540ndash2557

Deacutery SJ Hernaacutendez-Henriacutequez MA Burford JA Wood EF 2009 Observational evidence of an intensifying hydrological cycle in northern Canada Geophys Res Letters 36(13) L13402

Gervais M Gyakum JR Atallah EH Tremblay LB 2014 How Well Are the Distribution and Extreme Values of Daily Precipitation over North America Represented in the Community Climate System Model A Comparison to Reanalysis Satellite and Gridded Station Data J Climate 27 5219-5239

Gerardin V McKenney K 2001 Une classification climatique du Queacutebec agrave partir de modegraveles de distribution spatiale de donneacutees climatiques mensuelles vers une deacutefinition des bioclimats du Queacutebec Direction du patrimoine eacutecologique et du deacuteveloppement durable ministegravere du Deacuteveloppement durable de lrsquoEnvironnement et de Lutte contre les changements climatiques Repeacutereacute agrave httpwwwmddelccgouvqccachangementsclassification

Guay C Minville M Braun M 2015 A global portrait of hydrological changes at the 2050 horizon for the province of Queacutebec Can Water Res J 40 285-302

Hansen JR Ruedy R Sato M Lo K 2010 Global surface temperature change Rev Geophys48(4) RG4004

Harris I Jones PD Osborn TJ Lister DH 2014 Updated high-resolution grids of monthly climatic observations - the CRU TS310 dataset Int J Clim 34 623-642

Holland MM Finnis J Barrett AP Serreze MC 2007Projected changes in Arctic Ocean freshwater budgets J Geophys Res 112(4) 1-13

Huntington TG 2006 Evidence for intensification of the global water cycle Review and synthesis

Journal of Hydrology 319(1-4) 83‑95

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 84

Hutchinson MF McKenney DQ Lawrence K Hopkinson RF Milewska E Papadopol P 2009 Development and Testing of Canada-Wide Interpolated Spatial Models of Daily MinimumndashMaximum Temperature and Precipitation for 1961ndash2003 J Appl Meteorol Climatol 48 725ndash741

Jones PD Lister DH Osborn TJ Harpham C Salmon M Morice CP 2012 Hemispheric and large-scale land-surface air temperature variations An extensive revision and an update to 2010 J Geophys Res 117(5)

Kanamitsu M Ebisuzaki W Woollen J Yang SndashK Hnilo JJ Fiorino M Potter GL 2002 NCEPDOE AMIP-II Reanalysis (Reanalysis-2) Bull Amer Meteor Soc 83(11) 1631-1643

Kottek M Grieser J Beck C Rudolf B Rubel F 2006 World map of the Koumlppen-Geiger climate classification updated Meteorologische Zeitschrift 15(3) 259-263

Lindsay R Wensnahan M Schweiger A Zhang J 2014 Evaluation of seven different atmospheric reanalysis products in the Arctic J Climate 27(7) 2588-2602

Liston GE Hiemstra CA 2011 The changing cryosphere Pan-Arctic snow trends (1979-2009) J Climate 24(21) 5691-5712

Litynski J 1988 Climat du Queacutebec drsquoapregraves la classification numeacuterique Carte de format 100 x 130 cm Eacuteditions Gamma

Mailhot A Talbot G Aubin P Bolduc S 2015 Eacutevaluation du potentiel des reacuteanalyses pour lrsquoestimation des intensiteacutes des preacutecipitations extrecircmes pour le nord queacutebeacutecois Institut National de la Recherche Scientifique Centre Eau Terre et Environnement (Rapport de recherche R1629) 95 p

Maraun D 2013 Bias Correction Quantile Mapping and Downscaling Revisiting the Inflation Issue J Climate 26(6) 2137-2143

McKenney DW Hutchinson MF Papadopol P Lawrence K Pedlar J Campbell K Milewska E Hopkinson RF Price D Owen T (2011) Customized spatial climate models for North America Bulletin of the American Meteorological Society 92(12) 1611-1622

MDDELCC 2014 Surveillance du Climat Ministegravere du Deacuteveloppement durable de lrsquoenvironnement et de la Lutte contre les changements climatiques (MDDELCC) Repeacutereacute agrave httpwwwmddelccgouvqccaclimatsurveillanceindexasp

Mesinger F DiMego G Kalnay E Mitchell K Shafran PC Ebisuzaki W Jović D Woollen J Rogers E Berbery EH Ek MB Fan Y Grumbine R Higgins W Li H Lin Y Manikin G Parrish D Shi W 2006 North American regional reanalysis Bulletin of the American Meteorological Society 87(3) 343-360

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 85

Mudryk LR Derksen C Kushner CJ Brown R 2015 Characterization of Northern Hemisphere Snow Water Equivalent Datasets 1981ndash2010 Journal of Climate 150904104833007 Repeacutereacute agrave httpjournalsametsocorgdoiabs101175JCLI-D-15-02291

Onogi K Tsutsui J Koide H Sakamoto M Kobayashi S Hatsushika H Matsumoto T Yamazaki N Kamahori H Takahashi K Kadokura S Wada K Kato K Oyama R Ose T Mannoji N Taira R 2007 The JRA-25 Reanalysis J Meteor Soc Japan 85 369-432

Ouranos (2015) Vers lrsquoadaptation Synthegravese des connaissances sur les changements climatiques au Queacutebec Partie 1 Eacutevolution climatique au Queacutebec Eacutedition 2015 Montreacuteal Queacutebec Ouranos 79 p

Overland JE Wang M 2005 The third Arctic climate pattern 1930s and early 2000s Geophys Res Letters 32(23) 1-4

Rapaic M Brown R Markovic M Chaumont D 2015 An Evaluation of Temperature and Precipitation Surface-Based and Reanalysis Datasets for the Canadian Arctic 1950ndash2010 Atmosphere-Ocean 53(3) 283-303

Rienecker MM Suarez MJ Gelaro R Todling R Bacmeister J Liu E Gosilovich MG Schubert SD Tacaks L Kim GK Bloom S Chen J Collins D Conaty A da Silva A Gu W Joiner J Koster RD Lucchesi R Molod A Owens T Pawson S Pegion P Redder CR Reichle R Robertson FR Ruddick AG Sienkiewicz M Woollen J 2011 MERRA NASAs Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications J Climate 24(14) 3624-3648

Saha S Shrinivas M PanH-L Wu X Wang J Nadiga S Tripp P Kistler R Woollen H Behringer D Liu H Stokes D Grumbine R Gayno G Wang J Hou Y-T Chuang H-Y Juang H-MH Sela J Iredell M Treadon R Kleist D Van Delst P Keyser D Derber J Ek M Meng J Wei H Yang Rongqian Lord Y van den Doll H Kumar A Wang W Long C Chelliah M Xue Y Huang B Schemm J-K Ebisuzaki W Lin R Xie P Chen M Zhou S Higgins W Zou C-Z Liu Q Chen Y Han Y Cucurull L Reynolds RW Rutledge G Goldberg M 2010 The NCEP climate forecast

system reanalysis Bull Am Meteor Soc 91(8) 1015‑1057

Schneider U Becker A Finger P Meyer-Christoffer A Ziese MRudolf B 2013 GPCCs new land surface precipitation climatology based on quality-controlled in situ data and its role in quantifying the global water cycle Theoretical and Applied Climatology 115(1-2) 15-40

Takala M Luojus K lliainen J Derksen C Lemmetyinen J Petri Kaumlrnauml J Koskinen J Bojkov B 2011 Estimating northern hemisphere snow water equivalent for climate research through assimilation of space-borne radiometer data and ground-based measurements Remote Sensing of Environment 115(12) 3517-3529

Thistle MEacute Caissie D 2013 Trends in air temperature total precipitation and streamflow characteristics in eastern Canada Canadian Technical Report of Fisheries and Aquatic Sciences 3018 Moncton New Brusnwick 109 p

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 86

Tivy A Howell SEL Alt B McCourt S Chagnon R Crocker G Carrieres T Yackel JJ 2011 Trends and variability in summer sea ice cover in the Canadian Arctic based on the Canadian Ice Service Digital Archive 1960ndash2008 and 1968ndash2008 J Geophys Research 116 C03007

Tranter M Jones HG 2001 The chemistry of snow Processes and nutrient cycling Dans Snow Ecology An interdisciplinary examination of snow-covered ecosystems Jones HG Pomeroy JW Walker DA Homan RW (dir) Cambridge Cambridge University Press 127-167

Uppala SM KÅllberg PW Simmons AJ Andrae U Da Costa Bechtold V Fiorino M Gibson JK Haseler J Hernandez A Kelly GA Li X Onogi K Saarinen S Sokka N Allan RP Andersson E Arpe K Balmaseda MA Beljaars ACM van de Berg L Bidlot J Bormann N Caires S Chevallier F Dethof A Fragosavac M Fisher M Fuentes M Hagemann S Hoacutelm E Hoskins BJ Isaksen L Hanssen PAEM Jenne R McNally AP Mahfouf J-F Morcrette J-J Rayner NA Saudnders RW Simon P Sterl A Trenberth KE Untch A Vasiljevic D Vitervo P Woollen J 2005 The ERA-40 re-analysis QJR Meteorol Soc 131 2961-3012

Vaughan DG Comiso JC Allison J Carrasco G Kaser R Kwok P Mote P Murray T Paul F Ren J Rignot E Solomina O Steffen K Zhang T 2013 Observations Cryosphere Dans Climate Change 2013 The physical Science Basis Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate change Stocker TF Qin D Plattner GK Tignor M Allen SK Boschung J Nauels A Xia Y Bex V Midgley PM (dir) United Kingdom et New York NY USA Cambridge University Press

Wan H Wang XL Swail VR 2010 Homogenization and Trend Analysis of Canadian Near-Surface Wind Speeds J Climate 23(5) 1209-1225

Willmott CJ Matsuura K 1995 Smart Interpolation of Annually Averaged Air Temperature in the United States J Appl Meteorol 34 2577-2586

Wong G Maraun D Vrac M Widmann M Eden JM Kent T 2014 Stochastic Model Output Statistics for Bias Correcting and Downscaling Precipitation Including Extremes J Climate 27(18) 6940-6959

Yue S Pilon P Phinney B 2003 Canadian streamflow trend detection impacts of serial and cross-correlation Hydrological Sciences J 48(1) 51-63

Zhang X Vincent LA Hogg WD Niitsoo A 2000 Temperature and precipitation trends in Canada during the 20th century Atmosphere-Ocean 38(3) 395-429

Zhang X Harvey KD Hogg WD Yuzyk TR 2001 Trends in Canadian streamflow Water Ress Res 37(4) 987-998

Page 12: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques

Projet 20043

Projet 20043 xii

Figure 25 Cartes du coefficient de la variabiliteacute temporelle des deacutebits annuels de 45 riviegraveres du Nord canadien pour (a) 1970ndash1990 (b) 1976ndash1996 (c) 1982ndash2002 et (d) 1970ndash2002 Les triangles pointant vers le haut (bas) indiquent une tendance positive (neacutegative) la taille des triangles indique lrsquoampleur du changement lorsque deacutetectable Les riviegraveres ameacutenageacutees par lrsquohomme (reacuteservoirs barrages diversion) sont indiqueacutees par des triangles vides 67

Figure 26 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses et aux stations 70

Figure 27 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations 72

Figure 28 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations 74

Figure 29 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 20 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations 75

Projet 20043

Projet 20043 xiii

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques observeacutees et interpoleacutees sur grille (tempeacuterature et preacutecipitation) 7

Tableau 2 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques de reacuteanalyses (tempeacuterature et preacutecipitation) 8

Tableau 3 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees interpoleacutees 9

Tableau 4 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees de reacuteanalyses 9

Tableau 5 Liste deacutefinition et formulation des indicateurs climatiques drsquointeacuterecirct 11

Tableau 6 Caracteacuteristiques sommaires de la classification de Litynski (tireacutees de Gerardin et McKenney 2001) 26

Tableau 7a Synthegravese des indicateurs climatiques agrave lrsquoeacutetude calculeacutes agrave partir des variables de tempeacuteratures et de preacutecipitations Les valeurs repreacutesentent la moyenne des quatre reacuteanalyses moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave de 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 lrsquoeacutecart-type de lrsquoensemble est donneacute entre parenthegraveses 38

Tableau 7 b Synthegravese des indicateurs climatiques relieacutes au couvert nival Les valeurs repreacutesentent la moyenne des jeux de donneacutees moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave du 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 Lrsquoeacutecart-type nrsquoest pas calculeacute eacutetant donneacute qursquoil nrsquoy a que deux jeux de donneacutees 40

Tableau 8 Liste et caracteacuteristiques des reacuteanalyses retenues 69

Tableau 9 Reacuteanalyse (ou paire de reacuteanalyses) offrant le meilleur accord avec les intensiteacutes aux stations apregraves post-traitement individuel (ou post-traitement par paire) 73

Projet 20043

Projet 20043 xiv

LISTE DES ABREacuteVIATIONS ET DES SIGLES

B2003 Brown 2003

CANGRD Canadian Gridded Temperature and Precipitation Anomalies

CFSR Climate Forecast System Reanalysis

CRU Climatic Research Unit

EC Environnement Canada

EEN Eacutequivalent en eau de la neige

ERA European ReAnalysis

GEV Generalized Extreme Value

GPCC Global Precipitation Climatology Centre

GPCP Global Precipitation Climatology Project

GISTEMP Goddard Institute for Space Studies Temperature Analysis

GlobSnow Global Snow Monitoring for Climate Research

HadCRU Hadley Center-Climatic Research Unit

JRA55 Japanese 55-year Reanalysis

MERRA Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications

MFFP Ministegravere des Forecircts de la Faune et des Parcs

MDDELCC Ministegravere du Deacuteveloppement durable de lrsquoEnvironnement et de la Lutte contre les Changements Climatiques

NARR North American Regional Reanalysis

NCEP National Centers for Environmental Prediction

NRCan Natural Resources Canda

20CR 20 th Century Reanalysis

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 1

CHAPITRE 1 INTRODUCTION

11 Mise en contexte

Le territoire nordique du Queacutebec possegravede un grand potentiel de deacuteveloppement

susceptible drsquoecirctre exploiteacute au cours des prochaines deacutecennies Pour bien encadrer ces

activiteacutes eacuteconomiques et les infrastructures qui les soutiennent il est important de

comprendre et caracteacuteriser le climat reacutegional actuel ainsi que son eacutevolution Ceci est aussi

primordial pour la protection de lrsquoenvironnement biophysique la peacuterenniteacute des

infrastructures existantes et lrsquoidentification des vulneacuterabiliteacutes socio-eacuteconomiques de la

reacutegion

Le changement du climat a deacutejagrave commenceacute agrave provoquer des impacts biophysiques

importants dans le nord du Queacutebec Une analyse approfondie de ces impacts est

preacutesenteacutee dans le livre publieacute par ArcticNet Le Nunavik et le Nunatsiavut de la science

aux politiques publiques (Allard et Lemay 2013) Par exemple un impact bien connu est

celui lieacute agrave la deacutegradation du pergeacutelisol et les conseacutequences pour les infrastructures (Allard

et Lemay 2013 chap6) La dynamique de la veacutegeacutetation est aussi en eacutevolution ceci devrait

se poursuivre dans le futur et entraicircner une augmentation de la couverture veacutegeacutetale et

de la hauteur drsquoespegraveces arbustives eacuterigeacutees (Allard et Lemay 2013 chap8) Les projections

climatiques futures suggegraverent la venue de nouveaux impacts par exemple lrsquoeacuterosion des

cocirctes associeacutee aux reacutegimes de tempecirctes qui provoquent une augmentation des risques

de surcotes les changements au reacutegime hydrologique avec une augmentation du deacutebit

annuel moyen (Guay et al 2015) ce qui pourrait entraicircner des impacts au niveau du

drainage dans les villages ainsi qursquoune augmentation des risques naturels

La modification de lrsquoenvironnement biophysique amplifie aussi les vulneacuterabiliteacutes socio-

eacuteconomiques les infrastructures existantes et agrave construire ont tregraves souvent un caractegravere

critique dans la reacutegion et leur deacutefaillance peut provoquer des conseacutequences graves pour

la population lrsquoaccegraves maritime accru gracircce au prolongement de la saison sans glace

pourrait exacerber des conflits drsquousage la gestion de lrsquoeau potable et des eaux useacutees

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 2

pourrait ecirctre complexifieacutee dans un contexte ougrave lrsquoenvironnement naturel change et

finalement le mode de vie et la culture des reacutesidents de la reacutegion tregraves deacutependants des

ressources et de lrsquoenvironnement naturel seront aussi affecteacutes

Lrsquoidentification et lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes lieacutees au climat de mecircme que la recherche

de solutions drsquoadaptation pour faire face agrave son changement requiegraverent des donneacutees sur

le climat reacutecent en premier lieu puis sur le climat futur Or pour caracteacuteriser le climat

reacutecent la disponibiliteacute de seacuteries de donneacutees drsquoobservations suffisamment longues et bien

reacuteparties sur le Queacutebec nordique srsquoavegravere un enjeu majeur En effet alors qursquoon peut

compter depuis longtemps sur un reacuteseau de stations meacuteteacuteorologiques relativement

dense dans le sud du Queacutebec celui du nord est peu dense et principalement localiseacute le

long de la cocircte (figure 1) Plusieurs projets de recherche sur le climat ont drsquoailleurs eacuteteacute

confronteacutes agrave ces lacunes Par exemple dans le livre drsquoArcticNet citeacute plus haut les analyses

climatiques des derniegraveres deacutecennies ont en grande partie eacuteteacute limiteacutees aux six stations

meacuteteacuteorologiques du reacuteseau drsquoEnvironnement Canada disponibles dans la reacutegion (Brown

et Lemay 2013)

Afin de pallier la rareteacute des observations dans la reacutegion nordique il est possible de

compter sur quelques jeux de donneacutees alternatifs soient les donneacutees interpoleacutees par

krigeage des stations existantes ainsi que les donneacutees de reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 3

Figure 1 Stations meacuteteacuteorologiques du reacuteseau drsquoEnvironnement Canada pour lesquelles des donneacutees sont disponibles pour plus de 20 ans incluant lrsquoanneacutee 2010

