CHAPITRE 3 MATERIEL ET MÉTHODE
3.3 Données climatiques
3.3.2 Scénarios climatiques d’ici la fin du siècle pour le site Doyon-Westwood
développement d’une approche méthodologique permettant d’intégrer les changements climatiques aux études de performance des méthodes de restauration. Dans le cadre de ce projet, le
mandat a été donné à une étudiante en post-doctorat de déterminer les conditions moyennes et extrêmes jusqu’en 2100, intégrant les changements climatiques, entre autres pour le site Doyon- Westwood (Bresson, 2019; à paraître). Les séries temporelles des mêmes variables météorologiques détaillées précédemment sont utilisées pour la modélisation climatique.
3.3.2.1 Données météorologiques actuelles
Afin d’effectuer des scénarios climatiques dans une région donnée, une station d’observation de surface d’ECCC doit être sélectionnée. Cette station doit présenter un enregistrement de toutes les données météorologiques décrites précédemment et ce en continu sur une longue période de temps (Bresson, 2019; à paraître).
Pour le site de Doyon-Westwood, c’est la station de Val-d’Or Aéroport, située à une soixantaine de kilomètres à l’est du site, qui a été sélectionnée (figure 3.8). La station de Rouyn-Noranda utilisée pour la période de suivi des cellules de 2015 à 2018 ne présente pas les critères de sélection requis et a donc dû être écartée pour effectuer les scénarios climatiques. Pour l’ensemble des paramètres mentionnés précédemment ce sont des données journalières qui ont été utilisés (Bresson, 2019; à paraître).
Figure 3.8 : Localisation des principales villes, sites miniers étudiés, stations météorologiques utilisées dans le cadre du projet FRQNT (Bresson, 2019; à paraître).
Les variables météorologiques sont enregistrées selon différentes échelles de temps dépendamment de la variable, qui peuvent être horaires, journalières ou mensuelles. Un traitement peut donc être nécessaire pour présenter l’ensemble de ces données selon l’échelle journalière (Bresson, 2019; à paraître). Les données journalières d’humidité relative et de vitesse du vent sont calculées à partir des données horaires, en faisant la moyenne des valeurs sur les 24h de chaque journée. Si plus de 2h de données manquent sur la journée, l’observation est considérée comme absente. Ce critère permet de considérer uniquement les journées qui présentent 90% ou plus de données (Bresson, 2019; à paraître).
Pour les données de température et d’humidité relative manquantes, une interpolation linéaire peut être effectuée afin de combler les données manquantes. Lorsque les données sont absentes pour plus de quatre jours consécutifs, l’interpolation a également été effectuée, mais le résultat dans ce cas risque d’être plus éloigné de la réalité. Pour les précipitations et la vitesse du vent, l’interpolation linéaire ne peut pas s’appliquer et il n’est pas possible d’estimer de manière réaliste les données manquantes. Dans ce cas les données sont considérées comme absentes (Bresson, 2019; à paraître).
3.3.2.2 Scénarios climatiques pour la région de Val-d’Or
Neuf modèles climatiques globaux et régionaux ont été sélectionnés parmi ceux disponibles dans les projets CMIP5 et CORDEX « Coordinated Regional Climate Downscaling Experiment ». Deux scénarios radiatifs soit le RCP4.5 et RCP8.5 ont été utilisés (tableau 3.4). Un total de dix-huit simulations a alors été obtenu. La technique de post-traitement appliqué sur ces résultats est la méthode quantile-quantile (cf. section 2.6.3).
Les graphiques de la figure 3.9 présentent pour la station de Val-d’Or Aéroport les résultats des simulations climatiques obtenues à partir de l’ensemble des modèles utilisés, soit l’évolution de 1950 à 2100 de : la température moyenne et des précipitations moyennes annuelles (figure 3.9). La couleur bleue correspond au scénario radiatif RCP 4.5 et le rouge au RCP 8.5. Les enveloppes représentent les maximums et minimums obtenus pour l’ensemble des simulations climatiques issus des neuf modèles climatiques. La moyenne de ces valeurs est alors représentée par les courbes pleines.
