Construction de projections hydro-climatiques et leurs incertitudes associées à partir de simulations issues de modèles régionaux de climat : Application à la gestion des eaux des réservoirs hydroélectriques du Québec

Résumé En Fr

Construction of hydro-climatic projections and first-order estimation of their associated uncertainties from Regional Climate Model simulations : Application to water management of hydropower reservoirs in Quebec. This paper outlines the steps followed to construct hydro-climatic projections of basin-scale runoff and their associated uncertainties over the Québec/ Labrador peninsula. First, we show that the physically-based Canadian RCM (Regional Climate Model) is able to reproduce basin-scale annual runoff within observational errors. The robustness of the CRCM at simulating annual runoff at the basin scale is studied through an analysis of the model’s intrinsic internal noise (e. g., internal variability related to the non-deterministic nature of the climate system), which we find to be small (with respect to observational errors and interannual variability of observed runoff). The CRCM’s main advantage is that it is constructed with balanced land and atmosphere water and energy budgets, and includes feedbacks between the surface and the atmosphere ; providing variables that are all internally consistent. However, due to weaknesses in the representation of snow and land-surface processes in CLASS 2.7, the simulated intra-annual runoff is not adequately reproduced. Sensitivity experiments show that domain size has an important effect on simulated annual runoff, and that surface scheme and driving reanalyses have less influence but still remain significant. These findings imply that not only should the experimental configuration of a simulation be carefully defined according to the area of interest, but also that one must consider results from more than just a single RCM simulation (to account for the model’s internal variability). Following these basic steps, more trustworthy climate change data can be provided to water resource managers. Through the provision of an ensemble of regional climate projections, it is then possible to evaluate the climate change signal and the associated level of confidence.

Cet article donne un aperçu des étapes suivies pour construire des projections hydro-climatiques d’écoulement à l’échelle des bassins versants sur la péninsule Québec/ Labrador, avec les incertitudes qui y sont associées. Dans un premier temps, nous montrons que le Modèle régional canadien du climat (MRCC) est capable de reproduire l’écoulement annuel aux bassins à l’intérieur des erreurs d’observation. L’habileté du MRCC à simuler l’écoulement annuel à l’échelle des bassins est étudiée à travers l’analyse du bruit interne intrinsèque au modèle (i. e., variabilité interne reliée à la nature non déterministe du système climatique), que nous trouvons petit (par rapport aux erreurs d’observation et à la variabilité inter-annuelle de l’écoulement observé). L’avantage principal du MRCC réside dans sa base physique car il respecte des bilans équilibrés d’eau et d’énergie, il inclut les rétroactions entre la surface et l’atmosphère, générant des variables qui sont physiquement cohérentes entre elles. Toutefois, quelques faiblesses dans la représentation des processus de neige et du sol de CLASS 2.7 font en sorte que l’écoulement intra-annuel simulé n’est pas adéquat. Nos expériences de sensibilité montrent que la dimension du domaine a un effet important sur l’écoulement annuel simulé. Le schéma de surface et les réanalyses qui pilotent le MRCC ont moins d’influence mais demeurent significatifs. Ces résultats impliquent qu’il faudrait non seulement définir soigneusement la configuration expérimentale d’une simulation selon la région d’intérêt mais également considérer plus d’une simulation MRC (pour tenir compte de la variabilité interne du modèle). En suivant ces étapes, les gestionnaires des réservoirs hydro-électriques peuvent obtenir des valeurs de changement climatique plus fiables. En fournissant un ensemble de projections climatiques régionales, il est alors possible d’évaluer le signal du changement climatique ainsi que le niveau de confiance qui y est associé.