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 4

Le krigeage consiste agrave reacutegionaliser par interpolation spatiale une variable mesureacutee aux

stations meacuteteacuteorologiques par exemple la tempeacuterature en utilisant une autre variable

explicative par exemple lrsquoeacuteleacutevation La qualiteacute de ce type de donneacutees deacutepend du nombre

de stations meacuteteacuteorologiques et de le la qualiteacute de leurs donneacutees ainsi que de la meacutethode

drsquointerpolation Deux points sont importants ici Premiegraverement la reacutesolution spatiale de

ces types de donneacutees peut varier grandement reacutesultant en des grilles de quelques

kilomegravetres de cocircteacute agrave des centaines de kilomegravetres et il peut ecirctre difficile de trouver une

reacutesolution spatiale assez fine pour bien repreacutesenter le climat reacutegional Deuxiegravemement les

donneacutees sont disponibles sur diffeacuterentes eacutechelles de temps allant drsquoune base journaliegravere

agrave mensuelle La base mensuelle offre moins drsquoattrait puisqursquoelle limite la varieacuteteacute

drsquoindicateurs climatiques qui peuvent ecirctre estimeacutes plusieurs drsquoentre eux neacutecessitant des

donneacutees quotidiennes (par exemple cumul de degreacutes-jour longueur de saison de gel de

croissance etc)

La reacuteanalyse est une meacutethode qui consiste agrave combiner un modegravele de preacutevision

meacuteteacuteorologique et des observations existantes pour produire geacuteneacuteralement pour

lrsquoensemble du globe des archives drsquoun grand nombre de variables atmospheacuteriques et

oceacuteaniques sur des grilles agrave une reacutesolution temporelle de quelques heures pour plusieurs

deacutecennies du passeacute Ceci srsquoeffectue agrave lrsquoaide drsquoun modegravele de preacutevision meacuteteacuteorologique

ainsi qursquoun algorithme drsquoassimilation des donneacutees pour lesquels il importe de fixer des

reacutesolutions horizontale et verticale qui demeurent uniformes pour toute la peacuteriode

revisiteacutee De nouvelles sources drsquoobservations peuvent mecircme ecirctre inteacutegreacutees agrave la

proceacutedure ce qui permet drsquoameacuteliorer la repreacutesentation du climat Ce travail est

geacuteneacuteralement fait pour des peacuteriodes ougrave les reacuteseaux drsquoobservations sont varieacutes denses et

fiables Les reacuteanalyses offrent plusieurs avantages notamment elles peuvent couvrir

plusieurs deacutecennies elles sont souvent disponibles sur des reacutesolutions spatiales

relativement fines et avec des pas de temps journaliers (ou mecircme plus court)

Les donneacutees de reacuteanalyses diffegraverent entre elles sur plusieurs aspects Drsquoabord bien

qursquoelles integravegrent diffeacuterentes donneacutees drsquoobservations ces derniegraveres varient selon leur

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 5

provenance allant de radiosondages aeacuterologiques de stations meacuteteacuteorologiques de

surface de satellites de radars etc Leurs reacutesolutions tout comme leurs seacutelections

drsquoobservations varient eacutegalement Finalement les reacuteanalyses sont issues de modegraveles de

preacutevisions diffeacuterents qui nrsquoutilisent pas les mecircmes scheacutemas drsquoassimilation De maniegravere

geacuteneacuterale les variables pour lesquelles il nrsquoexiste pas drsquoobservations preacutesentent

potentiellement les plus grandes dispariteacutes car elles sont deacutetermineacutees uniquement par

le modegravele de preacutevision

Devant la disponibiliteacute des diffeacuterentes sources de donneacutees il est possible drsquoenvisager de

combiner les jeux de donneacutees afin de calculer une marge drsquoerreur autour du climat

nordique reacutecent et de le caracteacuteriser de maniegravere adeacutequate pour soutenir les analyses sur

les vulneacuterabiliteacutes les impacts et les strateacutegies drsquoadaptation aux changements climatiques

12 Objectifs

Le mandat drsquoOuranos pour ce projet eacutetait par conseacutequent centreacute sur la caracteacuterisation du

climat reacutecent sur le territoire nordique queacutebeacutecois au nord du 55e parallegravele en analysant

les jeux de donneacutees disponibles

Les objectifs speacutecifiques eacutetaient les suivants

1 Ameacuteliorer le niveau de connaissance du climat du Nunavik et de sa variabiliteacute

spatiale et temporelle

2 Produire des cartes et des tableaux synthegraveses du climat reacutecent pour diffeacuterents

indicateurs

3 Produire des cartes synthegraveses agrave fine eacutechelle exposant une seacutelection drsquoindicateurs

cleacutes

4 Identifier les zones ougrave les marges drsquoerreur sur la connaissance du climat reacutegional

sont les plus importantes

5 Eacutevaluer le potentiel des donneacutees alternatives (reacuteanalyses) pour lrsquoestimation des

quantiles de pluies extrecircmes

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 6

6 Fournir un eacutetat des connaissances sur drsquoautres variables drsquointeacuterecirct (reacutegime des

vents hydrologie et couvert de glace)

7 Proposer des recommandations pour des travaux subseacutequents

Il faut noter que tous les objectifs agrave lrsquoexception du cinquiegraveme eacutetaient sous la

responsabiliteacute du consortium Ouranos et sont abordeacutes en deacutetail dans le preacutesent rapport

Lrsquoobjectif drsquoeacutevaluer le potentiel des donneacutees alternatives (reacuteanalyses) pour lrsquoestimation

des quantiles de pluies extrecircmes eacutetait quant agrave lui confieacute agrave lrsquoeacutequipe de recherche drsquoAlain

Mailhot de lrsquoINRS-ETE Un compte-rendu des meacutethodes utiliseacutees et des principaux

reacutesultats est preacutesenteacute au chapitre 6 du preacutesent rapport alors que les informations plus

deacutetailleacutees font lrsquoobjet drsquoun document technique (Tome 1)

CHAPITRE 2 DONNEacuteES INDICATEURS CLIMATIQUES ET BIOCLIMATS

21 Donneacutees

Tel que mentionneacute plus haut un des principaux objectifs de ce projet eacutetait drsquoeacutevaluer la

possibiliteacute drsquoutiliser des jeux de donneacutees alternatifs soient les donneacutees de stations

meacuteteacuteorologiques interpoleacutees sur grilles ou les reacuteanalyses pour pallier au manque de

stations meacuteteacuteorologiques dans le nord queacutebeacutecois Plusieurs bases de donneacutees de

tempeacuteratures et de preacutecipitations offraient un potentiel elles sont preacutesenteacutees aux

tableaux 1 (donneacutees interpoleacutees sur grille) et 2 (reacuteanalyses) tandis que les tableaux 3 et

4 preacutesentent les jeux de donneacutees disponibles pour le couvert nival

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 7

Tableau 1 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques observeacutees et interpoleacutees sur grille (tempeacuterature et preacutecipitation)

Nom Peacuteriode Reacutesolution

spatiale Domaine Variables

Pas de temps

Reacutefeacuterences

CLIMATOLOGIE 1925-

preacutesent Observations Queacutebec

Tmax Tmin

Tmoy PCP Quotidien

MDDELCC 2014

CANGRD 1900-2010

50 km polaire steacutereacuteographi

que Canada

Tmoy

PCP Mensuel

Zhang et al 2000

CRU TS31 1901-

preacutesent 05deg lat-lon

global terrestre

Tmoy

PCP Mensuel

Harris et al 2013

Willmott-Matsuura

1900-2010

05deg lat-lon global

terrestre

Tmoy

PCP Mensuel

Willmott et Matsuura

1995

GPCC v6 1900-2010

05deg lat-lon global

terrestre PCP Mensuel

Schneider et al 2013

GPCP v2 1979-

preacutesent 25deg lat-lon global PCP Mensuel

Adler et al 2003

HadCRUT3v 1850-

preacutesent 5deg lat-lon global

Anomalie Tmoy

Mensuel Brohan et al

2006

CRUTEM4v 1850-

preacutesent 5deg lat-lon

global terrestre

Anomalie Tmoy

Mensuel Jones et al

2012

GISTEMP 1850-

preacutesent 1deg lat-lon global

Anomalie Tmoy

Mensuel Hansen et al

2010

NRCan 1950-2014

10 km Canada Tmoy

PCP Quotidien

Hutchinson et al 2009

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 8

Tableau 2 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees climatiques de reacuteanalyses (tempeacuterature et preacutecipitation)

Nom Peacuteriode Reacutesolution

spatiale Domaine Variables Reacutefeacuterences

NCEP2 1979-

preacutesent 25deg lat-lon Global TmoyPCP

Kanamitsu et al 2002

NARR 1979-

preacutesent 32 km

Ameacuterique du Nord

regional TmoyPCP

Mesinger et al 2006

MERRA 1979-

preacutesent 05deg lat

067deg lon Global TmoyPCP

Rienecker et al 2011

ERA-Interim 1979-

preacutesent 075deg lat-lon Global TmoyPCP

Dee et al 2011

ERA40 1958 -2002 125deg lat-lon Global TmoyPCP Uppala et al

2005

JRA25 1979-2007 125deg lat-lon Global TmoyPCP Onogi et al

2007

CFSR 1979-2009 ~38 km Global TmoyPCP Saha et al

2010

20CR 1871-2010 2deg lat-lon Global TmoyPCP Compo et al

2011

Note Tous ces jeux de donneacutees sont disponibles agrave un pas de temps quotidien

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 9

Tableau 3 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees interpoleacutees

Nom Peacuteriode Reacutesolution Domaine Pas de temps

Reacutefeacuterences

CLIMATOLOGIE 1965-2005 Observations Stations quotidien MDDELC 2014

B2003 1979-1997 30 km Ameacuterique du

nord quotidien

Brown et al 2003

GlobSnow 1979-2012 25 km Global quotidien Takala et al

2011

CMC snow depth analysis

1999-2012 30 km Heacutemisphegravere

nord quotidien

Brown et Brasnett 2010

Tableau 4 Liste et caracteacuteristiques des donneacutees du couvert nival provenant de donneacutees de reacuteanalyses

Nom Peacuteriode Reacutesolution Domaine Pas de temps Reacutefeacuterences

MERRA 1980-2012 75 km-

reacuteanalyse Global quotidien

Rienecker et al 2011

ERA-interim 1980-2012 75 km-

reacuteanalyse Global quotidien

Dee et al 2011

CFSR 1979-2009 ~38 km Global quotidien Saha et al 2010

NCEP reconstruction

1948-2004

50 km polaire

steacutereacuteographique

Queacutebec quotidien Brown 2010

Brown-Derksen 1979-2012 75 km

reacuteanalyse (ERA-interim)

Heacutemisphegravere nord (nord

du 30deg) quotidien

Brown et Derksen (2013)

Liston-Hiemstra 1979-2009 10 km x 10 km

Heacutemisphegravere nord (nord du 50degN)

quotidien Liston et Hiemstra

(2011)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 10

Il faut preacuteciser que les deux derniers jeux de donneacutees du tableau 4 (Brown-Derksen et

Liston-Hiemstra) diffegraverent des autres reacuteanalyses agrave lrsquoeacutetude car elles utilisent en fait une

reacuteanalyse afin de piloter un modegravele de neige La seacuterie Brown-Derksen utilise la reacuteanalyse

ERA-Interim comme pilote tandis que la seacuterie Liston-Hiemstra utilise MERRA

22 Indicateurs climatiques

La caracteacuterisation du climat au nord de 55deg est baseacutee sur les variables de tempeacuteratures

preacutecipitations et neige au sol auxquelles srsquoajoute un grand nombre drsquoindicateurs

climatiques calculeacutes agrave partir des trois variables de base Ces indicateurs permettent de

faire des liens entre le climat et des probleacutematiques appliqueacutees Notons qursquoune premiegravere

liste de variables et drsquoindicateurs a eacuteteacute eacutetablie dans la proposition de projet en

collaboration avec le MFFP et le comiteacute de suivi alors que de nouveaux indicateurs se

sont ajouteacutes en cours de projet Ces ajouts sont le fruit drsquoeacutechanges avec certains membres

du comiteacute de suivi et collaborateurs du projet Le tableau 5 preacutesente tous les indicateurs

agrave lrsquoeacutetude ainsi que leurs deacutefinitions et les formules utiliseacutees pour les calculer

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 11

Tableau 5 Liste deacutefinition et formulation des indicateurs climatiques drsquointeacuterecirct

Indicateur Deacutefinition Formule

Tempeacuterature moyenne annuelle

Moyenne annuelle des tempeacuteratures moyennes

quotidiennes

Tmoyann = N

TmoyN

i

j

Tmoyj Tempeacuterature moyenne de chaque journeacutee (j)

N Nombre de jours dans une anneacutee

Tempeacuterature moyenne mensuelle

Moyenne mensuelle des tempeacuteratures moyennes

quotidiennes

Tmoymois= Nmen

TmoyNmen

i

j

Tmoyj Tempeacuterature moyenne de chaque journeacutee (j)

Nmois Nombre de jours dans un mois

Deacutebut de la saison sans gel (printanier)

Le premier jour suivant lrsquohiver ougrave la tempeacuterature minimale quotidienne est infeacuterieure ou eacutegale agrave un seuil de

tempeacuterature geacutelive Tgel selon une moyenne mobile de 10 jours

DDGTgel = max jTminj le Tgel

Tgel =0 degC

Fin de la saison sans gel (automnal)

Le premier jour de lrsquoautomne ougrave la tempeacuterature minimale quotidienne est infeacuterieure ou eacutegale agrave un seuil de

tempeacuterature geacutelive Tgel selon une moyenne mobile de 10 jours

DPGTgel = min jTminj le Tgel

Tgel =0 degC

Longueur de la saison sans gel

Le nombre de jours entre le premier et le dernier gel de lrsquoanneacutee

(voir 2 deacutefinitions preacuteceacutedentes) selon un seuil Tgel

LSsgel = DPGTgel ndash DDGTgel

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 12

Nombre mensuel de gel-deacutegel

Les journeacutees avec un eacuteveacutenement de geldeacutegel sont celles ougrave la

tempeacuterature oscille autour de 0 ˚C en 24 heures Plus speacutecifiquement

un eacuteveacutenement quotidien de gel-deacutegel est observeacute lorsque Tmin de la journeacutee est infeacuterieure agrave 0 ˚C et Tmax de la mecircme journeacutee est supeacuterieure

agrave 0 ˚C

Gel-Deacutegelmois=

)C0()C01 (

iTneti

iTx

Nmois

Txi Tempeacuterature maximum quotidienne pour une peacuteriode de 24 heures

Tni Tempeacuterature minimum quotidienne pour une peacuteriode de 24 heures

i une journeacutee donneacutee

Nmois Nombre de jours dans un mois

Degreacutes jours de de gel et de deacutegel mensuel

Cumul du nombre de degreacutes au-dessus de 0 ˚C et cumul du nombre de degreacutes-jours au-dessous de 0 ˚C

DJDGmois=

Nmois

iTbaseiTmoy

10

DJGmois=

Nmois

iiTmoyTbase

10

Tmoyi Tempeacuterature moyenne du jour i

Tbase Tempeacuterature de base (0 degC)

i une journeacutee donneacutee

Nmois Nombre de jours dans un mois

Degreacutes-jours de croissance

Lrsquoeacutecart en degreacutes Celsius qui seacutepare la tempeacuterature moyenne

quotidienne drsquoune valeur de base de 5˚C Si la valeur est eacutegale ou

infeacuterieure agrave 5˚C la journeacutee agrave zeacutero degreacute-jour de croissance Les

valeurs quotidiennes de degreacute-jours sont cumuleacutees sur une base

annuelle

DJC = )365

15(

iTbaseiTmoyMas

DJC Le nombre total de degreacutes-jours de croissance par anneacutee

Tmoyi La tempeacuterature moyenne du jour i

Tbase La tempeacuterature de base de 5degC

i une journeacutee donneacutee

Deacutebut de la saison de croissance

La saison de croissance deacutebute lorsque la tempeacuterature

quotidienne moyenne est eacutegale ou supeacuterieure agrave 5 degC pendant 5 jours conseacutecutifs agrave partir du 1er mars

(Cette deacutefinition est utiliseacutee pour deacutefinir les bioclimats du Queacutebec)

DSC = min jTC5j gt 5 degC

1198791198625119895 = (119879119898119900119910(119895 minus 4) +119879119898119900119910(119895 minus 3) + 119879119898119900119910(119895 minus 2) +

119879119898119900119910(119895 minus 1) + 119879119898119900119910119895)5

j jour julien 60

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 13

TC5 tempeacuterature quotidienne au-dessus de 5degC

Fin de la saison de croissance

La saison de croissance se termine quand la tempeacuterature quotidienne

moyenne est infeacuterieure agrave -2 degC agrave partir du 1er aoucirct (Cette deacutefinition

est utiliseacutee pour deacutefinir les bioclimats du Queacutebec)

FSC = Fin de la saison de croissance

FSC = min kTk lt -2 degC

k jour julien 213

Longueur de la saison de croissance

Voir les deux deacutefinitions preacuteceacutedentes

LSC = DSC - FSC

LSC La longueur de la saison de croissance

DSC = Deacutebut de la saison de croissance

FSC = Fin de la saison de croissance

Peacuteriode ougrave la tempeacuterature oscille autour de 0 degC

Nombre de jours ougrave la tempeacuterature passe au-dessus et au-dessous de

zeacutero durant les peacuteriodes qui preacutecegravedent et qui suivent une

peacuteriode de gel en continu (soit agrave lrsquoautomne et au printemps) La peacuteriode de gel en continu est

deacutefinie comme la peacuteriode la longue de lrsquoanneacutee (juillet agrave juillet) ougrave une moyenne mobile de 30 jours des tempeacuteratures reste sous un seuil

de 0 degC

Automne

Automn0 = DGdcont - DPGTgel

Printemps

Print0 = DDGTgel - DGfcont

DPGTgel = Date du premier gel agrave lrsquoautomne

DDGTgel = Date du dernier gel au printemps

DGdcont = Date du deacutebut du gel en continu

DGfcont = Date de la fin du gel en continu

Tgel = 0 degC

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 14

Quantiteacute de preacutecipitations annuelles

Accumulation des preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui

tombent sous forme de pluie et de neige au courant drsquoune anneacutee

Ptotalesann = N

j

jPt

Ptj Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de pluie

et de neige

N le nombre total de jours dans une anneacutee

Quantiteacute de preacutecipitations mensuelles

Accumulations de preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui

tombent sous forme de pluie et de neige au courant drsquoun mois

Ptotalesmois = Nmen

j

jPt

Pti Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de pluie

et de neige

Nmois le nombre total de jours dans un mois

Quantiteacute de preacutecipitations liquides et solides mensuelles

Accumulations de preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui

tombent sous forme de pluie ou de neige au courant drsquoun mois

Pliquidemois = Nmen

j

jPl

Psolidemois = Nmen

j

jPs

Pli Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de pluie

Pli Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme de neige

Nmois le nombre total de jours dans un mois

Type de preacutecipitation (fraction neige)