Tableau 3.4 : Liste des modèles climatiques utilisés pour obtenir les différentes simulations à la station de Val-d’Or Aéroport (adapté de Bresson, 2019; à paraître).
Modèle Pays Échelle RCP
CanESM2 Canada Global 4.5 8.5 IPSL-CM5A-LR France 4.5 8.5 IPSL-CM5A-MR 4.5 8.5 IPSL-CM5B-LR 4.5 8.5 MIROC-ESM Japon 4.5 8.5 GFDL-ESM2G États- Unis 4.5 8.5 GFDL-ESM2M 4.5 8.5 CanRCM4/NAM-22_CCCma- CanESM2 Canada Régional 4.5 8.5 RCA4/NAM-44_CCCma- CanESM2 Suède 4.5 8.5 (a) (b)
Figure 3.9 : Évolution des paramètres climatiques pour la station de Val-d’Or de 1940 à 2100 : a) température moyenne, b) précipitations moyennes annuelles (Bresson, 2019; à paraître). Parmi les différentes simulations obtenues, une sélection est faite en fonction des besoins spécifiques au projet de recherche. Pour effectuer cette sélection, les simulations sont comparées en fonction de la variation de température (ΔT) par rapport à la température actuelle, par exemple +6°C, et en fonction de la variation de précipitations (ΔPr) par rapport aux précipitations actuelles, par exemple +10% (figure 3.10).
Dans le cadre de ces travaux de recherche, les résultats de trois simulations climatiques ont été utilisés. La simulation la plus pessimiste pour la performance de la méthode de restauration présente une variation de précipitation faible combinée à une variation de température élevée (IPSL-CM5A-MR_RCP8.5). La seconde simulation utilisée correspond à un autre extrême, soit une variation importante des précipitations (GFDL-ESM2G_RCP4.5). La dernière simulation utilisée présente des variations moyennes par rapport aux deux autres simulations (CanESM2_RCP 4.5). Ces trois simulations climatiques sélectionnées sont identifiées en rouge sur la figure 3.10.
Figure 3.10 : Diagramme de dispersion des différents scénarios climatiques pour la station Val- d’Or Aéroport (adapté deBresson, 2019; à paraître).
Les valeurs moyennes de variation de températures (ΔT) et de précipitations (ΔPr) des trois simulations climatiques sélectionnés sont présentées au tableau 3.5.
Tableau 3.5 : Variations moyennes des températures et des précipitations des simulations climatiques sélectionnées. Nom Modèle RCP ΔT (°C) ΔPr (%) IPSL-CM5A-MR 8.5 6.1 3.5 CanESM2 4.5 4.4 11.9 GFDL-ESM2G 8.5 4.8 21.8
Les données journalières de 2020 à 2100 des variables météorologiques (température, précipitations, humidité relative et vitesse du vent) obtenues pour les trois simulations sélectionnées sont présentées à l’annexe D. Ces données ont été intégrées au modèle numérique afin d’analyser la performance de la méthode de restauration selon ces différentes simulations climatiques.
3.3.2.3 Données complémentaires
Le rayonnement solaire permet d’estimer le rayonnement à partir de la latitude du projet, qui est de 48.25° pour le site Doyon-Westwood et de la date de début de la simulation (ici le 24 juillet 2015, pour le début du suivi des cellules de terrain et 24 juillet 2020 pour les simulations climatiques). Les valeurs de l’albédo choisies sont respectivement de 0,8, 0,5 et 0,1 selon la présence de neige fraîche, ancienne ou un sol nul respectivement (Villeneuve et Richard, 2007). En ce qui concerne les données de neige, les paramètres moyens indiqués directement par le logiciel SEEP/W (Geo-Slope International Ltd., 2017) ont été utilisé soit : densité de neige = 100 kg/m3, ablation de neige = 0.55, épaisseur de fonte de neige quotidienne = 0,03 m et épaisseur de neige initiale = 0 (au 24 juillet).