Dynamique d’englacement et de fonte probables

Afin d’estimer les semaines probables d’englacement et de fonte pour ensuite en dériver la durée de la saison d’englacement, l’établissement de séries temporelles de SIC pour chaque pixel (x,y) et pour chaque scénario de probabilité P est nécessaire.

Les données tirées des requêtes sur la PPF (fonction quartile ou CDF inverse) permettent d’obtenir, grâce aux paramètres ajustés du modèle fréquentiel, la SIC limite pour une probabilité au non-dépassement de p (voir figure 23 et 24).

Pour chaque probabilité au non-dépassement p, une série temporelle des SIC est bâtie (figure 32). La semaine de fonte probable est détectée en recherchant la première semaine pour laquelle une SIC est plus petite ou égale à 15 % entre les semaines 15 (début avril) et 38 (mi-septembre). Pour la semaine d’englacement probable, la recherche de la première semaine pour laquelle une SIC plus grande ou égale à 15 % a été menée entre les semaines 38 (mi-septembre) et 52 (fin décembre).

Figure 32: Série de SIC modélisées selon la PPF de la distribution Bêta pour une valeur de probabilité au non-dépassement P de 0,5

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Ce processus de détection est répété pour chacun des 20 738 pixels du domaine et pour les 20 pas de probabilités p (de 0,05 à 0,95, par pas de 0,05). Il est important de noter que l’événement de fonte en est un de non-dépassement (SIC < 15 %) tandis que l’englacement est un événement de dépassement (SIC > 15 %). Il faut donc considérer 1-p pour estimer les semaines d’englacement. Cela permet de cartographier les semaines pour lesquelles l’occurrence d’un événement est probable à une probabilité p pour chacun des deux événements recherchés (figure 33)

Figure 33: Semaine d’englacement [A] et semaine de fonte [B] pour une probabilité P de 50 %

En utilisant les cartographies des semaines d’englacement et de fonte pour les diverses probabilités, il est possible d’en dériver une cartographie de la durée de la saison de présence de glace en soustrayant la valeur de la semaine de fonte de celle de la semaine d’englacement. La durée de la saison sans glace est ensuite obtenue en soustrayant la durée de la saison d’englacement du nombre de semaines dans l’année, soit 52.

À partir des indicateurs précédemment présentés, il est possible d’estimer en tout point du domaine quelle est la semaine probable pour un événement d’englacement ou de fonte et ce en fonction des observations passées et d’un modèle ajusté aux données. Par exemple, la figure 34 présente les semaines probables de fonte et d’englacement pour la communauté de Puvirnituq, sur la côté québécoise de la Baie d’Hudson.

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Figure 34: Semaine d’englacement et semaine de fonte probables pour la communauté de Puvirnituq

De ces données, il est également possible de dériver pour chaque point du domaine ce que serait la saison d’englacement la plus courte, combinant l’englacement le plus tardif et la fonte la plus précoce, et à l’inverse, la saison d’englacement la plus longue, tel qu’en figure 35. Pour obtenir la durée de la saison de glace la plus longue, il faut comparer la semaine de l’événement pour laquelle la probabilité de fonte est la plus faible (5 %, donc l’événement de fonte le moins certain, mais précoce) avec la semaine de l’événement pour laquelle la probabilité d’englacement le plus grande (95 %, donc l’événement de fonte le plus certain, mais tardif).

Par exemple, selon la figure 35, la communauté côtière de Puvirnituq est sujette, selon l’outil IcePAC, pour le pixel adjacent à la communauté, à des durées de saisons sans glace pouvant s’échelonner d’un minimum de 14 semaines (avec une fonte à la fin juillet et un englacement au début novembre) jusqu’à un maximum de 26 semaines (avec une fonte à la mi-juin et un englacement à la mi-décembre). La figure 36 présente les résultats d’analyses similaires, mais pour l’ensemble des communautés côtières cartographiées à la figure 1.

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Figure 35: Durées en semaines probables maximum et minimum de la saison sans glace pour la communauté de Puvirnituq

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Le tableau 3 compare les semaines correspondantes aux jours de fonte et d’englacement fournis par le SCG, basés sur 30 ans d’observations (CIS, 2013), avec les estimations des mêmes événements avec l’outil IcePAC.

Les estimations montrent une cohérence entre les données du SCG et les estimations IcePAC. Toutefois, il est intéressant de noter la différence en durée de saison sans glace marquée au point Hall Beach. Considérant que l’estimation des semaines de fonte et d’englacement repose sur l’utilisation d’une seule et même distribution et que la semaine d’englacement est bien identifiée tandis que la semaine de fonte montre un large décalage, il serait faux de prétendre qu’IcePAC est erroné. La surestimation de la durée de la saison sans glace (prétextant que les données du SCG sont utilisées comme vérité terrain) peut s’expliquer par de multiples facteurs :

• l’effet “land spillover” qui engendre une surestimation de la SIC dans le produit OSI- 409;

• le fait que le point de Hall Beach (voir figure 1) est localisé dans la zone marginale de la polynie;

• le fait que les statistiques de semaines d’englacement et de fonte ne sont pas mesurées exactement sur la même période (1981-2010 versus 1978-2015);

• le fait que nous comparions des données médianes de SIC tirées des données du SCG (mesurées en dixièmes, 4/10 = 40%) tandis que les valeurs tirées des données OSI-409 sont continues et que la définition de la présence de glace en découlant n’est pas similaires (SCG est <= 1/10 tandis qu’IcePAC est < 15 %).

En comparant les résultats du SCG avec une probabilité plus faible d’occurrence (P = 15%), la polynie de Hall Beach apparaît sur les cartes IcePAC pour la semaine 23. Cette situation particulière est certainement liée au fait qu’IcePAC fait appel à des données de moyenne tandis que le SCG utilise les médianes. Puisque la SIC dans une polynie ouverte tends à être très faible ou, lorsqu’elle est refermée très haute, il est crédible de prétendre que les valeurs de moyenne et de médiane seront différentes dans ces régions particulières. Par exemple, à Hall Beach, puisque la polynie tends à s’ouvrir plus fréquemment à partir de la fin du mois de mai (semaine 23), sa valeur médiane sera plus faible que sa moyenne qui elle sera affectée par les moments où, malgré la fin du mois de mai, le secteur ou le pixel à l’étude pour Hall Beach est toujours englacé. Il faut donc comprendre que les polynies, de par

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la différence de résolution entre les produits (1 km du SCG versus 12.5 km d’IcePAC) et par les données de base utilisées (médiane vs moyenne) ne tendront pas à apparaître sur les sorties « moyennes » (P = 50%) d’IcePAC, mais plutôt à des probabilités plus faibles.

Tableau 3: Comparaison des semaines d’englacement et de fonte identifiées par le SCG (CIS, 2013) par rapport à celles identifiées par le scénario P=0,5 d’IcePAC.

Communauté _Englacement SCG _Fonte SCG

SCG