Preacutecipitations quotidiennes (mm) annuelles totales qui tombent sous

forme de neige par rapport aux preacutecipitations quotidiennes (mm)

annuelles totales

Fractioneauneige =

N

j

j

N

j

j

Ptotales

Pneige

Ptotalesj Preacutecipitations quotidiennes totales en mm

Pneigej Preacutecipitations quotidiennes totales en mm qui tombent sous forme

de neige

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 15

N le nombre total de jours dans une anneacutee

Deacutebut du couvert de neige

Premier jour ougrave lrsquoeacutepaisseur de la neige accumuleacutee au sol est au-

dessus drsquoun seuil donneacute

DCneige = min jNsol gtNdeacutebut

Ndeacutebut 5 mm en EEN

Fin du couvert de neige

Premier jour ougrave lrsquoeacutepaisseur de la neige accumuleacutee au sol est en

dessous drsquoun seuil donneacute apregraves le 1er mars

FCneige = max jNsol ltNfin

Nfin 5 mm en EEN

Dureacutee du couvert de neige

Nombre de jours entre le deacutebut et la fin du couvert de neige

LDCneige = DCneige ndash FCneige

Maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige (EEN)

Lrsquoeacutequivalent en eau de lrsquoaccumulation maximale de neige

durant une anneacutee

EENmax = max(Pneige Densiteacuteneige)

Pneige = Preacutecipitations de neige

Densiteacuteneige = Densiteacute de la neige soit la masse de la neigevolume occupeacute

(souvent 10 aux stations)

22 Bioclimats

Une bonne information cartographique drsquoun territoire est un outil souvent indispensable

afin de proceacuteder agrave lrsquoameacutenagement de ce territoire et eacutevaluer ses capaciteacutes et sensibiliteacutes

eacutecologiques Au Queacutebec trois principales ressources sont disponibles agrave cette fin La

premiegravere est le cadre eacutecologique de reacutefeacuterence (CER) du ministegravere du Deacuteveloppement

durable de lrsquoEnvironnement et de la Lutte contre les changements climatiques

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 16

(MDDELCC) aussi communeacutement appeleacute le cadre eacutecologique du Queacutebec (CERQ1) Il srsquoagit

drsquoune classification cartographique fondeacutee principalement sur les formes de terrains sur

leur organisation spatiale et sur la configuration du reacuteseau hydrographique Ces variables

eacutecologiques sont dites permanentes crsquoest-agrave-dire qursquoelles ne changent pas ou tregraves peu

dans le temps La deuxiegraveme est le systegraveme hieacuterarchique de classification eacutecologique du

territoire du MFFP (httpswwwmffpgouvqccaforetsinventaireinventaire-zones-

cartejsp) Cette cartographie deacutetaille les diffeacuterentes zones de veacutegeacutetation du territoire

queacutebeacutecois

Une troisiegraveme ressource particuliegraverement utile pour la planification du territoire est la

cartographie des bioclimats du Queacutebec (Gerardin et McKenney 2001) Il existe plusieurs

classifications mondiales des bioclimats celle utiliseacutee au Queacutebec est baseacutee sur la meacutethode

de Litynski (1988) fondeacutee sur la tempeacuterature moyenne annuelle (C) les preacutecipitations

totales annuelles (mm) et la dureacutee de la saison de croissance (jours) Une seule

cartographie des bioclimats du Queacutebec a eacuteteacute effectueacutee jusqursquoici soit en 2001 par Gerardin

et McKenney2 Cet exercice reposait sur une interpolation spatiale de donneacutees

climatiques des stations meacuteteacuteorologiques du MDDELCC pour la peacuteriode 1966-1996

Gerardin et McKenney ont en premier lieu effectueacute une cateacutegorisation du climat

queacutebeacutecois baseacutee sur neuf variables climatiques reacutesultant en une classification en 15

reacutegions climatiques (figure 2) Agrave la suite de cette classification un regroupement a eacuteteacute

effectueacute agrave lrsquoaide de trois variables climatiques selon la classification mondiale de Litynski

reacutesultant en un deacutecompte final de 12 classes preacutesenteacutees en haut agrave gauche sur la figure 2

La reacutevision de la carte des bioclimats dans le cadre du preacutesent projet permettra non

seulement drsquoactualiser la classification avec une information climatique plus reacutecente

tenant compte de lrsquoeacutevolution du climat (1981-2010) mais aussi drsquoinclure de nouvelles

sources de donneacutees qui pourraient permettre de raffiner la distribution des bioclimats

1 Pour en savoir plus sur le CER voir le site httpwwwmddelccgouvqccabiodiversitecadre-ecologiquerapportscer_partie_1pdf 2 Pour en savoir plus sur la classification climatique du Queacutebec voir le site httpwwwmddelccgouvqccachangementsclassification

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 17

Quatre bioclimats sont identifieacutes pour la reacutegion agrave lrsquoeacutetude au nord du 55deg La zone la plus

au nord est caracteacuteriseacutee par des tempeacuteratures polaires (-94 agrave -60 degC) un reacutegime de

preacutecipitations semi-aride (250 agrave 469 mm) et une saison de croissance tregraves courte (90 agrave

119 jours) La zone la plus au sud du Nunavik est caracteacuteriseacutee par des tempeacuteratures

subpolaires froides (-59 agrave -15 degC) par des preacutecipitations modeacutereacutees (470 agrave 799 mm) et

par une saison de croissance tregraves courte (90 agrave 119 jours) La troisiegraveme zone qui se situe

dans la portion est de la zone drsquoeacutetude en bordure avec le Labrador est caracteacuteriseacutee par

des tempeacuteratures polaires (-94 agrave -60 degC) par un reacutegime de preacutecipitations modeacutereacutees (470

agrave 799 mm) et par une saison de croissance courte (120 agrave 149 jours)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 18

Figure 2 Classification climatique du Queacutebec tireacutee de Gerardin et McKenney (2001) Notez que bien que la carte preacutesente 15 classes ces classes ont eacuteteacute regroupeacutees en 12 reacutegions climatiques selon la classification mondiale de Litynski

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 19

CHAPITRE 3 MEacuteTHODOLOGIE

31 Peacuteriode seacutelectionneacutee pour le climat de reacutefeacuterence

La peacuteriode de temps retenue dans cette eacutetude pour deacutecrire le climat de reacutefeacuterence du

Nunavik va de 1981 agrave 2010 Ce choix deacutecoule en partie du fait que les donneacutees de

reacuteanalyses seacutelectionneacutees ne sont disponibles qursquoagrave compter de 1979 (tableau 2) De plus

cette peacuteriode repreacutesente lrsquohorizon temporel sur lequel les normales climatiques sont

maintenant calculeacutees selon les recommandations de lrsquoOrganisation Meacuteteacuteorologique

Mondiale (OMM) Elle est par exemple utiliseacutee par le MDDELCC pour cartographier les

normales climatiques du Queacutebec qui sont disponibles en ligne sur le site de surveillance

du climat (httpwwwmddelccgouvqccaclimatnormales )

32 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash tempeacuteratures et preacutecipitations

Le premier objectif de ce projet eacutetait drsquoeacutevaluer la pertinence et lrsquoutiliteacute des diffeacuterents jeux

de donneacutees disponibles sur la reacutegion du Nunavik Les jeux de donneacutees diffegraverent entre

autres par leurs reacutesolutions temporelles et spatiales et certaines drsquoentre elles pouvaient

srsquoaveacuterer moins inteacuteressantes pour une analyse du climat sur le nord du Queacutebec De plus

la repreacutesentativiteacute des donneacutees par rapport aux stations drsquoobservations nrsquoest pas

forceacutement eacutequivalente et elle se devait drsquoecirctre eacutevalueacutee agrave la piegravece La seacutelection finale des

jeux de donneacutees pour lrsquoanalyse et la cartographie des indicateurs srsquoest faite en deux

grandes eacutetapes

321 Reacutesolution et vintage des jeux de donneacutees

Premiegraverement les donneacutees sur des grilles ayant des tuiles de plus de 100 km de cocircteacute ont

eacuteteacute eacutelimineacutees puisqursquoune telle reacutesolution geacutenegravere seulement deux ou trois tuiles sur la

reacutegion agrave lrsquoeacutetude ce qui srsquoavegravere tregraves peu avantageux comparativement aux jeux de donneacutees

agrave plus fine reacutesolution Cette eacutetape a conduit agrave lrsquoeacutelimination des donneacutees interpoleacutees

suivantes GPCP v2 HadCRUT3v CRUTEM4v GISTEMP ainsi que des reacuteanalyses NCEP2 et

20CR Deuxiegravemement la seacuterie GPCCv6 qui nrsquooffre que des donneacutees de preacutecipitations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 20

mensuelles a aussi eacuteteacute retireacutee compte tenu du faible nombre drsquoindices climatiques

drsquointeacuterecirct pouvant ecirctre calculeacutes avec ces donneacutees

Suite agrave ce premier tri nous avons retrancheacute les donneacutees de reacuteanalyses provenant

drsquoanciennes versions Ce faisant la seacuterie NARR a eacuteteacute eacutelimineacutee car elle est maintenant

remplaceacutee par la seacuterie CFSR On note que le jeu de donneacutees NCEP2 deacutejagrave eacutelimineacute agrave cause

de sa reacutesolution spatiale est aussi doreacutenavant remplaceacute par CFSR Le jeu de donneacutees

ERA40 est aussi eacutelimineacute puisqursquoil repreacutesente une version anteacuterieure agrave la seacuterie ERA-Interim

et qursquoil offre une couverture de donneacutees plus discontinue ainsi qursquoune reacutesolution

grossiegravere lorsque compareacute agrave la version plus reacutecente (Rapaic et al 2015) Enfin le jeu de

donneacutees JRA25 a eacuteteacute remplaceacute par une version plus reacutecente soit JRA55

322 Validation avec les donneacutees aux stations

Lrsquoeacutetape finale de seacutelection des jeux de donneacutees consistait agrave valider chacun des jeux de

donneacutees avec les donneacutees aux stations meacuteteacuteorologiques du reacuteseau CLIMATOLOGIE du

MDDELCC

Pour cette comparaison des donneacutees quotidiennes de tempeacuteratures et de preacutecipitations

eacutetaient disponibles pour 46 stations (figure 3) Parmi cet ensemble les donneacutees de quatre

stations sont partageacutees avec Environnement Canada et sont utiliseacutees pour construire les

fichiers de donneacutees interpoleacutees (ex CANDGRD et NRCan) Par conseacutequent elles ne

peuvent pas ecirctre consideacutereacutees indeacutependantes de ces jeux de donneacutees et ecirctre utiliseacutees

comme critegravere de validation

Bien que les donneacutees quotidiennes de 42 stations meacuteteacuteorologiques demeuraient

disponibles plusieurs seacuteries nrsquoeacutetaient pas complegravetes et ne couvraient pas neacutecessairement

les mecircmes anneacutees Des critegraveres de seacutelection ont ducirc ecirctre imposeacutes afin de trouver des seacuteries

aux stations dites laquovalidesraquo Le premier critegravere consistait agrave conserver uniquement les

anneacutees ayant moins de 20 de donneacutees manquantes pour une peacuteriode drsquoenregistrement

annuelle Ensuite une seacuterie valide a eacuteteacute deacutefinie comme une seacuterie ayant au moins dix

anneacutees valides qursquoelles soient conseacutecutives ou non et qui recoupaient les anneacutees

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 21

disponibles pour les diffeacuterents jeux de donneacutees Le but eacutetait de maximiser le nombre de

seacuteries aux stations qui pouvait ecirctre utiliseacute pour la validation La reacutesultante est donc un

ensemble de stations ayant des seacuteries valides speacutecifiques agrave chacun des jeux de donneacutees

interpoleacutees et de reacuteanalyses En effet le nombre de seacuteries valides nrsquoest pas

neacutecessairement le mecircme pour chacune des stations et il diffegravere aussi deacutependamment du

jeu de donneacutees avec lequel les seacuteries valides sont compareacutees

Une fois les seacuteries valides obtenues elles ont eacuteteacute compareacutees au point de grille le plus pregraves

pour chacun des jeux de donneacutees alternatives Trois indicateurs couramment utiliseacutes pour

comparer des donneacutees de stations agrave des donneacutees alternatives ont eacuteteacute calculeacutes Le premier

est le coefficient de correacutelation (r) le deuxiegraveme est lrsquoerreur quadratique moyenne (Root

Mean Square Error RMSE) et le troisiegraveme est lrsquoeacutecart-type normaliseacute soit lrsquoeacutecart-type du

jeu de donneacutees diviseacute par lrsquoeacutecart-type des donneacutees stations (σjeuσstation) Les

comparaisons sont faites agrave partir des valeurs de tempeacuteratures et de preacutecipitations

mensuelles moyennes

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 22

Figure 3 Distribution des 46 stations du reacuteseau MDDELCC disponibles dans la reacutegion agrave lrsquoeacutetude Seules les stations indeacutependantes en vert sont utiliseacutees pour la validation

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 23

33 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash couvert de neige

Lrsquoanalyse des bases de donneacutees du couvert nival nrsquoa pas suivi exactement la mecircme

meacutethodologie que celle utiliseacutee pour les donneacutees de tempeacuteratures et de preacutecipitations

Le premier tri baseacute sur la reacutesolution spatiale et temporelle des jeux de donneacutees est resteacute

le mecircme Ce processus a permis drsquoeacuteliminer la seacuterie NCEP disponible sur une grille de

200 km De plus les seacuteries B2003 HQ et CMC (snow depth analysis) ont eacuteteacute eacutelimineacutees ducirc

au manque de donneacutees sur la peacuteriode de reacutefeacuterence agrave lrsquoeacutetude

Lrsquoeacutetape consistant agrave comparer les jeux de donneacutees sur grille aux donneacutees aux stations nrsquoa

pas eacuteteacute effectueacutee pour le couvert de neige car il a eacuteteacute deacutemontreacute que ce dernier est

beaucoup trop heacuteteacuterogegravene sur le territoire (Mudryk et al 2015) Autrement dit une

valeur agrave une station ne peut repreacutesenter adeacutequatement une valeur moyenneacutee sur un

point de grille car lrsquoaccumulation de neige peut varier de faccedilon tregraves importante sur

quelques megravetres La validation des donneacutees sur grille devrait ainsi reposer sur plusieurs

mesures agrave lrsquointeacuterieur drsquoun point de grille chose impossible dans le cas preacutesent

De plus dix stations de reacuteseau du MDDELCC offraient des donneacutees de neige sur le

territoire agrave lrsquoeacutetude Par contre de ces dix stations seulement deux stations avaient des

seacuteries disponibles qui 1) correspondaient aux mecircmes anneacutees que celles disponibles dans

les jeux de donneacutees Liston-Hiemstra et Brown-Derksen et 2) remplissaient les critegraveres de

donneacutees valides eacutetablies soit de conserver uniquement les anneacutees ayant moins de 20

de donneacutees manquantes pour une peacuteriode drsquoenregistrement annuelle et de deacutefinir une

seacuterie valide comme ayant au moins dix anneacutees valides Il eacutetait par conseacutequent tregraves difficile

de valider les jeux de donneacutees avec les donneacutees aux stations

Mudryk et al (2015) propose cependant une autre approche adopteacutee ici qui consiste agrave

comparer les reacuteanalyses entre elles afin drsquoeacutevaluer leurs similitudes et les eacutecarts entre leurs

valeurs respectives Ceci permet drsquoeacuteliminer les reacuteanalyses qui preacutesentent des eacutecarts trop

importants face aux autres On obtient au final un ensemble de jeux de donneacutees pouvant

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 24

ecirctre utiliseacute pour caracteacuteriser la neige sur le territoire Il faut toutefois noter que faute

drsquoobservations terrains suffisantes lrsquoaccord entre les jeux de donneacutees ne veut pas

forceacutement dire qursquoils repreacutesentent plus adeacutequatement la reacutealiteacute

La comparaison entre les jeux de donneacutees conserveacutes de la liste drsquoorigine (GlobSnow

MERRA ERA-Interim CFSR Brown-Derksen et Liston-Hiemstra) a eacuteteacute effectueacutee en

analysant les seacuteries temporelles annuelles des quatre indicateurs climatiques relieacutes agrave la

neige choisis pour ce projet soit lrsquoeacutequivalent en eau de la neige le deacutebut la fin et la dureacutee

de lrsquoenneigement Les seacuteries temporelles de ces variables sont compareacutees pour les

diffeacuterentes reacutegions bioclimatiques identifieacutees agrave travers ce projet (voir sections 35 et 44)

Lrsquoagreacutegation spatiale des donneacutees a eacuteteacute faite parce que la qualiteacute des bases de donneacutees

de neige est tregraves heacuteteacuterogegravene dans le nord Il faut rappeler que les reacuteanalyses assimilent

les donneacutees aux stations et que celles-ci sont tregraves rares sur lrsquoextrecircme nord du territoire

(voir section 11) En analysant les jeux de donneacutees par bioclimats il nous eacutetait possible

de mieux eacutevaluer lrsquoampleur de ce problegraveme

34 Formats de preacutesentation des indicateurs climatiques

341 Cartographie

Un des livrables principaux de ce projet eacutetait la production de cartes pour les indicateurs

climatiques drsquointeacuterecirct Lrsquointerpolation des indicateurs a eacuteteacute faite sur une grille commune

de 50 km un compromis adeacutequat entre les reacutesolutions des jeux de donneacutees retenus

Suite agrave une consultation aupregraves des membres du comiteacute de suivi du projet il a eacuteteacute deacutecideacute

que les cartes preacutesenteraient les moyennes des jeux de donneacutees seacutelectionneacutes Afin

drsquoillustrer les marges drsquoerreur autour de la moyenne nous preacutesentons aussi des cartes

des eacutecarts-types entre les jeux de donneacutees Il faut noter que lrsquoajout des cartes drsquoeacutecarts-

types a fait lrsquoobjet de nombreuses discussions avec le comiteacute de suivi Il est clair que cette

information peut paraicirctre complexe par contre il nous apparaissait primordial de

preacutesenter les divergences entre les jeux de donneacutees afin de bien appreacutecier lrsquoincertitude

associeacutee aux cartes produites

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 25

Les cartes ont eacuteteacute preacutepareacutees selon les recommandations de la direction geacuteneacuterale de

lrsquoinformation geacuteographique du Ministegravere de lrsquoEacutenergie et des Ressources naturelles

(MERN) Toutes les donneacutees ayant servi agrave produire les cartes du projet ont eacuteteacute transfeacutereacutees

au MFFP ainsi qursquoau MERN sous forme de fichiers SIG

342 Tableau synthegravese et seacuteries temporelles

En compleacutement aux cartes produites dans le projet un tableau synthegravese ainsi que des

figures preacutesentant les valeurs annuelles des variables et indicateurs climatiques ont eacuteteacute

preacutepareacutes Le tableau synthegravese collige les reacutesultats de tous les indicateurs pour lrsquoensemble

de la reacutegion agrave lrsquoeacutetude et donne une vue drsquoensemble du climat de lrsquohorizon 1981-2020 au

nord du 55deg Pour chaque indice climatique le tableau preacutesente une moyenne des jeux

de donneacutees seacutelectionneacutes ainsi que lrsquoeacutecart-type entre les jeux de donneacutees Quant aux

figures elles illustrent les valeurs annuelles des indicateurs climatiques moyenneacutees sur la

reacutegion agrave lrsquoeacutetude et ce pour chaque jeu de donneacutees moyenneacutees Ces figures permettent

drsquoappreacutecier la variabiliteacute interannuelle ainsi que lrsquoeacutevolution des indicateurs dans le temps

