Modèles climatiques MRCC et NARCAPP

Pour le futur, les modèles de vagues sont alimentés par des modèles climatiques. Le principal modèle climatique utilisé dans cette étude est le Modèle régional canadien du Climat (MRCC, Caya et Laprise, 1999, Music et Caya, 2007). Deux simulations du MRCC (aev et ahj) ont été choisies parce qu’elles satisfont les exigences du modèle de vagues GENER, soit une résolution spatiale de 45 km et une résolution temporelle de 3 heures; de plus, ces simulations couvrent une longue période (1961-2100). Deux autres simulations régionales de climat tirées du projet NARCCAP (Mearns et al. 2007, 2009) ont aussi été utilisées.

À leurs frontières, toutes ces simulations régionales sont pilotées par des modèles de circulation générale océan-atmosphère (MCGOA); ces derniers intègrent le scénario d’évolution de gaz à effet de serre (GES) et d'aérosols du Groupe Intergouvernemental d’Experts sur le Climat (GIEC) SRES A2 (Nakicenovic et al. 2000). Le scénario A2 se situe dans la tranche haute des scénarios d’émission de GES, mais n’est pas le plus pessimiste (IPCC, 2007). Son utilisation est préférée en impact et adaptation car on considère que ceux pouvant s’adapter à ce scénario s’adapteront également à des scénarios plus optimistes. Les courbes des émissions de GES et de température observées entre 1990 et 2007 soutiennent l’utilisation de ce scénario.

Le scénario A2 est bâti sur l’hypothèse d’un développement induit par les autonomies régionales et les identités locales. Les émissions de GES du scénario A2 correspondent donc à des conditions économiques et sociales hétérogènes dans le monde. La population continue de croître régulièrement et atteint 10 milliards en 2050. Le développement économique est basé sur la régionalisation plutôt que sur la mondialisation des échanges (scénario A1), les développements économiques et technologiques sont lents en comparaison des autres scénarios. En conséquence, les émissions cumulatives de CO2 projetées pour le milieu et la fin du 21^ème siècle sont de 600 et 1850 GtC. Le taux de croissance du méthane et du protoxyde d’azote augmente rapidement. Le dioxyde de soufre augmente jusqu’à atteindre un maximum juste avant 2050 (105 MtS/an) et diminue dans la seconde moitié du siècle (60 MtS/an).

Figure 8. Réchauffement global durant le XXI^e siècle selon des modèles climatiques utilisant différents scénarios d'émission de CO2 (GIEC., 2007).

Idéalement, on souhaite utiliser le plus grand nombre de simulations possible pour obtenir un éventail de climats plausibles sur les périodes historiques de référence et futures. Cependant, les critères de sélection satisfaisant les modèles de vagues (données à résolution spatiales et temporelles assez fines, disponibles publiquement et couvrant la zone d’étude) limitent le choix des simulations disponibles.

Les simulations climatiques utilisées ont les propriétés suivantes:

aev : MRCC 4.2.3 piloté par le CGCM3 (modèle canadien couplé de climat global; Scinocca et al., 2008) membre 5 sur le domaine couvrant l'Amérique du Nord à une résolution de 45 km. La période couverte est 1961-2100.

ahj : MRCC 4.2.3 piloté par le ECHAM5 (modèle allemand couplé de climat global; Jungclaus et al., 2006) membre 3, même domaine et période que aev.

hrm3 : HRM3 (Hadley Regional Model 3) piloté par le GFDL (modèle du Geophysical Fluid Dynamics Laboratory) sur le domaine NARCCAP à une résolution de 50 km. Les périodes couvertes sont 1968-2000 et 2038-2070.

rcm3 : RCM3 (Regional Climate Model 3) piloté par le GFDL, même domaine et période que hrm3.

Les simulations issues du MRCC aev et ahj sont caractérisées par un biais froid général sur la période de contrôle (1971-2000). Concernant les précipitations et les températures, peu de différences apparaissent entre les simulations pilotées par CGCM3 membre 5 (aev) et ECHAM5 membre 3 (ahj; Figure 9). Pour ces simulations, le biais de température est compris entre -3,6°

et -1,5°C par rapport aux moyennes annuelles du climat actuel (Troin et al., in prep). Sur le bassin versant de la rivière aux Outardes, les températures annuelles moyennes de MRCC-aev sont plus froides d’un degré que celles de MRCC-ahj (Troin et al., in prep). Sur l'estuaire et le golfe du Saint-Laurent, MRCC-aev a globalement un biais froid d'environ -1,5°C, mais un biais chaud jusqu'à +2°C en hiver; MRCC-ahj présente aussi un biais froid sur l'année complète et un biais chaud en hiver, mais moins fort que MRCC-aev (Senneville et al., 2013).

Pour tenir compte du biais important de MRCC-aev, les températures débiaisées par Simon St-Onge-Drouin sur la grille du modèle MOR (Senneville et al., 2013) ont été généralement utilisées pour ce projet, mais les formules empiriques ont également été testées avec les températures de aev non corrigées. Aucune correction n'a été appliquée sur les températures de MRCC-ahj, car le biais est moins important.

Pour l'estuaire et le golfe du Saint-Laurent, les températures calculées par HRM3 pour 2041-2070 indiquent un réchauffement régional en moyenne de 1,5 à 4° par rapport à celles calculées pour 1971-2000. Celles calculées par RCM3 sont plus élevées de 1,5 à 2,5°. Le climat futur calculé par HRM3 est donc équivalent à légèrement plus chaud que celui calculé par RCM3.

Ce rapport est basé principalement sur les simulations MRCC-aev et MRCC-ahj, car la longue période couverte permet de comparer le passé récent (1981-2010) avec le futur proche (2041-2070) et le futur lointain (2071-2100). Cela n'est pas possible avec les simulations hrm3 et rcm3, qui ne couvrent que les périodes 1968-2000 et 2038-2070. Les résultats de GENER avec ces-derniers ne sont pas présentés dans la version préliminaire du rapport, mais seront ajoutés à la version définitive du rapport.

Les Figures 10 et 11 présentent la vitesse moyenne des 10% des vents les plus rapides de MRCC-aev et de MRCC-ahj pour la période 1981-2010. Les annexes 6 et 7 présentes les roses de vents dans l'estuaire et le golfe. Ces représentations graphiques ont permis de sélectionner les points de grille ayant un vent de type marin pour alimenter GENER (Figure 7).

Figure 9. Comparaison entre les simulations climatiques utilisées et l'ensemble des simulations disponibles auprès d'Ouranos pour la température et des précipitations, (A) moyenne annuelle pour 1971-2000, (B) moyenne annuelle pour 2041-2070, (C) moyenne décembre-janvier-février pour 1971-1971-2000, (D) moyenne décembre-janvier-février pour 2041-70.

Figure 10. Vitesse moyenne des 10% des vents les plus rapides de MRCC-aev 1981-2010. Les points de grille avec vent marin utilisés pour alimenter GENER sont mis en évidence.

Figure 11. Vitesse moyenne des 10% des vents les plus rapides de MRCC-ahj 1981-2010. Les points de grille avec vent marin utilisés pour alimenter GENER sont mis en évidence.