Impacts of climate change on the hydrology of extreme summer floods

Résumé

L'examen des impacts du changement climatique sur les événements hydroclimatiques extrêmes a suscité un grand intérêt, car une augmentation de ces événements aura un impact sur les inondations et les sécheresses. Ces événements peuvent nuire aux humains et aux animaux et causer des dommages aux biens et aux infrastructures. Il est essentiel d'avoir une compréhension approfondie des caractéristiques et de la distribution des précipitations extrêmes, ainsi que du moment, de l'ampleur et de la fréquence des débits extrêmes, afin de planifier et de gérer efficacement nos systèmes de ressources en eau, notamment les barrages, les réservoirs et les systèmes d'irrigation. Des études récentes ont indiqué qu'il pourrait y avoir une augmentation de l'intensité des événements de précipitations extrêmes, tels que les précipitations convectives, à l'avenir en raison des effets du changement climatique. Cela pourrait se traduire par des quantités plus importantes de pluie ou de neige sur une période de temps plus courte, ce qui pourrait potentiellement entraîner une augmentation des inondations et d'autres problèmes liés aux conditions météorologiques. Cette étude vise à examiner les variations d'intensité et de fréquence de la variabilité hydroclimatique à court et à long terme, en mettant l'accent sur les précipitations et les débits extrêmes dans les régions de l'est et du nord-est des États-Unis. En outre, l'étude examine l'incertitude associée aux biais du cycle diurne et à la variabilité climatique interne pour la variabilité hydroclimatique future. L'objectif global de cette recherche est d'améliorer notre compréhension de la façon dont les événements extrêmes futurs se développeront, en mettant l'accent sur leur relation avec la taille du bassin versant, afin de mieux se préparer au changement climatique. Cette étude a utilisé l'ensemble de données ClimEx comprenant 50 membres. ClimEx est un ensemble de données de grande envergure à conditions initiales uniques (Single Model Initial condition Large Ensemble ou SMILE) opérant sous le scénario du Chemin de Concentration Représentative 8.5. ClimEx offre une haute résolution spatiale (0,11o ) et temporelle (1 heure) et a été dérivé par une réduction dynamique de l'échelle à partir de 50 membres du Modèle Système Terrestre Canadien (CanESM2) à travers un domaine de l'Amérique du Nord-Est Comme la modélisation hydrométéorologique effectuée dans cette étude se fait au pas de temps infra-journalier, une première étape a consisté à étudier la nécessité et l'impact d'une méthode de correction du biais du cycle diurne sur les variables climatiques, telles que la température et les précipitations, et son effet sur le débit simulé. Dans la deuxième étape de l'étude, la progression des extrêmes hydrologiques dans 133 bassins versants a été examinée en étudiant la relation entre la taille du bassin versant, la durée des précipitations (allant de 1 à 72 heures), les périodes de retour (entre 2 et 300 ans) et le débit. Enfin, l'étude a cherché à comprendre l'importance de la variabilité climatique interne pour l'identification des changements de débit en analysant le moment de l'émergence. Cette analyse visait à mettre en lumière la façon dont la variabilité climatique interne peut influencer la détection des changements de débit et la fiabilité des résultats. L'étude a révélé que l'utilisation de méthodes multivariées de correction des biais du cycle diurne peut efficacement ajuster les biais infra-quotidiens de la température et des précipitations, en termes de moment et d'ampleur, par rapport aux observations réelles. Ces corrections entraînent des améliorations légères mais systématiques de la simulation des quantiles de débit, en particulier dans les petits bassins versants. Avec le changement climatique, l'étude a également révélé une augmentation des précipitations extrêmes pour toutes les durées et périodes de retour. L'augmentation prévue des précipitations extrêmes est étroitement liée à la durée, à la fréquence et à la taille du bassin versant. Les zones qui devraient connaître les plus fortes augmentations relatives de précipitations sont celles qui ont les durées les plus courtes, les plus grandes périodes de retour et les plus petits bassins versants. L'étude a déterminé que le moment de l'émergence du changement climatique sur les inondations et les sécheresses extrêmes se produit plus tard que ceux sur les niveaux de débit moyens, mais les changements dans les inondations et les sécheresses sont plus prononcés. Le moment de ces changements est lié à la taille du bassin versant, les petits bassins versants affichant une émergence plus précoce pour les inondations et plus tardive pour les sécheresses. Les résultats de cette étude impliquent qu'à l'avenir, les petits bassins versants seront affectés de manière disproportionnée par l'augmentation des précipitations extrêmes. Cela souligne la nécessité de poursuivre les recherches sur les impacts du changement climatique sur les inondations et les sécheresses extrêmes, en particulier en ce qui concerne le moment de ces effets et la façon dont il est influencé par la taille du bassin versant.

Date	8 juin 2023
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	François Brissette (Directeur(-trice))