35 Distribution des bioclimats

La distribution des bioclimats est revue par le preacutesent projet afin de tenir compte des

donneacutees climatiques plus reacutecentes et permettant potentiellement de mieux caracteacuteriser

les patrons spatiaux du climat nordique queacutebeacutecois Bien qursquoune autre classification

climatique mondiale aurait pu ecirctre utiliseacutee pour revoir la distribution des bioclimats du

Queacutebec soit celle de Koumlppen-Geiger (par exemple Kottek et al 2006) il a eacuteteacute jugeacute plus

pertinent de revoir les bioclimats du Queacutebec en utilisant la classification de Litynski

utiliseacutee par Gerardin et McKenney (2001) (figure 2) Cette derniegravere offre lrsquoavantage de

tenir compte de variables de type plus biologique ou eacutecologique comme la longueur de la

saison de croissance un eacuteleacutement jugeacute important dans la planification territoriale De plus

la conservation de la meacutethode anteacuterieure permettra de comparer plus facilement la

nouvelle distribution avec la preacuteceacutedente

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 26

La meacutethodologie adopteacutee par Litynski (1988) est fondeacutee sur trois variables et indicateurs

climatiques soit la tempeacuterature moyenne annuelle les preacutecipitations totales annuelles

et la longueur de la saison de croissance Les cateacutegories utiliseacutes sont les mecircmes que celles

preacutesenteacutees agrave la figure 2 et repris au tableau 6

Les bases de donneacutees utiliseacutees sont celles deacutecrites agrave la section 31 La cartographie

individuelle des trois variables drsquointeacuterecirct est reacutealiseacutee sur une grille de 50 km de cocircteacute (tel

qursquoexpliqueacute agrave la section 341) Une classe de tempeacuterature de preacutecipitation et de saison

de croissance est ensuite attribueacutee agrave chaque point de grille selon les valeurs preacutesenteacutees

au tableau 6

Tableau 6 Caracteacuteristiques sommaires de la classification de Litynski (tireacutees de Gerardin et McKenney 2001)

Tempeacuterature (C) Preacutecipitation (mm) Saison de croissance (jours)

P polaire -94 agrave -60 SA semi-aride 250 agrave 469 TC tregraves courte

90 agrave 119

SpF subpolaire froide

-59 agrave -15 M modeacutereacutee 470 agrave 799 C courte 120 agrave 149

Sp subpolaire -14 agrave 19 SH subhumide

800 agrave 1359 M moyenne 150 agrave 179

SpD subpolaire douce

20 agrave 45 H humide gt1360 L longue 180 agrave 209

M modeacutereacutee 46 agrave 66

CHAPITRE 4 REacuteSULTATS

41 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash tempeacuteratures et preacutecipitations

Les figures 4 et 5 preacutesentent les reacutesultats de validation entre les donneacutees aux stations du

MDDELCC et les jeux de donneacutees alternatives Chaque ligne de couleur repreacutesente la

comparaison entre une seacuterie valide drsquoune station indeacutependante et la seacuterie du point de

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 27

grille le plus pregraves tireacute du jeu de donneacutees alternatives les lignes noires repreacutesentent la

combinaison parfaite (correacutelation de 1 RMSE de 0 et eacutecart-type normaliseacute de 1)

Pour les tempeacuteratures mensuelles moyennes (figure 4) les comparaisons entre les huit

jeux de donneacutees soit interpoleacutees ou de reacuteanalyses sont sensiblement similaires En effet

plusieurs lignes de couleurs se retrouvent tregraves pregraves (sinon par-dessus) la ligne noire de

correacutelation parfaite Il nrsquoy a que quelques stations ougrave les erreurs (RMSE) sont plus eacuteleveacutees

les correacutelations sont plus faibles et lrsquoeacutecart-type normaliseacute est plus petit (une indication

que le jeu de donneacutees sous-estime la variance) ou plus grand (une indication que le jeu

de donneacutees surestime la variance) Toutefois il faut noter que le nombre de stations

indeacutependantes ayant des seacuteries valides pour cette variable est tregraves faible il varie entre

n=6 et n=8

Pour les preacutecipitations mensuelles moyennes (figure 5) les similitudes entre les donneacutees

aux stations du MDDELCC et les jeux de donneacutees alternatives sont moins eacuteleveacutees tel que

le montrent les plus faibles correacutelations les plus grandes erreurs RMSE et le plus grand

nombre drsquoeacutecarts normaliseacutes qui diffegravere de 1 Ceci nrsquoest pas tregraves surprenant eacutetant donneacute

que les preacutecipitations preacutesentent geacuteneacuteralement une plus grande variabiliteacute spatiale que

les tempeacuteratures En drsquoautres mots la similitude entre les preacutecipitations agrave une station et

les preacutecipitations moyenneacutees sur une tuile relativement grande ne peut pas ecirctre tregraves

eacuteleveacutee Les quatre jeux de donneacutees interpoleacutees preacutesentent de plus grandes variations

dans les valeurs RMSE que les quatre reacuteanalyses Ces variations plus importantes

suggegraverent que pour certaines stations les valeurs interpoleacutees sont bonnes (similaires aux

valeurs observeacutees) tandis que pour drsquoautres elles sont mauvaises (diffeacuterentes des valeurs

observeacutees) Drsquoun autre cocircteacute les RMSE des jeux des reacuteanalyses preacutesentent de plus faibles

variations une indication que la similitude entre les donneacutees aux stations et les points de

grille est toujours sensiblement la mecircme

Plusieurs points sont agrave consideacuterer afin de seacutelectionner les jeux de donneacutees

Premiegraverement la figure 4 indique qursquoen geacuteneacuteral les jeux de donneacutees interpoleacutees et les

reacuteanalyses repreacutesentent tregraves bien les tempeacuteratures observeacutees Il nrsquoest pas possible agrave

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 28

partir de cette analyse de favoriser ou drsquoeacuteliminer un jeu de donneacutees de lrsquoensemble Par

contre la validation sur les preacutecipitations reacutevegravele que les reacuteanalyses offrent un certain

avantage eacutetant donneacute leur plus grande similitude avec les donneacutees de stations

indeacutependantes (figure 5) De plus il faut consideacuterer que la grande majoriteacute des

indicateurs drsquointeacuterecirct (sauf les tempeacuteratures et preacutecipitations mensuelles tableau 5)

requiegraverent des donneacutees climatiques quotidiennes pour leur calcul Or trois des jeux de

donneacutees interpoleacutees soit CANGRD CRU TS31 et Willmott-Matsuura nrsquooffrent que des

donneacutees mensuelles Consideacuterant de surcroicirct la faible performance de ces jeux de

donneacutees lorsqursquoon les compare aux stations indeacutependantes il a eacuteteacute deacutecideacute drsquoeacuteliminer ces

jeux de donneacutees mecircme pour la caracteacuterisation des tempeacuteratures et des preacutecipitations

mensuelles Lrsquoinclusion ou non du jeu de donneacutees RNCan eacutetait plus incertain et lrsquoopinion

du comiteacute de suivi a eacuteteacute sondeacutee lors drsquoune reacuteunion en date du 11 juin 2015 Il a alors eacuteteacute

deacutecideacute drsquoeacuteliminer cette seacuterie eacutetant donneacute entre autres sa faible performance avec les

preacutecipitations et de ne conserver que les quatre reacuteanalyses pour bacirctir le climat de

reacutefeacuterence pour ce projet

42 Seacutelection des jeux de donneacutees ndash couvert de neige

La comparaison entre les reacuteanalyses disponibles pour le couvert de neige a eacuteteacute effectueacutee

pour les reacutegions bioclimatiques identifieacutees agrave la figure 21 Nous preacutesentons ici les reacutesultats

des quatre plus grandes reacutegions sur le territoire agrave lrsquoeacutetude bien que toutes les analyses

soient disponibles dans le tome 2 du rapport

Les figures 6 agrave 9 preacutesentent une comparaison entre les seacuteries temporelles de sept

reacuteanalyses en termes du maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige (EEN) ainsi que du

deacutebut de la fin et de la dureacutee de lrsquoenneigement On remarque premiegraverement un plus

grand consensus entre les bases de donneacutees pour lrsquoeacutequivalent en eau de la neige et pour

le deacutebut de la peacuteriode drsquoenneigement que pour la fin et la dureacutee de lrsquoenneigement et ce

pour toutes les reacutegions On note aussi que le choix final drsquoun jeu de donneacutees sur la neige

baseacute sur lrsquoanalyse de ces courbes nrsquoest pas simple Sans donneacutees drsquoobservations il est en

effet tregraves difficile de faire une validation Par conseacutequent il faut comprendre que le choix

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 29

de conserver ou drsquoeacuteliminer lrsquoune ou lrsquoautre des bases de donneacutees srsquoest fait parfois de

faccedilon quelque peu subjective avec lrsquoappui de Ross Brown un expert sur ce sujet

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 30

Figure 4 Validation des donneacutees alternatives de tempeacuteratures mensuelles moyennes avec les donneacutees aux stations du MDDELCC Le lsquonrsquo indique le nombre de seacuteries observeacutees valides pour chaque jeu de donneacutees alternatives

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 31

Figure 5 Validation des donneacutees alternatives de preacutecipitations mensuelles moyennes avec les donneacutees aux stations du MDDELCC Le lsquonrsquo indique le nombre de seacuteries observeacutees valides pour chaque jeu de donneacutees alternatives

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 32

La premiegravere base de donneacutees agrave ecirctre eacutelimineacutee est la base ERA-Interim qui nrsquooffre aucune

variabiliteacute dans le maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige particuliegraverement pour les

reacutegions plus au nord En drsquoautres mots cette reacuteanalyse produit essentiellement la mecircme

valeur en EEN pour chacune des anneacutees entre 1981 et 2010 La base de donneacutees CFSR est

aussi eacutecarteacutee de la liste eacutetant donneacute lrsquouniformiteacute et la faiblesse des valeurs drsquoEEN qursquoelle

produit Une troisiegraveme seacuterie agrave ecirctre eacutelimineacutee est JRA55 car les valeurs de EEN produites

pour les 15 premiegraveres anneacutees agrave lrsquoeacutetude sont beaucoup trop eacuteleveacutees particuliegraverement

pour les 2 reacutegions les plus au nord La base de donneacutees GlobSnow est aussi retrancheacutee

parce qursquoelle ne reproduit pas adeacutequatement le deacutebut de lrsquoenneigement reacutesultant en des

valeurs aberrantes de la dureacutee du couvert de neige Ce problegraveme avait deacutejagrave eacuteteacute identifieacute

par Takala et al (2011) au Canada

Ces choix ont donc conduit agrave un ensemble de trois bases de donneacutees du couvert de neige

soit MERRA Liston-Hiemstra et Brown-Derksen Cependant tel que preacuteciseacute agrave la

section 21 la base de donneacutees Liston-Hiemstra utilise les donneacutees MERRA afin de piloter

un modegravele de neige il eacutetait donc reacutepeacutetitif drsquoinclure les deux jeux de donneacutees drsquoautant

plus que lrsquoeacutetude de Liston et Hiemstra (2011) suggegravere que les valeurs de leur modegravele de

neige sont beaucoup plus reacutealistes que celles de MERRA

Par conseacutequent seules les bases de donneacutees Liston-Hiemstra et Brown-Derksen sont

retenues pour produire les cartes de couvert de neige sur le territoire Dans ce cas au lieu

de preacutesenter la moyenne des deux seacuteries et les eacutecarts-types nous preacutesenterons plutocirct les

deux jeux de donneacutees seacutepareacutement

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 33

Figure 6 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion au nord approximativement du 59deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 34

Figure 7 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 58deg et 59deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 35

Figure 8 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 56deg et 58deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 36

Figure 9 Comparaison de lrsquoeacutevolution de quatre variables de neige (eacutequivalent en eau de la neige deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement) entre sept reacuteanalyses disponibles pour la reacutegion entre le 55deg et 56deg Le bioclimat correspond agrave cette reacutegion est preacutesenteacute agrave la figure 21

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 37

43 Description du climat du passeacute reacutecent au Nunavik

La section qui suit preacutesente un reacutesumeacute de lrsquoanalyse des indicateurs climatiques qui ont

eacuteteacute calculeacutes agrave lrsquoaide des donneacutees alternatives seacutelectionneacutees Le tableau 5 permet de

constater qursquoun grand nombre drsquoindicateurs climatiques sont agrave lrsquoeacutetude et de surcroicirct

plusieurs drsquoentre eux doivent ecirctre preacutesenteacutes sur une base mensuelle La cartographie de

tous ces indicateurs a conduit agrave la production drsquoun total de 121 cartes auxquelles

srsquoajoutent des figures preacutesentant les seacuteries temporelles Eacutetant donneacute qursquoil ne serait pas

utile de deacutecrire ici toutes ces figures la section qui suit preacutesente une synthegravese des

reacutesultats Les tableaux 7a et 7 b preacutesenteacutes offrent drsquoabord un sommaire de tous les

indicateurs climatiques puis les figures 10 agrave 20 preacutesentent la distribution spatiale des trois

indicateurs utiliseacutes pour lrsquoanalyse des bioclimats soit les tempeacuteratures annuelles les

preacutecipitations annuelles et longueur de la saison de croissance ainsi que les degreacutes-jours

de croissance et quelques indices relieacutes au couvert de neige Lrsquoensemble des cartes et

figures produites pour ce projet sont disponibles dans le Tome 2 qui accompagne le

preacutesent rapport

Rappelons que toutes les donneacutees ayant servi agrave produire les cartes preacutesenteacutees dans cette

section et dans le Tome 2 ont eacuteteacute transfeacutereacutees au MFFP ainsi qursquoau MERN sous forme de

fichiers SIG

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 38

Tableau 7a Synthegravese des indicateurs climatiques agrave lrsquoeacutetude calculeacutes agrave partir des variables de tempeacuteratures et de preacutecipitations Les valeurs repreacutesentent la moyenne des quatre reacuteanalyses moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave de 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 lrsquoeacutecart-type de lrsquoensemble est donneacute entre parenthegraveses

Peacuteriode Tempeacuteratures moyennes (degC)

Nombre de cycles de gel-

deacutegel

Degreacutes-jours de gel

Degreacutes-jours de deacutegel

Degreacutes-jours de croissance

Annuel -54 (plusmn02) 580 (plusmn36) 30649 (plusmn992) 11957 (plusmn405) 5666 (plusmn284)

Janvier -245 (plusmn07) 01 (plusmn01) 7501 (plusmn180) 00 (plusmn00) 00 (plusmn00)

Feacutevrier -235 (plusmn04) 04 (plusmn01) 6483 (plusmn170) 01 (plusmn01) 00 (plusmn00)

Mars -172 (plusmn05) 16 (plusmn04) 5125 (plusmn218) 04 (plusmn04) 00 (plusmn00)

Avril -80 (plusmn05) 77 (plusmn17) 2337 (plusmn190) 59 (plusmn40) 04 (plusmn03)

Mai 01 (plusmn02) 147 (plusmn12) 619 (plusmn41) 754 (plusmn70) 246 (plusmn26)

Juin 72 (plusmn04) 81 (plusmn05) 21 (plusmn07) 2295 (plusmn96) 1070 (plusmn52)

Juillet 113 (plusmn03) 04 (plusmn01) 00 (plusmn00) 3582 (plusmn82) 2058 (plusmn80)

Aoucirct 102 (plusmn03) 05 (plusmn01) 00 (plusmn00) 3242 (plusmn114) 1720 (plusmn109)

Septembre 52 (plusmn01) 72 (plusmn06) 23 (plusmn04) 1662 (plusmn88) 530 (plusmn59)

Octobre -09 (plusmn04) 133 (plusmn04) 586 (plusmn93) 344 (plusmn56) 38 (plusmn12)

Novembre -83 (plusmn09) 34 (plusmn07) 2503 (plusmn262) 14 (plusmn07) 00 (plusmn00)

Deacutecembre -177 (plusmn09) 06 (plusmn02) 5452 (plusmn262) 01 (plusmn01) 00 (plusmn00)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 39

Peacuteriode Preacutecipitations totales (mm)

Preacutecipitations liquides (mm)

Preacutecipitations solides (mm)

Fraction de neige

Annuel 7506 (plusmn1316) 4330 (plusmn568) 3176 (plusmn790) 420 (plusmn36)

Janvier 330 (plusmn67) 00 (plusmn00) 330 (plusmn67) 999 (plusmn01)

Feacutevrier 281 (plusmn58) 02 (plusmn01) 279 (plusmn58) 995 (plusmn03)

Mars 387 (plusmn92) 08 (plusmn05) 380 (plusmn93) 978 (plusmn15)

Avril 455 (plusmn137) 62 (plusmn28) 394 (plusmn135) 865 (plusmn71)

Mai 583 (plusmn130) 307 (plusmn52) 276 (plusmn88) 460 (plusmn59)

Juin 729 (plusmn80) 692 (plusmn60) 37 (plusmn21) 48 (plusmn23)

Juillet 853 (plusmn83) 852 (plusmn83) 01 (plusmn01) 01 (plusmn01)

Aoucirct 933 (plusmn117) 932 (plusmn117) 00 (plusmn00) 00 (plusmn00)

Septembre 1022 (plusmn153) 974 (plusmn146) 49 (plusmn14) 47 (plusmn12)

Octobre 819 (plusmn154) 445 (plusmn93) 375 (plusmn82) 464 (plusmn57)

Novembre 668 (plusmn156) 51 (plusmn21) 617 (plusmn149) 922 (plusmn35)

Deacutecembre 446 (plusmn100) 06 (plusmn03) 40 (plusmn100) 990 (plusmn07)

Saison de croissance

Saison sans gel

Peacuteriode ougrave la tempeacuterature

oscille autour de 0 degC agrave lrsquoautomne

Peacuteriode ougrave la tempeacuterature

oscille autour de 0 degC agrave au

printemps

Deacutebut 08-Juin (plusmn19) 07-Juin (plusmn11) 01-Oct (plusmn14) 29-Avr (plusmn17)

Fin 10-Oct (plusmn19) 01-Oct (plusmn14) 26-Oct (plusmn15) 07-Juin (plusmn11)

Longueur (jours)

1242 (plusmn16) 1160 (plusmn12) 263 (plusmn07) 400 (plusmn21)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 40

