Effects of regional climate model spatial resolution on hydrological modelling of summer-fall floods in southern Quebec

Résumé

Cette étude vise à évaluer les effets de la résolution spatiale du Modèle Régional Canadien du Climat (MRCC) sur la simulation des crues d'été et d'automne. Sept différentes simulations climatiques issues de la quatrième et de la cinquième version du MRCC sont utilisées. Les quatre simulations climatiques issues de la quatrième version du MRCC sont comparées. Elles consistent de deux simulations pilotées par le Modèle Canadien de Circulation Général (MCCG) et deux par la réanalyse ERA-40c, chacune à des resolutions différentes de 15 km et 45 km. Les trois simulations climatiques issues de la cinquième version du MRCC sont pilotées par la réanalyse ERA-Interim à des résolutions spatiales de 0,44 ° (≈ 48 km), 0,22 ° (≈ 24 km) et 0,11 ° (≈ 12 km). Toutes les comparaisons sont évaluées sur un pas de temps journalier pour les périodes de 1961-1990 (pour le MRCC4) et de 1981-2010 (pour le MRCC5). Les sept simulations sont utilisées comme données d'entrée pour deux modèles hydrologiques de complexité variable (HSAMI et MOHYSE). Chaque modèle est calibré en utilisant trois fonctions-objectifs basées sur le critère d’efficience Kling-Gupta Efficiency (KGE) pour cibler les crues d’été-automne. Trois indices saisonniers sont utilisés pour évaluer les sorties du MRCC : biais (température), biais relatif (précipitations) et le ratio de variances (température et précipitations). Dans le but d'évaluer les effets de la resolution spatiale sur la modélisation hydrologique des crues d’été-automne, des simulations d'écoulement sont générées à l'aide des sept jeux de données climatiques. Les simulations d'écoulement générées par les sorties climatiques sont analysées par deux statistiques de performance : les KGE saisonniers et les biais relatifs saisonniers. Les crues d’été-automne sont évaluées à l'aide de quatre indicateurs de crue, soient les périodes de retour de 2, 5, 10 et 20 ans. Les résultats ont révélé un impact de la résolution spatiale sur les sorties du MRCC (température et précipitation) et sur la simulation des crues d’été-automne par les deux modèles hydrologiques et les trois différentes approches de calage, bien que cela puisse être dû à d'autres éléments tels que la taille du domaine et le choix du pilote du modèle climatique. En augmentant la résolution spatiale pour les deux modèles hydrologiques, les indicateurs de crue d’été-automne affichent une augmentation des périodes de retour. D'autre part, la structure des modèles hydrologiques et les approches de calage n'ont pas montré d'impacts significatifs sur les simulations des crues d’été-automne. Les résultats soulignent la nécessité de poursuivre des études pour évaluer l'incertitude supplémentaire due aux impacts de la résolution spatiale des simulations climatiques sur les études hydrologiques.

Date	24 janv. 2018
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Richard Arsenault (Directeur(-trice)) & Rabindranarth Romero-López (Codirecteur(-trice))