Comparison of convection-permitting and coarser-resolution regional climate simulations for evaluating precipitation and streamflow in Southern Québec

Résumé

Comprendre comment la résolution des modèles climatiques influence la représentation des événements hydrométéorologiques intenses est crucial pour améliorer l'évaluation des risques d'inondation. La plupart des études sur les impacts du changement climatique ont utilisé des simulations de modèles régionaux climatiques (MRC) avec des résolutions spatiales supérieures à 10 km. La paramétrisation de la convection profonde est nécessaire pour simuler les événements convectifs avec les MRC, qui reflètent les effets moyens de la convection. Ceci peut introduire une incertitude et conduire à une sous-estimation des précipitations extrêmes. Des travaux récents ont démontré que les modèles climatiques à haute résolution (avec résolution spatiale de 1 à 4 km) permettent d'améliorer les simulations des précipitations extrêmes infra journalières par rapport aux modèles climatiques régionaux à plus faible résolution. Dans cette étude, nous utilisons trois simulations horaires du modèle WRF (Weather Research and Forecasting) (ci-après nommées CONUS, CORDEX 22 et CORDEX 44), toutes alimentées par la réanalyse ERA-Interim, à différentes résolutions spatiales de 4 km, 25 km et 50 km. Notre objectif est de comparer les profils de précipitations et de températures dans des simulations couvrant trois saisons (avril-mai, été et automne) à une résolution temporelle horaire sur le sud du Québec, au Canada. L'analyse des précipitations a permis de constater que le modèle WRF avec une résolution de 4 km (simulation CONUS) a produit les valeurs RX1-heure (précipitations maximales sur 1 heure) les plus élevées durant l'été. En revanche, les deux simulations CORDEX présentent des profils de précipitations comparativement moins intenses. Nous avons ensuite analysé l'impact de ces différences sur la modélisation hydrologique. Pour ce faire, nous avons simulé le débit des cours d'eau à l'aide d'un modèle hydrologique global (GR5dt) à un pas de temps horaire, sur douze bassins versants du sud du Québec (superficies de 61 à 1 550 km²). Nous avons utilisé les données de précipitations issues du produit de précipitations dérivées de satellites (IMERG) et les données de température ERA5-Land comme jeux de données de référence pour calibrer le modèle hydrologique. Les résultats montrent qu'en avril-mai, les températures plus élevées de la simulation CONUS entraînent une fonte des neiges plus précoce et un débit plus faible. À l'inverse, les deux simulations CORDEX avec des températures plus froides ont accumulé davantage de neige, ce qui a entraîné des crues de fonte plus tardives et plus importantes. Concernant le biais sur les débits de pointe annuels, l'analyse des données CONUS a généralement montré que ces débits de pointe sous-estimés, en particulier durant l'été, malgré des intensités de précipitations horaires plus élevées. Cela peut être expliqué par les températures plus élevées de la simulation CONUS qui tendent à augmenter l’évapotranspiration potentielle simulée. Cependant, une étude de cas sur un petit bassin versant indique que la simulation CONUS est en mesure de produire des événements hydrométéorologiques intenses et de courte durée qu’on ne retrouve pas avec les simulations CORDEX22 et CORDEX44.

Date	20 juil. 2026
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Annie Poulin (Directeur(-trice))