Tableau 7 b Synthegravese des indicateurs climatiques relieacutes au couvert nival Les valeurs repreacutesentent la moyenne des jeux de donneacutees moyenneacutees sur tout le territoire au-delagrave du 55deg pour la peacuteriode 1981-2010 Lrsquoeacutecart-type nrsquoest pas calculeacute eacutetant donneacute qursquoil nrsquoy a que deux jeux de donneacutees

Liston-Hiemstra Brown-Dersken

Max ENN 2621 1642

Deacutebut 24-sept 28-sept

Fin 31-mai 09-juin

Longueur (jours)

2507 2554

431 Tempeacuterature annuelle moyenne

La tempeacuterature annuelle moyenne (figure 10) preacutesente un gradient nord-sud dans toutes

les reacuteanalyses avec des tempeacuteratures de lrsquoordre de -8 agrave -10 degC au nord du Nunavik et de

-2 agrave -4 degC au sud du territoire Les eacutecarts-types inter-reacuteanalyses sont geacuteneacuteralement tregraves

faibles sur lrsquoensemble du territoire une indication que les quatre reacuteanalyses preacutesentent

un consensus entre elles Lrsquoeacutecart-type tend toutefois agrave augmenter agrave proximiteacute des cocirctes

Le gradient de tempeacuterature et les faibles valeurs drsquoeacutecart-type inter-reacuteanalyses sont

geacuteneacuteraliseacutes aux valeurs de tempeacuteratures pour les douze mois de lrsquoanneacutee (Tome 2)

Lrsquoeacutevolution des tempeacuteratures moyennes (figure 11) montre une tendance geacuteneacuterale agrave la

hausse pour les tempeacuteratures annuelles et mensuelles sur le Nunavik entre 1981 et 2010

Tandis que certains mois preacutesentent une diminution des tempeacuteratures entre 1981 et

1990 par exemple pour le mois de feacutevrier tous les mois preacutesentent une augmentation

marqueacutee agrave partir de 1990

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 41

Figure 10 Le panneau du haut preacutesente la moyenne des tempeacuteratures moyennes annuelles (degC) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 42

Figure 11 Lrsquoeacutevolution des tempeacuteratures moyennes annuelles et mensuelles (degC) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 43

432 Preacutecipitations totales annuelles

Les preacutecipitations totales annuelles (figure 12) preacutesentent un gradient similaire aux

tempeacuteratures avec des valeurs plus eacuteleveacutees au sud de lrsquoordre de pregraves de 1000 mm et

de 450-500 mm au nord Les eacutecarts-types sont geacuteneacuteralement plus importants sur

lrsquoensemble du territoire mais particuliegraverement aux abords des Baies James et drsquoHudson

Ces variations entre les quatre reacuteanalyses ne sont pas tregraves surprenantes eacutetant donneacute la

plus grande variabiliteacute spatiale des preacutecipitations et la difficulteacute agrave simuler cette variable

lorsque compareacutee aux tempeacuteratures Ce gradient sud-nord des preacutecipitations totales est

geacuteneacuteraliseacute aux douze mois de lrsquoanneacutee (Tome 2) On note que les preacutecipitations totales

sont plus abondantes durant les mois drsquoeacuteteacute et drsquoautomne que durant les mois drsquohiver et

de printemps (Tome 2)

En ce qui a trait agrave lrsquoeacutevolution des preacutecipitations totales la figure 13 suggegravere une

augmentation des preacutecipitations annuelles sur lrsquoensemble du territoire pour la

peacuteriode 1981-2010 Il faut noter par contre que tel que discuteacute plus haut les valeurs

obtenues par les quatre reacuteanalyses divergent beaucoup plus que pour les tempeacuteratures

avec un eacutecart drsquoenviron 300 mm annuellement entre les deux reacuteanalyses les plus

diffeacuterentes Les tendances des valeurs mensuelles de preacutecipitations sont quant agrave elles plus

partageacutees avec certains mois affichant des augmentations tel que les mois de juillet agrave

deacutecembre tandis que les autres mois preacutesentent des changements plus variables entre

1981-2010

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 44

Figure 12 Le panneau du haut preacutesente la moyenne des preacutecipitations totales annuelles (mm) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 45

Figure 13 Lrsquoeacutevolution des preacutecipitations totales annuelles et mensuelles (mm) selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 46

433 Longueur de la saison de croissance

La figure 14 illustre que la longueur de la saison de croissance atteint des valeurs plus

importantes au sud-est pregraves de la Baie James soit drsquoenviron 160 agrave 170 jours tandis que

la saison est beaucoup plus courte au nord avec des valeurs de lrsquoordre de 80 agrave 90 jours

Les eacutecarts-types sont faibles sur la majoriteacute du territoire sauf sur le pourtour de la baie

drsquoUngava ougrave les reacuteanalyses ne srsquoentendent pas aussi bien sur la longueur de la saison de

croissance

En ce qui concerne le deacutebut de la saison de croissance il survient environ 70 jours plus

tocirct dans le sud que dans le nord (figure 15) tandis que la fin peut arriver jusqursquoagrave environ

50 jours plus tard dans le sud qursquoau nord (figure 16)

La figure 17 illustre clairement lrsquoallongement de la saison de croissance sur le territoire

entre 1981 et 2010 (panneau du haut) ainsi que le devancement du deacutebut de la saison

(panneau du centre) et sa fin plus tardive (panneau du bas)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 47

Figure 14 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la longueur de la saison de croissance (jours) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2020 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 48

Figure 15 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date du deacutebut de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 49

Figure 16 Le panneau du haut preacutesente la moyenne de la date de la fin de la saison de croissance (jours juliens) calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 50

Figure 17 Lrsquoeacutevolution de la longueur du deacutebut et de la fin de la saison de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 51

434 Degreacutes-jours de croissance

La figure 18 illustre que le nombre de degreacutes-jours de croissance est plus important au

sud-est pregraves de la Baie James soit drsquoenviron 1600 agrave 2000 degreacutes-jours tandis que ce

nombre est beaucoup plus faible au nord avec des valeurs de lrsquoordre de 400 agrave 600 Les

eacutecarts-types sont faibles sur la majoriteacute du territoire sauf pour certains points de grille sur

le pourtour de la baie drsquoUngava ougrave les reacuteanalyses ne srsquoentendent pas aussi bien

Le nombre de degreacutes-jours de croissance augmente entre 1981 et 2010 sur une base

annuelle largement relieacute agrave des augmentations au printemps et en eacuteteacute (figure 19) On

remarque pour les mois drsquohiver une seule reacuteanalyse (ERA-Interim) donne des valeurs ce

qui peut influencer les eacutecarts-types preacutesenteacutes agrave la figure 18

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 52

Figure 18 Le panneau du haut preacutesente la moyenne du nombre annuel de degreacutes-jours de croissance calculeacutee agrave partir de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) pour la peacuteriode 1981-2010 Le panneau du bas preacutesente lrsquoeacutecart-type entre les quatre reacuteanalyses

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 53

Figure 19 Lrsquoeacutevolution du nombre de degreacutes-jours annuel de de croissance selon chacune des quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) moyenneacutee pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 54

435 Couvert de neige

La figure 20 preacutesente le maximum drsquoeacutequivalent en eau de la neige (EEN mm) pour les

deux bases de donneacutees retenues On note premiegraverement des eacutecarts importants entre les

deux jeux de donneacutees un point bien illustreacute agrave la figure 22 La seacuterie Liston-Hiemstra

preacutesente des valeurs plus eacuteleveacutees et plus heacuteteacuterogegravenes sur le territoire avec des valeurs

entre 122-150 et 501-800 mm tandis que Brown-Derksen preacutesente des valeurs allant de

122-150 agrave 251-300 mm Par contre les deux deacutemontrent des taux drsquoEEN plus importants

dans la reacutegion montagneuse aux abords de Terre-Neuve-et-Labrador Ces diffeacuterences

limitent la confiance qui peut ecirctre accordeacutee agrave lrsquoune ou lrsquoautre de ces bases de donneacutees

Cependant lrsquoanalyse des preacutecipitations solides annuelles preacutesenteacutees dans le Tome 2

(figure A102) selon les quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFSR JRA55 MERRA) ajoute une

information compleacutementaire qui peut srsquoaveacuterer utile En effet cette figure suggegravere que les

preacutecipitations solides annuelles sur le territoire sont de lrsquoordre drsquoenviron 200 agrave 300 mm

sauf sur la reacutegion montagneuse agrave lrsquoest ougrave les valeurs peuvent atteindre 450 mm Ces

valeurs se rapprochent davantage de la base de donneacutees de Liston et Hiemstra que de

celles de Brown et Derksen

Les indicateurs lieacutes au deacutebut fin et dureacutee de lrsquoenneigement sont quant agrave elles plus

similaires entre les deux jeux de donneacutees (figures 21 et 22) une bonne indication qursquoil est

plus facile de preacutedire la preacutesence ou non de neige que la quantiteacute de neige en cas de

preacutesence

La figure 22 suggegravere que lrsquoeacutequivalent en eau de la neige a peu changeacute entre 1981 et 2010

tandis que la dureacutee du couvert nival a diminueacute Ce pheacutenomegravene est principalement lieacute agrave

une fin drsquoenneigement plus preacutecoce et moins agrave un deacutebut plus tardif

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 55

Figure 20 Le maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige (mm) calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 56

Figure 21 La dureacutee du couvert de neige (seuil de 1 mm) calculeacutee agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra (panneau du haut) et de Brown-Derksen (panneau du bas) pour la peacuteriode 1981-2010 La base de donneacutees Liston et Hiemstra ne couvre pas tout le territoire au nord du 55deg

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 57

Figure 22 Lrsquoeacutevolution du maximum annuel de lrsquoeacutequivalent en eau de la neige du deacutebut de la fin et de la dureacutee de lrsquoenneigement calculeacute agrave partir des donneacutees de Liston-Hiemstra et de Brown-Derksen moyenneacutes pour lrsquoensemble du territoire agrave lrsquoeacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 58

44 Bioclimats

Lrsquoanalyse des bioclimats baseacutee sur lrsquoensemble de donneacutees de reacuteanalyses seacutelectionneacutees

pour la peacuteriode 1981-2010 (figure 23) offre un portrait passablement diffeacuterent de celui

preacutesenteacute en 2001 par Gerardin et McKenney qui eacutetait quant agrave lui baseacute sur des donneacutees

drsquoobservations aux stations pour la peacuteriode 1966 agrave 1996 (chapitre 2)

Premiegraverement le niveau de raffinement de la nouvelle classification est plus eacuteleveacute ce qui

nrsquoest pas surprenant eacutetant donneacute que la premiegravere classification eacutetait baseacutee sur des

donneacutees de stations situeacutees principalement au sud du 50deg (Gerardin et McKenney 2001)

Par conseacutequent les donneacutees sur grille des reacuteanalyses offrent une information climatique

plus deacutetailleacutee sur le nord du Queacutebec

La figure 23 preacutesente sept cateacutegories pour la reacutegion au nord du 55deg (on note que les 2

autres cateacutegories preacutesenteacutees sur cette figure deacutecrivent une reacutegion au sud de la reacutegion agrave

lrsquoeacutetude) comparativement agrave quatre cateacutegories dans la classification originale Les grandes

reacutegions bioclimatiques sont sensiblement les mecircmes mais les nouvelles cateacutegories aident

agrave deacutecrire avec plus de preacutecision certains eacuteleacutements climatiques et topographiques

importants

Pour les tempeacuteratures annuelles moyennes le gradient nord-sud est sensiblement le

mecircme que sur la carte drsquoorigine avec une reacutegion subpolaire froide (-59 agrave -15 degC) plus au

sud et une reacutegion polaire (-94 agrave -60 degC) plus au nord Par contre la zone polaire est moins

eacutetendue comparativement agrave celle de Gerardin et McKenney tandis que la zone subpolaire

a pris de lrsquoexpansion au nord On note aussi une zone de tempeacuterature plus froide agrave la

limite ouest du territoire qui borde Terre-Neuve-et-Labrador Cette zone longe plusieurs

monts importants tels le Mont Iberville le Mont Jacques-Rousseau ainsi que les Collines

Hadegraves

Le gradient nord-sud est aussi preacutesent en termes de longueur de la saison de croissance

qui passe de courte au sud (120 agrave 149 jours) agrave tregraves courte au nord (90 agrave 119 jours) Un

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 59

gradient de court agrave tregraves court est aussi preacutesent agrave la frontiegravere de Terre-Neuve-et-Labrador

ougrave il y a un important gradient drsquoeacuteleacutevation

Le gradient de preacutecipitation preacutesente quant agrave lui une zone subhumide au sud caracteacuteriseacutee

par des preacutecipitations totales plus abondantes (800 agrave 1359 mm) tandis que la reacutegion plus

au nord est repreacutesenteacutee par des preacutecipitations modeacutereacutees (470 agrave 799 mm) Ces

preacutecipitations sont plus importantes que sur la carte drsquoorigine qui preacutesentait une zone

modeacutereacutee au sud et semi-aride au nord

Ce portrait des bioclimats deacutenote que les conditions sont particuliegraverement difficiles dans

le Nord queacutebeacutecois En effet environ 50 du territoire au nord du 55deg est compris dans

une zone consideacutereacutee polaire en termes de tempeacuterature ougrave la saison de croissance est

tregraves courte et ougrave les preacutecipitations sont modeacutereacutees

Ce nouveau redeacutecoupage des zones bioclimatiques pourrait influencer la reacutepartition des

zones de veacutegeacutetation du Queacutebec que le MPFP est aussi en processus de revoir

(httpswwwmffpgouvqccaforetsinventaireinventaire-zones-cartejsp)

Preacutesentement le territoire au nord du 55e parallegravele regroupe trois grandes zones soit le

domaine de la toundra forestiegravere (du 55e au 58e) le domaine de la toundra arctique

arbustive (du 58e au 61e) et le domaine de la toundra arctique herbaceacutee (au nord du 61e)

On note que ces trois zones sont caracteacuteriseacutees par une veacutegeacutetation de type arbustive et

que la limite nord de la plupart des arbres de la forecirct boreacuteale (sapin baumier pin gris) se

situe entre le 52e et 55e parallegravele mis agrave part pour lrsquoeacutepinette noire qui quant agrave elle est

preacutesente mais de faccedilon limiteacutee dans la toundra forestiegravere Lrsquoanalyse du climat de

reacutefeacuterence ainsi que la nouvelle cartographie des bioclimats laissent preacutesager que les zones

de veacutegeacutetation seraient appeleacutees agrave se deacuteplacer vers le nord

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 60

Figure 23 Classification des bioclimats eacutetablie sur la moyenne climatique de quatre reacuteanalyses (ERA-Interim CFRS JRA55 MERRA) disponibles sur une grille de 50 km La classification suit les critegraveres eacutetablis par Litynski tels que preacutesenteacutes dans Gerardin et McKenney (2001)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 61

CHAPITRE 5 EacuteTAT DES CONNAISSANCES DrsquoAUTRES VARIABLES CLIMATIQUES

Le chapitre 5 preacutesente un eacutetat des connaissances tireacute de la litteacuterature pour trois

indicateurs importants pour le Nord queacutebeacutecois soit le vent les glaces marines et le

reacutegime hydrique Ces indicateurs de par le manque de donneacutees disponibles ou de leur

plus grande complexiteacute nrsquoont pas fait pas partie de la liste drsquoindicateurs prioriseacutes pour le

projet En effet leur eacutevaluation aurait requis une analyse plus approfondie et trop longue

pour ce projet Toutefois il a eacuteteacute possible de tirer profit de la revue de litteacuterature reacutealiseacutee

reacutecemment pour la publication de la Synthegravese des connaissances sur les changements

climatiques au Queacutebec (Ouranos 2015)

51 Les vents

Les vents pregraves de la surface sont mesureacutes aux stations meacuteteacuteorologiques par des

aneacutemomegravetres situeacutes agrave 10 megravetres de hauteur Malheureusement la faible densiteacute des

reacuteseaux au Queacutebec limite grandement la compreacutehension de cette variable complexe

Puisque le vent est grandement influenceacute par des processus tregraves locaux le vent mesureacute

nrsquoest repreacutesentatif que des environs immeacutediats de la station ce qui en complique

lrsquointerpolation pour des fins de cartographie et drsquoanalyse agrave moins drsquoavoir un reacuteseau de

stations drsquoune tregraves grande densiteacute Par ailleurs les observations de vent sont tregraves

sensibles aux changements survenus dans les types drsquoaneacutemomegravetres agrave la hauteur agrave

laquelle ils ont eacuteteacute installeacutes (qui nrsquoa pas toujours eacuteteacute de 10 m) au deacuteplacement des

stations ainsi qursquoaux changements de lrsquoenvironnement autour de la station comme la

croissance ou la disparition de la forecirct et lrsquourbanisation Crsquoest pourquoi lrsquoeacutetude du vent

doit impeacuterativement se faire sur des donneacutees homogeacuteneacuteiseacutees

Des statistiques agrave long terme de la vitesse du vent ont eacuteteacute obtenues au moyen de stations

meacuteteacuteorologiques canadiennes sur la peacuteriode 1953-2006 par Wan et al (2010) apregraves en

avoir compleacuteteacute lrsquohomogeacuteneacuteisation De ces stations treize se situent dans des aeacuteroports

du Queacutebec (Val-DrsquoOr Rouyn Sept-Icircles Bagotville St-Hubert Montreacuteal (Pierre-Elliot-

Trudeau) Schefferville Kuujjuaq Queacutebec (Jean-Lesage) Roberval Baie-Comeau

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 62

Kuujjuarapik et Mont-Joli) Lrsquoanalyse de Wan et al (2010) nous apprend que les moyennes

saisonniegraveres de la vitesse de vent pour la peacuteriode 1953-2006 se situent entre 10 et

20 kmh Les seules stations faisant exception sont Mont-Joli en hiver et Kuujjuarapik en

automne pour lesquelles les moyennes saisonniegraveres excegravedent 20 kmh On constate que

la vitesse moyenne des vents pour la grande majoriteacute des stations varie tregraves peu drsquoune

saison agrave lrsquoautre On peut en dire autant de la variation interannuelle de la moyenne

saisonniegravere du vent Pour la majoriteacute des stations la variabiliteacute interannuelle se situe en

deccedilagrave de 5 kmh peu importe la saison Toutefois quelques stations nordiques se

comportent diffeacuteremment Agrave Kuujjuarapik Kuujjuaq Schefferville et Mont-Joli les

moyennes hivernales et automnales fluctuent drsquoune anneacutee agrave lrsquoautre de 5 agrave 10 kmh

tandis que la variabiliteacute excegravede 10 kmh en eacuteteacute agrave Kuujjuarapik Les tendances observeacutees

ont aussi eacuteteacute calculeacutees par Wan et al (2010) qui remarquent une tendance agrave la diminution

de la vitesse moyenne des vents pour la majoriteacute des stations tout au long de lrsquoanneacutee

entre 1953 et 2006 Par contre quelques stations deacuterogent de ce constat geacuteneacuteral et

preacutesentent de faibles tendances agrave lrsquoaugmentation de la vitesse du vent Encore une fois

crsquoest le cas pour les stations nordiques de Schefferville (hiver printemps et automne) de

