Étude de l'incertitude liée à la modélisation de l'évapotranspiration potentielle dans les études d'impact des changements climatiques sur les ressources en eau au Canada, aux États-Unis et au Mexique

Résumé

En contexte de changements climatiques, des périodes d’étiage plus sévères et prolongées sont à prévoir, ce qui aura des répercussions sur la quantité et la qualité de l’eau. L’évapotranspiration est un processus important dans le cycle de l’eau et est particulièrement significatif en période d’étiage. Il est donc important d’étudier la qualité de la modélisation de l’évapotranspiration dans la chaîne de modélisation hydroclimatique afin de mieux comprendre les impacts associés aux changements climatiques sur la disponibilité en eau. Comme l’évapotranspiration est un processus plutôt difficile et coûteux à mesurer, des formules sont utilisées pour determiner l’évapotranspiration potentielle (ETP), soit la quantité d’eau maximale pouvant être évaporée ou transpirée sans aucun facteur limitant. Ainsi, l’objectif de ce projet est de déterminer la contribution de la formulation d’ETP dans l’enveloppe d’incertitude de la chaîne de modélisation hydroclimatique en contexte de changements climatiques. Onze formules d’ETP simples qui nécessitent uniquement les températures minimales et maximales ainsi que la latitude du bassin versant sont utilisées. Ces formules sont appliquées sur 2080 bassins versants situés en Amérique du Nord (235 au Canada, 1825 aux États-Unis et 20 au Mexique). Puisque l’ETP est directement liée aux conditions climatiques, l’utilisation d’une grande quantité de bassins versants couvrant plusieurs zones climatiques permet d’augmenter la robustesse des conclusions obtenues. Trois modèles hydrologiques globaux (GR4J, HMETS et Mohyse), calibrés selon le critère de Nash-Sutcliffe, sont utilisés pour la modélisation hydrologique des bassins versants. Par la suite, l’étude de transférabilité dans des conditions futures est réalisée à l’aide de simulations issues de huit modèles climatiques et suivant deux scénarios différents d’émission de gaz à effet de serre. Les sorties des simulations (précipitations et températures) sont post-traitées selon deux méthodes de correction de biais, avant leur introduction au sein des trois modèles hydrologiques. La contribution de l’ETP dans la chaîne de modélisation globale en changements climatiques ainsi que l’incertitude qui y est associée, peuvent alors être estimées, entre autres par analyse de décomposition de la variance. De plus, l’analyse de différents indices d’étiage permet d’étudier l’impact des changements climatiques selon les différentes formulations d’ETP. Par exemple, les valeurs des débits d’étiage sur une période de plusieurs jours consécutifs pour une période de récurrence sont comparées afin de voir si les changements d’ETP ont des répercussions sur les étiages. Les résultats montrent que l’augmentation de l’ETP et la diminution des débits d’étiage sont différentes selon les zones climatiques. Malgré une grande variabilité entre les différentes formulations d’ETP, les résultats démontrent des tendances similaires en changements climatiques. Ce projet montre aussi que certaines formules spécifiques ne s’adaptent pas bien au climat futur. Il résulte de ce projet une meilleure compréhension et une amélioration des connaissances de l’impact du choix de la formulation d’ETP dans la chaîne de modélisation hydroclimatique en context de changements climatiques. Les conclusions pourront servir aux gestionnaires des ressources hydriques pour l’identification de mesures d’adaptation adéquates, permettant notamment de prévenir l’assèchement des sources d’approvisionnement en eau en périodes d’étiage.

Date	24 avr. 2019
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Annie Poulin (Directeur(-trice)) & Richard Arsenault (Codirecteur(-trice))