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1. Re u le 29 avril 1991 accept pour publication le 14 janvier 1992 SUMMARY The output of the Canadian Climate Center CCC General Circulation Model GCM coupled with the hydrologic deterministic model CEQUEAU is used to evaluate the possible impact of a doubling of atmospheric CO on the hydrologic regime of the Moisie river on the North Shore of the St Lawrence in regions where snow plays an important contribution to the annual runoff and the ground is covered with snow for periods from 4 to 6 months the seasonal variations of climatic changes under a 2 x CO scenario may have very different impact on hydrologic regimes Figures 1 and 3 show the annual and winter distributions of temperature changes for Quebec under the CCC 2 x CO scenarios while figure 2 shows the possible changes in annual precipitation The annual temperature will increase around 4 to 5 C while winter temperatures may increase as much as 6 to 9 C annual precipitation will increase by 15 to 20 The CEQUEAU hydrologic model MORIN ef al 1981 MORIN et COUILLARD 1990 is a deterministic model which takes inte account number of physiographic characteristics of the drainage basin such as elevation and percent of forest and lake area as defined in number of square grids The model uses for input daily minimum and maximum temperatures and daily solid and liquid precipitation rainfalt and snowfall As such meterorogical information is usually availab2. des d bits de la rivi re Moisie en introduisant dans le mod le hydrolo gique les nouvelles donn es m t orologiques Ainsi pour les simulations hydrologiques les donn es de pr cipitations journali res aux stations de Sept lles et de Wabush ont t modifi es du pourcentage des changements pr vus pour le mois alors que les temp ratures journali res ont t modifi es en additionnant le changement pr vu pour le mois Les lames mensuelles et annuelle des coulements simul s correspondant un sc nario de 2 x COs sont pr sent es au tableau 3 Si on compare les lames mensuelles et annuelle simul es pour un sc nario de 2 x CO et les lames calcul es pour les conditions actuelles on observe que la lame moyenne annuelle est r duite de 5 seulement Par contre on observe une plus grande variation des lames mensuelles Les lames moyennes mensuelles calcul es pour les conditions naturelles et simul es avec les donn es m t orologiques estim es pour un sc nario de 190 REVUE DES SCIENCES DE L EAU 5 2 1992 G Morin et M Slivitzky Tableau 2 Modifications des temp ratues et pr cipiations mensuelles aux stations Sept lles et Wabush estim es l aide des r sultats du mod le de circulation g n rale du Centre climatologique canadien Table 2 Monthly modifications of temperatures and precipitations at the Sept lles and Wabush stations estimated by the Canadien Climate Centre General circulation model Temp ra
3. exceedence goes from 0 12 to 0 28 i e the years of low runoff will happen much more frequently For summer months the situation will be different as it Is the wet years that will be more affected by changes in temperature as an example for the month of August fig 10 the probability of occurences of dry years will not change as drastically as the frequency of wet years increases in temperature and therefore possible evapotranspiration will have no effect if no sufficient soil moisture is available Key words impacts climatic variation hydrology 2xCOz model Moisie Qu bec Les r sultats du mod te de circulation g n rale MCG haute r solution du Centre climatologique canadien CCC sont utilis s pour estimer l ampleur des impacts d ventuels changements climatiques sur le r gime hydrologique d une rivi re de ta c te nord du Saint Laurent Pour le Qu bec le MCG du CCC pr voit des augmentations annuelles de l ordre de 0 15 pour les pr cipitations et de 4 5 C pour les temp ra tures tandis que les variations saisonni res seraient beaucoup pius impor tantes les temp ratures hivernales d cembre f vrier augmentant de 6 9 Cet les pr cipitations 15 20 Le mod le hydrologique CEQUEAU est appliqu au bassin versant de fa rivi re Moisie pour simuler les d bits dans le contexte climatique actuel et dans ce nouveau contexte climatique Pour ce bassin versant les pr cipitations annue