Kuujjuaq et de Kuujjuarapik en hiver et finalement de Val-DrsquoOr et de Baie-Comeau en

automne

Bien qursquoutiles pour dresser un portrait sommaire du vent dans le nord les analyses agrave long

terme et sur de grandes eacutechelles spatiales peuvent masquer certains comportements

importants du vent notamment en termes de pointes de vent extrecircmes Ces eacuteveacutenements

sont particuliegraverement importants pour les infrastructures du nord et se meacuteritent drsquoecirctre

mieux eacutetudieacutes Un enjeu difficile agrave aborder eacutetant donneacute lrsquoaspect tregraves local du vent En

effet puisque les pointes de vent ne surviennent pas neacutecessairement au point de stations

il est difficile de bien les caracteacuteriser Par contre des informations plus qualitatives ou

ponctuelles peuvent servir agrave mieux comprendre lrsquoimportance des pics de vents sur ce

territoire Par exemple un article dans le Nunatsiaq News relate des eacuteveacutenements

extrecircmes agrave Salluit ougrave des vents de plus de 140 kmh ont eacuteteacute enregistreacutes le 19 novembre

2015 Plusieurs toitures de reacutesidences ont eacuteteacute arracheacutees lors ce cet eacuteveacutenement Un

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 63

avertissement de pointes de vent importantes pouvant atteindre 106 kmh eacutetait eacutemis

pour cette reacutegion pendant quelques jours Cet eacuteveacutenement illustre bien que la force des

vents dans le nord peut avoir des conseacutequences tregraves importantes

52 Glaces marines

Les glaces marines sont une composante importante de la cryosphegravere qui joue un rocircle

significatif sur le climat terrestre agrave travers son influence sur lrsquoeacutenergie le cycle de lrsquoeau la

productiviteacute primaire les eacutechanges gazeux ainsi que le niveau des mers Les glaces de

lrsquoArctique peuvent perdurer pendant plusieurs anneacutees et srsquoaccumulent agrave la base avec le

gel de lrsquoeau de mer Les glaces saisonniegraveres nrsquoatteignent geacuteneacuteralement pas plus de 2

megravetres drsquoeacutepaisseur tandis que les glaces qui ont plus drsquoun an peuvent atteindre plusieurs

megravetres drsquoeacutepaisseur Les glaces marines sont sensibles agrave plusieurs facteurs tels que la

tempeacuterature de lrsquoair la tempeacuterature des oceacuteans le vent et les courants marins

Lrsquoinfluence des changements de tempeacuterature sur les glaces de mer fait en sorte que

celles-ci forment lrsquoune des signatures les plus visibles des changements climatiques

(Vaughan et al 2013)

Depuis le deacuteploiement drsquoun systegraveme drsquoimagerie satellitaire agrave micro-ondes passives en

1979 il est possible drsquoavoir une estimation de lrsquoeacutetendue des glaces marines avec une

reacutesolution temporelle infeacuterieure agrave une journeacutee Ces trente-quatre anneacutees de donneacutees

montrent tout drsquoabord que le couvert annuel de la glace arctique a diminueacute drsquoenviron

de 35 agrave 41 par deacutecennie de 1979 agrave aujourdrsquohui (Vaughan et al 2013) Cette diminution

est plus rapide en eacuteteacute et en automne mais le couvert a neacuteanmoins diminueacute agrave chaque

saison De plus malgreacute la tendance eacutevidente agrave la baisse agrave partir des anneacutees 1970 on

observe la preacutesence drsquoune forte variabiliteacute interannuelle dans lrsquoeacutetendue de glace Dans le

centre de lrsquoArctique (excluant la mer du Groenland) les couverts de la glace peacuterenne

(glace qui perdure un eacuteteacute) et de la glace pluriannuelle (glace qui dure plusieurs eacuteteacutes) ont

aussi diminueacute durant ces mecircmes anneacutees drsquoenviron 115 et de 135 par deacutecennie

respectivement (Vaughan et al 2013) Enfin lrsquoeacutepaisseur de la glace hivernale a diminueacute

en moyenne de 06 m par deacutecennie sur le bassin de lrsquoArctique pendant la peacuteriode 1980 agrave

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 64

2008 ce qui indique que le volume de glace est aussi agrave la baisse Ces donneacutees drsquoeacutepaisseur

des glaces proviennent de plusieurs techniques telles que lrsquoutilisation des sonars sous-

marins drsquoaltimeacutetrie satellitaire et de la deacutetection eacutelectromagneacutetique Pour les endroits

ougrave une diminution de lrsquoeacutepaisseur de la glace est enregistreacutee on note une augmentation

de la vitesse de la deacuterive des glaces (Vaughan et al 2013)

Des eacutetudes reacutecentes sur la baie drsquoHudson et la mer du Labrador montrent aussi le deacuteclin

de lrsquoeacutetendue des glaces marines sur ce territoire pendant les 50 derniegraveres anneacutees

(Derksen et al 2012 Tivy et al 2011) Plus speacutecifiquement on note que lrsquoeacutetendue des

glaces dans la baie drsquoHudson a diminueacute de 6 agrave 15 par deacutecennie tandis que la reacutegion du

Labrador a perdu pregraves de 17 de ses glaces drsquoeacuteteacute au courant de la peacuteriode 1968-2010

(figure 24 tireacutee de Derksen et al 2012) La perte totale du couvert de glace et par

conseacutequent lrsquoapparition de lrsquoeau libre en septembre sur plusieurs reacutegions autour du

Queacutebec sont similaires aux reacutesultats observeacutes dans lrsquooceacutean Arctique

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 65

Figure 24 Reacuteduction du couvert de glace ( par deacutecennie) pour la peacuteriode 1968-2010 dans lrsquoarctique canadien Seulement les tendances statistiquement significatives (α=005) sont montreacutees Adapteacutee de Derksen et al 2012

53 Reacutegime hydrique

La premiegravere constatation pour le reacutegime hydrique est le manque de ressources

disponibles afin de pouvoir dresser un portrait fiable sur le nord du Queacutebec

Premiegraverement le nombre de stations de jaugeage pour mesurer le deacutebit des riviegraveres au

Nunavik soit agrave travers le Centre drsquoexpertise hydrique du Queacutebec (CEHQ) ou

Environnement Canada demeure faible Deuxiegravemement peu de chercheurs semblent

srsquoecirctre inteacuteresseacutes au reacutegime hydrique du nord queacutebeacutecois faisant en sorte que la litteacuterature

nrsquoest pas tregraves abondante pour cette reacutegion Il est facile drsquoimaginer que ce deuxiegraveme point

deacutecoule du premier il est difficile de bacirctir des analyses solides quand le manque de

donneacutees est si criant

Toutefois il est possible de preacutesenter ici certaines tendances du reacutegime hydrique du nord

queacutebeacutecois en grande partie gracircce aux eacutetudes meneacutees par Stephen Deacutery (de lrsquoUniversiteacute

du nord de la Colombie-Britannique) En reacutesumeacute ses travaux montrent que bien que les

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 66

deacutebits annuels vers lrsquoArctique ne preacutesentent pas de tendances significatives entre 1964

et 2003 des tendances agrave la baisse sont observeacutees pour les riviegraveres se deacuteversant dans les

Baies James drsquoHudson drsquoUngava entre 1964 et 2000 (Deacutery et Wood 2005 Deacutery et al

2005) Par contre en incluant des donneacutees plus reacutecentes les reacutesultats suggegraverent une

augmentation des deacutebits entre les anneacutees 1980 et 2007 (Deacutery et al 2009) Un exemple de

variations observeacutees selon la peacuteriode agrave lrsquoeacutetude est preacutesenteacute agrave la figure 25 qui illustre les

tendances dans les variations annuelles des deacutebits de plusieurs riviegraveres du nord canadien

sur diffeacuterentes peacuteriodes temporelles On remarque par exemple que la peacuteriode 1982-

2002 preacutesente davantage de tendances agrave la hausse aux abords de la baie James que les

trois autres peacuteriodes agrave lrsquoeacutetude Cette figure illustre aussi un problegraveme important soit que

les seacuteries hydromeacutetriques ne sont pas toujours en continu et que comme crsquoest le cas pour

les stations meacuteteacuteorologiques plusieurs stations de jaugeage ont eacuteteacute fermeacutees au fil du

temps On remarque entre autres que sur le nord queacutebeacutecois plusieurs points

disparaissent quand les peacuteriodes drsquoanalyses incluent les anneacutees apregraves 1990 (figure 25)

Drsquoautres eacutetudes rapportent aussi des changements dans le reacutegime hydrique du nord

queacutebeacutecois dans le passeacute reacutecent Par exemple Thistle et Cassie (2013) ont analyseacute les

donneacutees hydromeacutetriques obtenues du Centre drsquoexpertise hydrique du Queacutebec (CEHQ)

afin de deacutetecter des tendances des deacutebits de riviegraveres pour la peacuteriode 1950-2009 dont

quatre stations de jaugeage agrave lrsquointeacuterieur du territoire agrave lrsquoeacutetude ici (Grande riviegravere de la

Baleine 5524 et -7699 Lac des Loups Marins 5645 et -7422 Aux Meacutelegravezes 5768 et -

6962 Agrave la Baleine 5789 et -6760) Leurs reacutesultats suggegraverent une faible baisse des deacutebits

annuels moyens entre 1950-2009 sans changement significatif entre 1980-2009 tandis

que la saisonnaliteacute des deacutebits extrecircmes nrsquoa pas changeacute de faccedilon significative pendant

lrsquoune ou lrsquoautre de ces deux peacuteriodes Des eacutetudes baseacutees sur des donneacutees hydromeacutetriques

drsquoEnvironnement Canada (Canadian Reference Hydrometric Basin Network) ougrave le

nombre de stations est extrecircmement faible au Nunavik abondent dans le mecircme sens

avec de tregraves faibles diminutions ou pas de changement sur cette reacutegion pour des peacuteriodes

similaires (Zhang et al 2001 Yue et al 2003)

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 67

Figure 25 Cartes du coefficient de la variabiliteacute temporelle des deacutebits annuels de 45 riviegraveres du Nord canadien pour (a) 1970ndash1990 (b) 1976ndash1996 (c) 1982ndash2002 et (d) 1970ndash2002 Les triangles pointant vers le haut (bas) indiquent une tendance positive (neacutegative) la taille des triangles indique lrsquoampleur du changement lorsque deacutetectable Les riviegraveres ameacutenageacutees par lrsquohomme (reacuteservoirs barrages diversion) sont indiqueacutees par des triangles vides

Les meacutecanismes responsables de ces variations dans le temps sont mal compris

Toutefois il semble que les deacutebits des riviegraveres du nord canadien soient influenceacutes en

partie par des changements des patrons de circulation atmospheacuterique notamment par

lrsquooscillation Arctique (Deacutery et Wood 2004 Overland et Wang 2005 Deacutery et al 2009) Une

eacutevaluation robuste de la relation entre le reacutegime hydrique et ce pheacutenomegravene requiert de

longues seacuteries temporelles de deacutebits qui sont tregraves rares dans le nord Par conseacutequent

bien que certains changements dans le reacutegime hydrique du nord coiumlncident avec des

changements de circulation atmospheacuterique ce meacutecanisme se doit drsquoecirctre davantage

eacutetudieacute Les changements climatiques sont aussi souvent citeacutes comme un meacutecanisme lieacute agrave

des hausses de la variabiliteacute du cycle hydrologique (par ex Huntington 2006 Holland et

al 2007) bien que cette relation demande agrave ecirctre mieux exploreacutee

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 68

CHAPITRE 6 EacuteVALUATION DU POTENTIEL DES REacuteANALYSES POUR LrsquoESTIMATION DES INTENSITEacuteS DES PREacuteCIPITATIONS EXTREcircMES

Par A Mailhot G Talbot P Aubin S Bolduc INRS-Eau Terre et Environnement

Le volet lsquoAnalyse des seacuteries de preacutecipitations extrecircmes du projet Eacutelaboration du portrait

climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du

Nunavik avait pour objectif drsquoeacutevaluer le potentiel des reacuteanalyses pour lrsquoestimation des

intensiteacutes de pluies extrecircmes pour la reacutegion nord du Queacutebec Le preacutesent chapitre

preacutesente un reacutesumeacute de la deacutemarche utiliseacutee et des principaux reacutesultats obtenus Un

document intituleacute Eacutevaluation du potentiel des reacuteanalyses pour lrsquoestimation des intensiteacutes

des preacutecipitations extrecircmes dans le Nord queacutebeacutecois (Mailhot et al 2015) donne une

description deacutetailleacutee des eacuteleacutements techniques et des reacutesultats obtenus dans le cadre de

ce volet Le document deacutetailleacute est preacutesenteacute dans le Tome 1 du preacutesent rapport

Le travail a eacuteteacute reacutealiseacute en trois eacutetapes Une premiegravere eacutetape a consisteacute agrave comparer les

estimations des intensiteacutes de preacutecipitations extrecircmes de trois reacuteanalyses agrave savoir ERA-

Interim (European ReAnalysis) CFSR (Climate Forecast System Reanalysis) et MERRA

(Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications- voir Tableau 8) aux

valeurs correspondantes aux stations du Ministegravere du Deacuteveloppement durable de

lrsquoEnvironnement et de la Lutte contre les Changements Climatiques (MDDLECC) et

drsquoEnvironnement Canada (EC) Les seacuteries journaliegraveres de preacutecipitations aux diffeacuterents

points de grille couvrant le territoire au nord du 49e parallegravele ont eacuteteacute utiliseacutees comme

valeurs de reacutefeacuterence Seules les stations comportant 10 ans ou plus de donneacutees valides

(une anneacutee est jugeacutee valide si elle contient moins de 20 de donneacutees manquantes) sont

retenues pour un total de 90 stations (la carte des stations de la figure 26 donne la

position de celles-ci) Les seacuteries aux stations ont eacuteteacute preacutefeacutereacutees aux donneacutees interpoleacutees

sur grille (p ex les donneacutees interpoleacutees sur grille de 10 km de Ressources Naturelles

Canada McKenney et al 2011) puisque les donneacutees sur grille sont construites par

interpolation des donneacutees aux stations et que dans les reacutegions ougrave les densiteacutes de stations

sont faibles lrsquoexactitude de ces valeurs interpoleacutees est questionnable De plus

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 69

consideacuterant que la preacutesente eacutetude srsquointeacuteresse agrave la caracteacuterisation des extrecircmes de

preacutecipitations il est connu que les donneacutees sur grille sous-estiment ces valeurs (Gervais

et al 2014)

Tableau 8 Liste et caracteacuteristiques des reacuteanalyses retenues

Nom Reacutesolution spatiale1 Reacutesolution temporelle

Peacuteriode couverte

Reacutefeacuterence

Climate Forecast System Reanalysis

(CFSR)

35 km x 25 km (031deg x 031deg)

1 heure 1979-2009 Saha et al

(2010)

ERA-Interim (Europen

ReAnalysis)

83 km x 64 km (075deg x 075deg)

12 heures 1979-2012 Dee et al

(2011)

Modern-Era Retrospective

Analysis for Research and Applications

(MERRA)

55 km x 55 km (05deg x 067deg)

1 heure 1979-2012 Rienecker et al

(2011)

1 La reacutesolution en km indiqueacutee est estimeacutee pour les latitudes du territoire sous eacutetude

Les seacuteries des maxima annuels de dureacutee 1 3 et 5 jours ont eacuteteacute construites en chacun des

points de grille pour chacune des reacuteanalyses et pour chaque station Les intensiteacutes de

preacutecipitations de peacuteriodes de retour 2 5 10 et 20 ans ont ensuite eacuteteacute estimeacutees en ajustant

une distribution GEV ou Gumbel agrave chacune de ces seacuteries Les quantiles calculeacutes aux

stations ont ensuite eacuteteacute compareacutes aux quantiles des reacuteanalyses au point de grille

correspondant La figure 26 preacutesente un exemple des reacutesultats obtenus dans le cas de la

dureacutee 1 jour et la peacuteriode de retour 2 ans Les valeurs non corrigeacutees de cette figure

preacutesentent des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans qui

varient entre 25-30 mm pour la portion sud du Nunavik agrave 20 mm pour la section la plus

au nord selon les reacuteanalyses ERA et MERRA tandis que CFSR preacutesente des valeurs plus

importantes de lrsquoordre de 30-35 mm au sud et de 25-30 mm geacuteneacuteralement dans le nord

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 70

La figure 26 suggegravere que bien que les reacuteanalyses preacutesentent des biais parfois importants

(geacuteneacuteralement une sous-estimation des valeurs aux stations notamment pour les reacutegions

de la Cocircte-Nord et de la Basse-Cocircte-Nord) la distribution spatiale de ces valeurs colle tregraves

bien au patron suggeacutereacute par les valeurs aux stations Toutefois on note une sous-

estimation systeacutematique (pour toutes les reacuteanalyses toutes les dureacutees et les peacuteriodes de

retour les plus eacuteleveacutees) des valeurs les plus eacuteleveacutees enregistreacutees aux stations Ces stations

se trouvent essentiellement dans la partie sud du territoire ce qui laisse entendre que la

performance des reacuteanalyses pour la portion plus au nord du territoire sous eacutetude est tregraves

bonne

Figure 26 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses et aux stations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 71

Ces reacutesultats obtenus agrave partir des seacuteries lsquobrutesrsquo des reacuteanalyses montrent lrsquoimportance de

proceacuteder agrave un post-traitement de ces seacuteries Ce post-traitement vise agrave corriger les biais

(diffeacuterences dans les valeurs moyennes) et agrave reacuteduire les eacutecarts entre intensiteacutes extrecircmes

aux stations et estimeacutees agrave partir des reacuteanalyses

Deux approches de post-traitement ont eacuteteacute consideacutereacutees Une premiegravere approche vise agrave

appliquer un post-traitement agrave chaque reacuteanalyse prise individuellement Le post-

traitement en question fait intervenir deux paramegravetres un premier qui permet de

corriger le biais (fait en sorte que la valeur moyenne sur lrsquoensemble des stations est eacutegale

agrave la valeur correspondante pour la reacuteanalyse) et un second qui permet de faire en sorte

que la variance des valeurs aux points de grille de la reacuteanalyse est eacutegale agrave la variance des

valeurs aux stations (les deacuteveloppements theacuteoriques de cette approche sont deacutetailleacutes

dans Mailhot et al 2015)

