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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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