4. nous avons utilis ces m mes valeurs normales modifi es pour tenir compte des changements pr vus par le mod le de circulation g n rale du Centre climatologique canadien Changements climatiques et r gime hydrologique 187 R SULTATS ET DISCUSSIONS Analyse des r sultats Calage et validation du mod le CEQUEAU M me si les simulations pour les conditions naturelles et modifi es ont t faites l cheile journali re l analyse des r sultats est faite l chelle men suelle et annuelle seulement Le tableau 1 donne les lames moyennes men suelles et annuelle observ es et calcul es par le mod le hydrologique pour la p riode 1966 1989 La comparaison des lames d coulements observ es et calcul es montre une diff rence de l ordre de 1 2 pour la lame annuelle et des diff rences variant entre 7 et 6 pour les lames mensuelles Tableau 1 Lame moyenne mensuelle et annuelle pour ia p riode de 1966 1989 observ es et calcul es pour les conditions actuelles de la rivi re Moisie Table 1 Annual and monthly runoff of the Moisie river in it s actual state observed and calculated for the 1966 1989 period Conditions actuetles Observ es Calcul es Ditf rence Janvier F vrier Mars Avril Mai Juin Juillet Ao t Septembre Octobre Novembre D cembre Ann e Les lames mensuelles moyennes calcul es fig 4 reproduisent bien le cycle annuel observ et il n y a pas de sur ou sous estim
5. 951 1980 Qu bec Temp ratures et pr Gen ve cipitations Service de l environnement at MORIN G FORTIN J P LARDEAU J P so MOsPh rique Downsview Canada CHANSKA W PAQUETTE S 1981 Mo SAE 1981b Normales climatiques du Cana d le CEQUEAU manuel d utilisation da 1951 1980 Provinces de l Atlantique INRS Eau rapport scientifique n 93 449 p Temp ratures et pr cipitations Service de MORIN G COUILLARD D 1990 Predicting l environnement atmosph rique Downs River Temperatures with a Hydrological Model Encyclopedia of Fluid Mechanics WMO 1986 intercomparison of models of Vol 10 Surface and Groundwater Flow snowmwelt runoff Operational Hydrology Phenomena Gulf Publishing Company Report n 23 WMO Publ n 646 WMO Houston Texas Geneva Switzerland
6. EQUEAU model to calculate the flows for the 1966 1989 period Even if calculations of flows have been made on a daily scale monthly values are used for the analysis of results Table 1 presents a comparison of monthly and annual observed and calculated runoff for this period and show that ihe mode satisfactorily reproduces the observed flows the annual difference is only 1 2 while monthly differences vary from 7 10 6 Monthly flows fig 4 adequately represent the annual cycle and there is no important under or over estimation of mean monthly values Frequency analysis of ail monthly flows fig 5 show that the observed sequence is adequately simulated even for extreme values The coefficient of correlation between annual observed and calculated flows is 0 88 and the error of estimation of calculated values is only 48 mm Monthly changes in temperature and precipttation as ouput by the Canadian GCM under a 2 x CO scenario are then used to simulate daily flows under changed climate conditions The values at the grid points of the GCM are interpotated to the Sept lies and Wabush Lake Stations Climate normals for the two stations table 2 are first modified by these monthly changes in precipitation and temperature to reflect new conditions for the application of the Thornthwaite formula under a 2 x CQ scenario Then daily temperature and precipitation values for the 1966 1989 period are modified by these monthly changes and us
7. I erua www erudit org Article Impacts de changements climatiques sur le regime hydrologique le cas de la riviere Moisie G Morin et M Slivitzky Revue des sciences de l eau Journal of Water Science vol 5 n 2 1992 p 179 195 Pour citer cet article utiliser l information suivante URI http id erudit org iderudit 705127ar DOI 10 7202 705127ar Note les r gles d criture des r f rences bibliographiques peuvent varier selon les diff rents domaines du savoir Ce document est prot g par la loi sur le droit d auteur L utilisation des services d rudit y compris la reproduction est assujettie sa politique d utilisation que vous pouvez consulter l URI https apropos erudit org fr usagers politique dutilisation rudit est un consortium interuniversitaire sans but lucratif compos de l Universit de Montr al l Universit Laval et l Universit du Qu bec Montr al Il a pour mission la promotion et la valorisation de la recherche rudit offre des services d dition num rique de documents scientifiques depuis 1998 Pour communiquer avec les responsables d rudit info erudit org Document t l charg le 16 novembre 2015 09 51 REVUE DES SCIENCES DE L AU 5 1992 179 195 Impacts de changements climatiques sur le r gime hydrologique le cas de la riviere Moisie Impacts of climatic changes on the hydrological regime Moisie river case G MORIN M SLIVITZKY