Lrsquoapplication de ce post-traitement permet une ameacutelioration sensible des reacutesultats La

figure 27 reprend le cas preacutesenteacute agrave la figure 26 (dureacutee 1 jour et peacuteriode de retour 2 ans)

On constate que les reacuteanalyses reproduisent plus adeacutequatement les intensiteacutes plus

eacuteleveacutees observeacutees sur la Cocircte-Nord Le tableau 9 dresse la liste des reacuteanalyses offrant les

meilleures performances apregraves post-traitement individuel des reacuteanalyses pour chaque

dureacutee et chaque peacuteriode de retour Il convient de noter que les diffeacuterences entre valeurs

de MSE sont souvent tregraves petites suggeacuterant que la seacutelection de lrsquoune ou lrsquoautre des

reacuteanalyses a peu de conseacutequence De plus il faut noter que sans surprise le problegraveme

fondamental de sous-estimation des valeurs aux stations preacutesentant les intensiteacutes les plus

eacuteleveacutees persiste mecircme apregraves post-traitement

Une fois les biais corrigeacutes (figure 27) les patrons des maxima annuels de preacutecipitations 1

jour de peacuteriode de retour 2 ans diffegraverent passablement pour les reacuteanalyses CFSR et

MERRA comparativement aux valeurs non corrigeacutees de la figure 24 Pour CFSR le

gradient sud-nord est plus important avec des valeurs drsquoenviron 35 mm au sud et de 20

mm au nord tandis que pour MERRA les valeurs corrigeacutees sont un peu plus importantes

sur tout le territoire allant de 30-35 mm au sud et de 25-30 au nord

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 72

Figure 27 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 73

Tableau 9 Reacuteanalyse (ou paire de reacuteanalyses) offrant le meilleur accord avec les intensiteacutes aux stations apregraves post-traitement individuel (ou post-traitement par paire)

Peacuteriode de retour Dureacutee

1 jour 3 jours 5 jours

2 ans MERRA (ERACFSR) MERRA (ERACFSR) CFSR (ERACFSR)

5 ans CFSR (ERACFSR) CFSR (ERACFSR) CFSR (ERACFSR)

10 ans CFSR (CFSRMERRA) CFSR (ERACFSR) ERA (ERACFSR)

20 ans CFSR (CFSRMERRA) ERA (ERACFSR) ERA (ERAMERRA)

La deuxiegraveme approche de post-traitement consiste agrave combiner les intensiteacutes des

preacutecipitations extrecircmes estimeacutees agrave partir de chaque reacuteanalyse Il srsquoagit en quelque sorte

de combiner de faccedilon optimale les reacutesultats des reacuteanalyses On peut montrer que lrsquoaccord

entre les intensiteacutes de preacutecipitations estimeacutees en combinant les reacuteanalyses et celles aux

stations est toujours meilleur que lrsquoaccord entre les intensiteacutes de preacutecipitations estimeacutees

agrave partir de chaque reacuteanalyse prise individuellement et les intensiteacutes aux stations Dans le

cadre de la preacutesente eacutetude les reacuteanalyses ont eacuteteacute combineacutees par paire (ERACFSR

ERAMERRA CFSRMERRA) La contrainte que la variance des quantiles aux points de

grille soit eacutegale agrave la variance de ces valeurs aux stations a eacutegalement eacuteteacute imposeacutee Le

Tableau 9 regroupe les paires de reacuteanalyses (entre parenthegraveses) qui preacutesentent les

meilleures performances On constate que la paire ERACFSR est souvent seacutelectionneacutee

Encore ici il convient drsquoobserver que les eacutecarts entre valeurs de MSE pour les diffeacuterentes

paires de reacuteanalyses sont souvent petits et que le problegraveme de sous-estimation eacutevoqueacute

plus haut demeure Les figures 28 et 29 regroupent les cartes des intensiteacutes des maxima

annuels de dureacutee 1 jour de peacuteriodes de retour 2 ans et 20 ans respectivement (les cartes

pour les autres dureacutees et peacuteriodes de retour se trouvent dans Mailhot et al 2015) Ces

cartes repreacutesentent donc la meilleure estimation pour la combinaison de paires de

reacuteanalyses qursquoil est possible drsquoobtenir agrave partir des reacuteanalyses disponibles des intensiteacutes

de preacutecipitations extrecircmes pour le territoire sous eacutetude

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 74

Les patrons de maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour

diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses preacutesenteacutes agrave la figure 26 preacutesentent

geacuteneacuteralement des valeurs qui varient de 30-35 mm au sud et de 20-25 mm au nord La

combinaison ERA-CFSR preacutesente des valeurs plus faibles sur une plus grande reacutegion du

nord que les combinaisons ERA-MERRA et CFSR-MERRA Les maxima annuels 1 jour de

peacuteriode de retour 20 ans (figure 29) varient de 50-60 mm dans le sud agrave 30-40 mm pour

certaines reacutegions plus au nord

Figure 28 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 2 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 75

Figure 29 Cartes des hauteurs des maxima annuels de preacutecipitations 1 jour de peacuteriode de retour 20 ans pour les diffeacuterentes combinaisons de paires de reacuteanalyses apregraves post-traitement et carte correspondante aux stations

Afin drsquoavoir une estimation des incertitudes associeacutees agrave ces valeurs en un site quelconque

(pour lequel aucune seacuterie observeacutee nrsquoest disponible) les eacutecarts-types entre intensiteacutes

estimeacutees agrave partir des reacuteanalyses (ou paires de reacuteanalyses) et les valeurs correspondantes

aux stations ont eacuteteacute calculeacutees pour lrsquoensemble des stations du territoire Lrsquohypothegravese est

que ces eacutecarts-types sont repreacutesentatifs des eacutecarts sur lrsquoensemble du territoire et donc

des incertitudes associeacutees aux estimations des reacuteanalyses Les reacutesultats montrent que 1)

les eacutecarts-types varient peu en fonction de la dureacutee 2) les paires de reacuteanalyses reacuteduisent

systeacutematiquement les eacutecarts relatifs par rapport au cas des reacuteanalyses post-traiteacutees

individuellement (bien que ces reacuteductions soient modestes dans plusieurs cas) 3) les

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 76

eacutecarts-types augmentent avec la peacuteriode de retour (ce qui nrsquoest pas surprenant compte

tenu des incertitudes drsquoestimation plus eacuteleveacutees pour les eacuteveacutenements plus rares donc de

peacuteriodes de retour plus eacuteleveacutees) Les incertitudes drsquoestimation (eacutecarts-types) des

quantiles sont de lrsquoordre de plusmn 15 pour les peacuteriodes de retour 2 5 et 10 ans et de lrsquoordre

de plusmn 20 pour la peacuteriode de retour 20 ans

Les reacutesultats de la preacutesente eacutetude montrent tout lrsquointeacuterecirct drsquoutiliser les reacuteanalyses

individuellement ou combineacutees pour lrsquoestimation des intensiteacutes de pluies extrecircmes dans

le nord du Queacutebec et de faccedilon plus geacuteneacuterale dans les reacutegions du nord reacutegions pour

lesquelles la caracteacuterisation des extrecircmes de preacutecipitations et des reacutegimes climatiques

pose problegraveme compte tenu du faible nombre de stations et de lrsquoimmensiteacute du territoire

Ces travaux ouvrent des perspectives tregraves inteacuteressantes Drsquoabord en termes de post-

traitement le deacuteveloppement drsquoapproche combinant trois reacuteanalyses ou plus est agrave

eacutetudier En effet les reacutesultats de la preacutesente eacutetude montrent qursquoil peut srsquoaveacuterer difficile

de choisir une reacuteanalyse parmi toutes celles disponibles car elles se ressemblent toutes

beaucoup En combinant les reacuteanalyses il possible drsquoeacuteviter ce choix et de plutocirct mettre agrave

profit lrsquoinformation provenant de toutes les reacuteanalyses Ce type drsquoapproche montre

toutefois ses limites et notamment agrave cause de son caractegravere lsquodeacuteterministersquo ougrave une valeur

de la reacuteanalyse est associeacutee de faccedilon univoque agrave la valeur agrave une station Il est clair qursquoune

approche de type stochastique ougrave lrsquoon associe une distribution de valeurs possibles agrave la

station conditionnellement agrave la donneacutee de la valeur de la reacuteanalyse doit ecirctre privileacutegieacutee

(Maraun 2013) Une approche de ce type a drsquoailleurs deacutejagrave eacuteteacute proposeacutee par Wong et al

(2014)

CHAPITRE 7 DISCUSSION ET CONCLUSION

Le projet Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des

vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik sous la responsabiliteacute du Ministegravere des

Forecircts de la Faune et des Parcs visait agrave ameacuteliorer le niveau de connaissance du climat de

cette reacutegion ougrave le manque de donneacutees climatiques est un enjeu important En effet bien

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 77

que plusieurs reacutecentes eacutetudes deacutemontrent que les changements climatiques risquent

drsquoecirctre particuliegraverement importants dans le Nord queacutebeacutecois le faible nombre de stations

climatologiques du reacuteseau limite la capaciteacute agrave analyser le climat passeacute et preacutesent ainsi que

les tendances ce qui influence la capaciteacute agrave bien eacutevaluer lrsquoampleur des changements

climatiques futurs

La premiegravere eacutetape du projet consistait agrave eacutevaluer le potentiel de donneacutees interpoleacutees sur

grille et de reacuteanalyses afin de deacutecrire le climat du Nunavik Deux jeux de donneacutees eacutetaient

agrave lrsquoeacutetude soit un pour les tempeacuteratures et les preacutecipitations (et leurs indicateurs

climatiques deacuteriveacutes) et un autre lieacutes agrave la caracteacuterisation du couvert de neige Pour les

variables de tempeacuteratures et de preacutecipitations une premiegravere seacutelection srsquoest faite sur la

base de la reacutesolution spatiale des diffeacuterentes grilles des jeux de donneacutees les grilles de

plus de 100 km de cocircteacute ayant eacuteteacute retireacutees de la liste Ce premier tri a permis de reacuteduire agrave

quatre le nombre de jeux de donneacutees interpoleacutees (CANGRD CRU T31 Willmott-

Matsuura NRCan) et de reacuteanalyses potentiels (MERRA ERA-Interim JRA55 CFSR) Les

valeurs de ces jeux de donneacutees ont ensuite eacuteteacute valideacutees en les comparant aux donneacutees

drsquoobservations indeacutependantes du reacuteseau CLIMATOLOGIE du MDDELCC

Cette eacutetape de validation reacutevegravele que les reacuteanalyses offrent un potentiel tregraves inteacuteressant

pour caracteacuteriser le climat passeacute du Nord queacutebeacutecois Ce potentiel est lieacute au fait que

premiegraverement les reacuteanalyses offrent des donneacutees journaliegraveres qui permettent de calculer

tous les indicateurs agrave lrsquoeacutetude contrairement aux donneacutees interpoleacutees qui offrent

seulement des donneacutees mensuelles (sauf la base de donneacutees RNCan) De plus la

validation avec les donneacutees aux stations a deacutemontreacute de plus grandes similitudes avec les

reacuteanalyses qursquoavec les donneacutees interpoleacutees notamment pour les preacutecipitations Les

quatre reacuteanalyses ont donc eacuteteacute utiliseacutees pour construire les cartes du climat de reacutefeacuterence

Le potentiel de trois des reacuteanalyses choisies soit MERRA ERA-Interim et CFSR avait

drsquoailleurs eacuteteacute deacutemontreacute reacutecemment (Linsday et al 2014) La reacuteanalyse JRA55 est tregraves

reacutecente et donc peu eacutetudieacutee Notre analyse deacutemontre qursquoelle srsquoeacuteloigne quelque peu des

trois autres reacuteanalyses crsquoest-agrave-dire qursquoelle preacutesente de moins grandes similitudes avec

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 78

les donneacutees des stations indeacutependantes Il est toutefois difficile de lrsquoeacuteliminer de la liste

eacutetant donneacute le faible nombre de stations indeacutependantes disponibles pour la validation

Lrsquoutilisation des reacuteanalyses pour construire le climat de reacutefeacuterence est un enjeu important

car le climat de reacutefeacuterence est geacuteneacuteralement deacutecrit agrave partir de donneacutees aux stations ou

interpoleacutees Or pour le Nunavik lrsquoanalyse des bases de donneacutees climatiques disponibles

reacutevegravele que lrsquoutilisation des reacuteanalyses offre un avantage certain sur les autres types de

donneacutees Ceci est relieacute agrave deux points importants Premiegraverement le nombre de stations

meacuteteacuteorologiques est faible dans le nord et ces stations offrent une couverture temporelle

limiteacutee ce qui rend difficile une bonne analyse du climat passeacute Deuxiegravemement les jeux

de donneacutees interpoleacutees sont baseacutes sur ces mecircmes donneacutees aux stations Or leur faible

repreacutesentativiteacute du territoire nordique influence neacutegativement la capaciteacute des jeux de

donneacutees interpoleacutees agrave bien caracteacuteriser le climat du territoire drsquointeacuterecirct Bien que les

reacuteanalyses assimilent les donneacutees drsquoobservations elles sont deacuteveloppeacutees agrave lrsquoaide drsquoun

modegravele de preacutevision meacuteteacuteorologique afin de reproduire le climat passeacute Ce type de

donneacutees semble ecirctre une avenue inteacuteressante pour pallier agrave la rareteacute des donneacutees

drsquoobservations dans la reacutegion nordique

Pour les bases disponibles pour caracteacuteriser le couvert nival la seacutelection srsquoest aveacutereacutee plus

ardue puisque les donneacutees de neige aux stations nrsquoont pu ecirctre utiliseacutees eacutetant donneacute la

grande heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute spatiale de cette variable agrave lrsquointeacuterieur mecircme des points de grille

Autrement dit la valeur agrave la station ne repreacutesente pas bien la valeur moyenne drsquoun point

de grille Un premier tri a permis drsquoeacuteliminer les donneacutees sur une grille trop grossiegravere pour

le territoire (NCEP) ainsi que celles qui nrsquooffraient pas une couverture temporelle

suffisamment longue pour couvrir la peacuteriode de reacutefeacuterence (HQ Tabsoba B2003 CMC)

Enfin les reacuteanalyses restantes ont eacuteteacute compareacutees entre elles afin drsquoeacuteliminer celles qui

preacutesentent des eacutecarts trop importants par rapport aux autres On obtient au final un

ensemble de jeux de donneacutees pouvant ecirctre utiliseacute pour caracteacuteriser le couvert de neige

sur le territoire Il faut noter par contre que faute drsquoobservations suffisantes lrsquoaccord

entre les jeux de donneacutees de cet ensemble ne veut pas forceacutement dire qursquoil repreacutesente la

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 79

reacutealiteacute avec plus drsquoexactitude Le choix final des bases de donneacutees a eacuteteacute dicteacute en partie

par un jugement drsquoexperts et a meneacute agrave la seacutelection de deux bases de donneacutees Liston-

Hiemstra et Brown-Hiemstra Il srsquoavegravere cependant que les reacutesultats des deux bases de

donneacutees sont passablement diffeacuterents sur le territoire ce qui limite la confiance dans

cette cartographie Par contre les valeurs de preacutecipitations solides srsquoaccordent davantage

avec les donneacutees de Liston-Hiemstra

Une fois la seacutelection des bases de donneacutees effectueacutee la synthegravese reacutegionale des variables

et indicateurs climatiques ainsi que leur cartographie ont eacuteteacute reacutealiseacutees pour la

peacuteriode 1981-2010 En tout le projet aura geacuteneacutereacute plus de 100 cartes en format SIG ainsi

que des figures preacutesentant lrsquoeacutevolution des indicateurs entre 1981 et 2010 Agrave titre

drsquoexemple notre analyse montre que pour cette peacuteriode les tempeacuteratures augmentent

les preacutecipitations totales sont agrave la hausse la saison de croissance srsquoallonge que

lrsquoeacutequivalent en eau de la neige a peu changeacute et que la dureacutee du couvert nival a diminueacutee

Ce pheacutenomegravene semble principalement lieacute agrave une fin drsquoenneigement plus preacutecoce et moins

agrave un deacutebut plus tardif

Une mise agrave jour de la cartographie des bioclimats au nord du 55iegraveme parallegravele a aussi eacuteteacute

reacutealiseacutee avec les reacuteanalyses seacutelectionneacutees preacuteceacutedemment La mise agrave jour des bioclimats

pour la peacuteriode 1981-2010 est baseacutee sur la classification de Litynski (tireacutee de Gerardin et

McKenney 2001) La nouvelle classification offre un portrait sensiblement plus deacutetailleacute

que celui preacutesenteacute en 2001 et qui eacutetait baseacute sur des donneacutees drsquoobservations aux stations

pour la peacuteriode 1966 agrave 1996 Ce niveau de deacutetail nrsquoest pas surprenant eacutetant donneacute que

les reacuteanalyses sont interpoleacutees sur une grille reacuteguliegravere de 50 km offrant ainsi une

information climatique plus riche spatialement que les stations utiliseacutees agrave lrsquoorigine sur le

territoire du Nunavik On deacutenote agrave preacutesent sept bioclimats pour la reacutegion au nord du 55deg

comparativement agrave quatre dans la classification preacuteceacutedente Bien que les grandes reacutegions

bioclimatiques soient sensiblement les mecircmes la mise agrave jour permet de deacutecrire avec plus

de preacutecision certains eacuteleacutements climatiques et topographiques importants tels que la

reacutegion montagneuse agrave la frontiegravere de Terre-Neuve-et-Labrador

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 80

Les reacutesultats de cette eacutetude ouvrent une avenue inteacuteressante pour lrsquoutilisation des

reacuteanalyses afin de caracteacuteriser le climat du Nord queacutebeacutecois En effet les cartes des

indicateurs agrave lrsquoeacutetude fournissent une information qui nrsquoeacutetait pas disponible agrave ce jour pour

le Nunavik Lrsquoanalyse des bioclimats semble aussi avoir ajouteacute un niveau de deacutetails

inteacuteressant par rapport agrave la carte qui eacutetait utiliseacutee agrave ce jour Finalement la pertinence des

reacuteanalyses pour lrsquoestimation des intensiteacutes de pluies extrecircmes dans le nord du Queacutebec a

eacuteteacute deacutemontreacutee et le patron spatial de ces pluies a pu ecirctre cartographieacute

Il faut neacuteanmoins mettre les utilisateurs de cette information en garde par rapport aux

incertitudes associeacutees aux valeurs preacutesenteacutees sur les diffeacuterentes cartes En effet les eacutecarts

entre les diffeacuterentes reacuteanalyses particuliegraverement pour les preacutecipitations liquides et sous

forme de neige montrent agrave quel point les incertitudes demeurent grandes pour

lrsquoinformation climatique du Nord queacutebeacutecois Il nous est toujours impossible de favoriser

lrsquoune ou lrsquoautre des bases de donneacutees analyseacutees ici en grande partie ducirc au manque des

donneacutees drsquoobservations qui pourraient servir agrave valider les jeux de donneacutees Il faut donc

utiliser lrsquoinformation preacutesenteacutee ici de faccedilon relativement prudente

CHAPITRE 8 RECOMMANDATIONS

Le manque criant de donneacutees au nord du Queacutebec demeure un enjeu important Une

bonne compreacutehension du climat passeacute nrsquoest possible qursquoavec lrsquoappui de donneacutees

drsquoobservations adeacutequates Bien que les reacutesultats du projet deacutemontrent que les reacuteanalyses

peuvent servir agrave pallier un certain manque de donneacutees dans le nord il nrsquoen est pas moins

que ces donneacutees de reacuteanalyses doivent tout de mecircme ecirctre valideacutees avec de lsquovraiesrsquo

donneacutees Or le manque de donneacutees de stations dans le nord est probleacutematique Non

seulement le nombre de stations est faible mais ces stations ne couvrent souvent que de

tregraves courte peacuteriode de temps Il nous apparait donc important de recommander lrsquoajout

de stations dans le nord ainsi que le maintien de ces infrastructures agrave long terme Ces

donneacutees sont importantes non seulement pour comprendre le climat passeacute mais servent

aussi agrave valider les modegraveles climatiques utiliseacutes pour eacutevaluer les changements futurs

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 81

Le mecircme constat srsquoapplique pour le reacutegime hydrique du Nord queacutebeacutecois tregraves peu eacutetudieacute

jusqursquoici Le faible nombre de stations drsquoobservations de jaugeages est un enjeu majeur

qui se doit drsquoecirctre consideacutereacute dans le futur afin de pouvoir analyser le reacutegime des riviegraveres

nordiques de faccedilon plus robuste

Une des variables tregraves importantes pour les infrastructures nordiques est sans contredit

le vent particuliegraverement les vents de pointe Or cette variable nrsquoa eacuteteacute prise en compte

ici que de faccedilon sommaire agrave lrsquoaide drsquoinformations deacutejagrave disponibles dans la litteacuterature

Cette limite est due principalement au fait que les donneacutees drsquoobservations des vents sont

quasiment inexistantes En effet bien que les donneacutees de stations discuteacutees au

paragraphe preacuteceacutedent offrent geacuteneacuteralement toutes des donneacutees de tempeacuteratures et de

preacutecipitations elles nrsquooffrent pas de donneacutees sur les vents En fait tregraves peu de stations

meacuteteacuteorologiques installeacutees au Canada ont les installations neacutecessaires pour mesurer le

vent Ceci fait en sorte que les bases de donneacutees interpoleacutees de vent ne sont pas

disponibles De plus sans donneacutees aux stations il est impossible de bien valider les

donneacutees des reacuteanalyses Ce type de donneacutees offre un potentiel inteacuteressant pour les

tempeacuteratures et les preacutecipitations et il serait inteacuteressant drsquoanalyser leur potentiel pour

caracteacuteriser le vent Bien que ce deacuteveloppement des connaissances sur les vents

demanderait un effort important il semble qursquoil soit indispensable

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 82

BIBLIOGRAPHIE

Allard M Lemay M (dir) 2013 Le Nunavik et le Nunatsiavut De la science aux politiques publiques Une eacutetude inteacutegreacutee drsquoimpact reacutegional des changements climatiques et de la modernisation Queacutebec Canada ArcticNet Inc 318 p

Adler RF Huffman GF Chang A Ferraro R Xie P-P Janowiak J Rudolf B Schneider U Curtis S Bolvin D Gruber A Susskind J Arkin Nelkin E 2003 The Version-2 Global Precipitation Climatology Project (GPCP) Monthly Precipitation Analysis (1979ndashPresent) J Hydrometeor 4(6) 1147-1167

Brohan P Kennedy JJ Harris I Tett SFB Jones PD 2006 Uncertainty estimates in regional and global observed temperature changes A new data set from 1850 J Geophysical Research Atmospheres 111(D12) 1-21

Brown RD 2010 Analysis of snow cover variability and change in Queacutebec 1948-2005 Hydrological Processes 24(14)1929-1954

Brown RD Brasnett B 2010 Updated Anually Canadian Meteorological Centre (CMC) Daily Snow Depth Analysis Data copy Environment Canada Boulder Colorado USA National Snow and Ice Data Center

Brown RD Brasnett B Robinson D 2003 Gridded North American monthly snow depth and snow water equivalent for GCM evaluation Atmosphere-Ocean 41 1ndash14

Brown RD Derksen C 2013 Is Eurasian October snow cover extent increasing Environ Res Lett 8(2) 024006

Brown R Lemay M 2013 Variabiliteacute et changements climatiques dans la peacuteninsule du Nunavik et du Nunatsiavut (IRIS de la reacutegion subarctique de lrsquoEst du Canada) chapitre 2 dans Allard M Lemay M (dir) Le Nunavik et le Nunatsiavut De la science aux politiques publiques Une eacutetude inteacutegreacutee drsquoimpact reacutegional des changements climatiques et de la modernisation Queacutebec Canada ArcticNet Inc 318 p

Compo GP Whitaker JS Sardeshmukh PD Matsui N Allan RJ Yin X Gleason BE Vose RS Rutledge G Bessemoulin P Broumlnnimann S Brunet M Crouthamel RI Grant AN Groisman PY Jones PD Kruk MC Kruger AC Marshall GJ Maugeri M Mok HY Nordli Oslash Ross TF Trigo RM Wang XL Woodruff D Worley SJ 2011 The Twentieth Century Reanalysis Project Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 137(654) 1-28

Dee DP Uppala SM Simmons AJ Berrisford P Poli P Kobayashi S Andrae U Balmaseda MA Balsamo G Bauer P Bechtold P Beljaars ACM van de Berg L Bidlot J Bormann N Delsol C Dragani R Fuentes M Geer AJ Haimberger L Healy SB Hersbach H Holm EV Isaksen L Karingllberg P Koumlhler M Matricardi M McNally AP Monge-Sanz BM Morcrette JJ Park BK Peubey C de Rosnay P Tavolato C Theacutepaut N Vitart F (2011) The ERA-Interim reanalysis

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 83

configuration and performance of the data assimilation system Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 137(656) 553-597

Derksen C Smith SL Sharp M Brown L Howell S Copland L Mueller DR Gauthier Y Fletcher CG Tivy A Bernier M Bourgeois J Brown R Burn CR Duguay C Kushner P Langlois A Lewkowicz AG Royer A Walker A 2012 Variability and change in the Canadian cryosphere Climatic Change 115(1) 59-88

Deacutery SJ Wood EF 2004 Teleconnection between the Arctic Oscillation and Hudson Bay river discharge Geophys Res Letters 31(18) 2-5

Deacutery SJ Wood EF 2005 Decreasing river discharge in northern Canada Geophys Res Letters 32(10)1-4

Deacutery SJ Stieglitz M McKenna EC Wood EF 2005 Characteristics and trends of river discharge into Hudson James and Ungava bays 1964ndash 2000 J Clim 18 2540ndash2557

Deacutery SJ Hernaacutendez-Henriacutequez MA Burford JA Wood EF 2009 Observational evidence of an intensifying hydrological cycle in northern Canada Geophys Res Letters 36(13) L13402

Gervais M Gyakum JR Atallah EH Tremblay LB 2014 How Well Are the Distribution and Extreme Values of Daily Precipitation over North America Represented in the Community Climate System Model A Comparison to Reanalysis Satellite and Gridded Station Data J Climate 27 5219-5239

Gerardin V McKenney K 2001 Une classification climatique du Queacutebec agrave partir de modegraveles de distribution spatiale de donneacutees climatiques mensuelles vers une deacutefinition des bioclimats du Queacutebec Direction du patrimoine eacutecologique et du deacuteveloppement durable ministegravere du Deacuteveloppement durable de lrsquoEnvironnement et de Lutte contre les changements climatiques Repeacutereacute agrave httpwwwmddelccgouvqccachangementsclassification

Guay C Minville M Braun M 2015 A global portrait of hydrological changes at the 2050 horizon for the province of Queacutebec Can Water Res J 40 285-302

Hansen JR Ruedy R Sato M Lo K 2010 Global surface temperature change Rev Geophys48(4) RG4004

Harris I Jones PD Osborn TJ Lister DH 2014 Updated high-resolution grids of monthly climatic observations - the CRU TS310 dataset Int J Clim 34 623-642

Holland MM Finnis J Barrett AP Serreze MC 2007Projected changes in Arctic Ocean freshwater budgets J Geophys Res 112(4) 1-13

Huntington TG 2006 Evidence for intensification of the global water cycle Review and synthesis

Journal of Hydrology 319(1-4) 83‑95

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 84

Hutchinson MF McKenney DQ Lawrence K Hopkinson RF Milewska E Papadopol P 2009 Development and Testing of Canada-Wide Interpolated Spatial Models of Daily MinimumndashMaximum Temperature and Precipitation for 1961ndash2003 J Appl Meteorol Climatol 48 725ndash741

Jones PD Lister DH Osborn TJ Harpham C Salmon M Morice CP 2012 Hemispheric and large-scale land-surface air temperature variations An extensive revision and an update to 2010 J Geophys Res 117(5)

Kanamitsu M Ebisuzaki W Woollen J Yang SndashK Hnilo JJ Fiorino M Potter GL 2002 NCEPDOE AMIP-II Reanalysis (Reanalysis-2) Bull Amer Meteor Soc 83(11) 1631-1643

Kottek M Grieser J Beck C Rudolf B Rubel F 2006 World map of the Koumlppen-Geiger climate classification updated Meteorologische Zeitschrift 15(3) 259-263

Lindsay R Wensnahan M Schweiger A Zhang J 2014 Evaluation of seven different atmospheric reanalysis products in the Arctic J Climate 27(7) 2588-2602

Liston GE Hiemstra CA 2011 The changing cryosphere Pan-Arctic snow trends (1979-2009) J Climate 24(21) 5691-5712

Litynski J 1988 Climat du Queacutebec drsquoapregraves la classification numeacuterique Carte de format 100 x 130 cm Eacuteditions Gamma

Mailhot A Talbot G Aubin P Bolduc S 2015 Eacutevaluation du potentiel des reacuteanalyses pour lrsquoestimation des intensiteacutes des preacutecipitations extrecircmes pour le nord queacutebeacutecois Institut National de la Recherche Scientifique Centre Eau Terre et Environnement (Rapport de recherche R1629) 95 p

Maraun D 2013 Bias Correction Quantile Mapping and Downscaling Revisiting the Inflation Issue J Climate 26(6) 2137-2143

McKenney DW Hutchinson MF Papadopol P Lawrence K Pedlar J Campbell K Milewska E Hopkinson RF Price D Owen T (2011) Customized spatial climate models for North America Bulletin of the American Meteorological Society 92(12) 1611-1622

MDDELCC 2014 Surveillance du Climat Ministegravere du Deacuteveloppement durable de lrsquoenvironnement et de la Lutte contre les changements climatiques (MDDELCC) Repeacutereacute agrave httpwwwmddelccgouvqccaclimatsurveillanceindexasp

Mesinger F DiMego G Kalnay E Mitchell K Shafran PC Ebisuzaki W Jović D Woollen J Rogers E Berbery EH Ek MB Fan Y Grumbine R Higgins W Li H Lin Y Manikin G Parrish D Shi W 2006 North American regional reanalysis Bulletin of the American Meteorological Society 87(3) 343-360

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 85

Mudryk LR Derksen C Kushner CJ Brown R 2015 Characterization of Northern Hemisphere Snow Water Equivalent Datasets 1981ndash2010 Journal of Climate 150904104833007 Repeacutereacute agrave httpjournalsametsocorgdoiabs101175JCLI-D-15-02291

Onogi K Tsutsui J Koide H Sakamoto M Kobayashi S Hatsushika H Matsumoto T Yamazaki N Kamahori H Takahashi K Kadokura S Wada K Kato K Oyama R Ose T Mannoji N Taira R 2007 The JRA-25 Reanalysis J Meteor Soc Japan 85 369-432

Ouranos (2015) Vers lrsquoadaptation Synthegravese des connaissances sur les changements climatiques au Queacutebec Partie 1 Eacutevolution climatique au Queacutebec Eacutedition 2015 Montreacuteal Queacutebec Ouranos 79 p

Overland JE Wang M 2005 The third Arctic climate pattern 1930s and early 2000s Geophys Res Letters 32(23) 1-4

Rapaic M Brown R Markovic M Chaumont D 2015 An Evaluation of Temperature and Precipitation Surface-Based and Reanalysis Datasets for the Canadian Arctic 1950ndash2010 Atmosphere-Ocean 53(3) 283-303

Rienecker MM Suarez MJ Gelaro R Todling R Bacmeister J Liu E Gosilovich MG Schubert SD Tacaks L Kim GK Bloom S Chen J Collins D Conaty A da Silva A Gu W Joiner J Koster RD Lucchesi R Molod A Owens T Pawson S Pegion P Redder CR Reichle R Robertson FR Ruddick AG Sienkiewicz M Woollen J 2011 MERRA NASAs Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications J Climate 24(14) 3624-3648

Saha S Shrinivas M PanH-L Wu X Wang J Nadiga S Tripp P Kistler R Woollen H Behringer D Liu H Stokes D Grumbine R Gayno G Wang J Hou Y-T Chuang H-Y Juang H-MH Sela J Iredell M Treadon R Kleist D Van Delst P Keyser D Derber J Ek M Meng J Wei H Yang Rongqian Lord Y van den Doll H Kumar A Wang W Long C Chelliah M Xue Y Huang B Schemm J-K Ebisuzaki W Lin R Xie P Chen M Zhou S Higgins W Zou C-Z Liu Q Chen Y Han Y Cucurull L Reynolds RW Rutledge G Goldberg M 2010 The NCEP climate forecast

system reanalysis Bull Am Meteor Soc 91(8) 1015‑1057

Schneider U Becker A Finger P Meyer-Christoffer A Ziese MRudolf B 2013 GPCCs new land surface precipitation climatology based on quality-controlled in situ data and its role in quantifying the global water cycle Theoretical and Applied Climatology 115(1-2) 15-40

Takala M Luojus K lliainen J Derksen C Lemmetyinen J Petri Kaumlrnauml J Koskinen J Bojkov B 2011 Estimating northern hemisphere snow water equivalent for climate research through assimilation of space-borne radiometer data and ground-based measurements Remote Sensing of Environment 115(12) 3517-3529

Thistle MEacute Caissie D 2013 Trends in air temperature total precipitation and streamflow characteristics in eastern Canada Canadian Technical Report of Fisheries and Aquatic Sciences 3018 Moncton New Brusnwick 109 p

Projet 20043

Eacutelaboration du portrait climatique reacutegional en soutien agrave lrsquoanalyse des vulneacuterabiliteacutes et au deacuteveloppement du Nunavik 86

Tivy A Howell SEL Alt B McCourt S Chagnon R Crocker G Carrieres T Yackel JJ 2011 Trends and variability in summer sea ice cover in the Canadian Arctic based on the Canadian Ice Service Digital Archive 1960ndash2008 and 1968ndash2008 J Geophys Research 116 C03007

Tranter M Jones HG 2001 The chemistry of snow Processes and nutrient cycling Dans Snow Ecology An interdisciplinary examination of snow-covered ecosystems Jones HG Pomeroy JW Walker DA Homan RW (dir) Cambridge Cambridge University Press 127-167

Uppala SM KÅllberg PW Simmons AJ Andrae U Da Costa Bechtold V Fiorino M Gibson JK Haseler J Hernandez A Kelly GA Li X Onogi K Saarinen S Sokka N Allan RP Andersson E Arpe K Balmaseda MA Beljaars ACM van de Berg L Bidlot J Bormann N Caires S Chevallier F Dethof A Fragosavac M Fisher M Fuentes M Hagemann S Hoacutelm E Hoskins BJ Isaksen L Hanssen PAEM Jenne R McNally AP Mahfouf J-F Morcrette J-J Rayner NA Saudnders RW Simon P Sterl A Trenberth KE Untch A Vasiljevic D Vitervo P Woollen J 2005 The ERA-40 re-analysis QJR Meteorol Soc 131 2961-3012

Vaughan DG Comiso JC Allison J Carrasco G Kaser R Kwok P Mote P Murray T Paul F Ren J Rignot E Solomina O Steffen K Zhang T 2013 Observations Cryosphere Dans Climate Change 2013 The physical Science Basis Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate change Stocker TF Qin D Plattner GK Tignor M Allen SK Boschung J Nauels A Xia Y Bex V Midgley PM (dir) United Kingdom et New York NY USA Cambridge University Press

Wan H Wang XL Swail VR 2010 Homogenization and Trend Analysis of Canadian Near-Surface Wind Speeds J Climate 23(5) 1209-1225

Willmott CJ Matsuura K 1995 Smart Interpolation of Annually Averaged Air Temperature in the United States J Appl Meteorol 34 2577-2586

Wong G Maraun D Vrac M Widmann M Eden JM Kent T 2014 Stochastic Model Output Statistics for Bias Correcting and Downscaling Precipitation Including Extremes J Climate 27(18) 6940-6959

Yue S Pilon P Phinney B 2003 Canadian streamflow trend detection impacts of serial and cross-correlation Hydrological Sciences J 48(1) 51-63

Zhang X Vincent LA Hogg WD Niitsoo A 2000 Temperature and precipitation trends in Canada during the 20th century Atmosphere-Ocean 38(3) 395-429

Zhang X Harvey KD Hogg WD Yuzyk TR 2001 Trends in Canadian streamflow Water Ress Res 37(4) 987-998

Page 13: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 14: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 15: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 16: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 17: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 18: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 19: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 20: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 21: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 22: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 23: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 24: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 25: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 26: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 27: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 28: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 29: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 30: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 31: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 32: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 33: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 34: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 35: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 36: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 37: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 38: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 39: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 40: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 41: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 42: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 43: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 44: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 45: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 46: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 47: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 48: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 49: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 50: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 51: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 52: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 53: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 54: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 55: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 56: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 57: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 58: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 59: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 60: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 61: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 62: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 63: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 64: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 65: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 66: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 67: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 68: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 69: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 70: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 71: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 72: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 73: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 74: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 75: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 76: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 77: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 78: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 79: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 80: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 81: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 82: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 83: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 84: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 85: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 86: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 87: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 88: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 89: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 90: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 91: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 92: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 93: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 94: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 95: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 96: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 97: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 98: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 99: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques
Page 100: Élaboration du portrait climatique régional du Nunavik · soit à Blaise Gauvin St-Denis qui a téléchargé les données et partagé son expertise sur les bases de données climatiques