8. S J 1987 Sensitivity of water resour ces in the Great Lakes region to changes in temperature precipitation humidity and wind speed in The influence of climate change and climatic variability on the hydro logic regime and water resources SA Solo mon M Beran and W Hoggs Eds Inter national Association of Hydrologic Scien ces Publication n 168 p 489 500 Wal lingford Berkshire UK CORPS OF ENGINEERS U S ARMY 1960 Runoff from snowmelt EM 1 110 2 1 406 fects of climate change on the Laurentian Great lakes levels in The potential effects of global climate change on the United Sta tes Report to Congress J B Smith and D A Tirpak Eds U S Environmental Pro tection Agency Appendix A Water Re sources p 4 1 34 CROLEY li T 1990 Laurentian Great Lakes Double CO2 climate change hydro logical impacts Climatic Change 17 27 47 HARTMANN H C 1990 Climate change impacts on Laurentian Great Lakes levels Climatic Change 17 49 67 IPCC 1990a Climate Change The IPCC Scientific Assesssment WMO UNEP Inter governmental Panel on Climate Change Cambridge University Press Cambridge IPCC 1990b incidences potentielles du changement climatique WMO UNEP Rap port du groupe de travail au Groupe Changements climatiques et r gime hydrologique 195 d experts intergouvernemental pour SAE 1981a Normales climatiques du Canada l tude du changement climatique OMM 1
9. arreaux partiels l aide des lignes de partage des eaux des sous bassins La seule caract ristique phy sique li e au carreau partiel est sa superficie exprim e en pourcentage du carreau et la direction de l coulement En plus des donn es physiographiques d crivant le bassin le mod ie requiert pour les simulations les donn es journali res des pr cipitations liquides et solides ainsi que les temp ratures maximales et minimales de l air sur chacun des carreaux Ces donn es n tant disponibles qu un nombre limit de stations le mod le permet diff rentes options d interpolation qui sont la r gression la pond ration en fonction des deux ou trois stations voisines ou le polygone de Thiessen Le mod le CEQUEAU comporte deux parties principales visant d crire le mieux possible la production et le cheminement de l eau vers l exutoire du bassin versant La premi re partie soit la fonction de production concerne l coulement vertical de l eau et a pour but d effectuer sur chaque carreau le bilan de l eau dans le sol les lacs et les mar cages Elle repr sente de mani re simple mais r aliste les diff rents processus que suivra l eau atmosph rique entre le moment o elle atteint le sol et celui o elle rejoint la rivi re Ces processus sont sch matis s dans le mod le CEQUEAU par la repr sentation du sol sous forme de r servoirs communiquant entre eux Les diff rents transferts
10. ation importante des valeurs moyennes mensuelles Les courbes des d bits moyens mensuels class s fig 5 montrent une bonne similitude entre les valeurs observ es et calcul es aussi bien pour les d bits faibles que pour les d bits lev s La figure 6 montre que les lames annuelles calcul es pour les ann es 1966 1989 se comparent bien aux lames observ es Il n y a pas d erreur syst ma tique puisque les points sont situ s de part et d autre de la ligne 45 Le coefficient de corr lation entre les d bits annuels observ s et calcul s est de 0 88 et l erreur d estimation des d bits calcul s est de l ordre de 48 mm L analyse de ces r sultats montre que le mod le hydrologique tel qu ajust permet de reproduire ad quatement les d bits de la rivi re Moisie partir des donn es m t orologiques des stations Sept les et Wabush 188 REVUE DES SCIENCES DE L EAU 5 2 1992 G Morin et M Siivitzky Figure 4 Figure 5 1966 1989 IL ovserv EB Caicui Lame mensuelle moyenne mm Lame moyenne mensuelle de la rivi re Moisie observ es et calcul es par le mod le CEQUEAU pour la p riode 1966 1989 Monthly mean runoff for the Moisie river observed and calculated values with the CEQUEAU model for the 1966 1989 period 2000 Courbe des d bits class s 1966 1989 1500 1000 D bit moyen mensuel m s 0 il 0 01 02 03 04 05 06 07 08 09 1 Fr quence au d passement Compa
11. de masse sont estim s par des relations math matiques dont les param tres sont d termin s lors de la calibration du mod le L origine de l alimentation en eau atmosph rique du bassin versant est la pluie ou la fonte de neige Les quations de base du calcul de la fonte potentielle de neige sont tir es du rapport Runoff from Snowmelt du Corps d ing nieurs de l arm e am ricaine CORPS OF ENGINEERS 1960 et utilisent une m thode simple de degr jour Pour estimer la fonte r elle le mod le effectue le bilan des stocks de neige sur chaque carreau s par en deux parties une partie for t et une partie d couverte Le mod le tient compte galement de deux ph nom nes qui retardent la disponibilit de l eau de fonte soit le r chauffement et le m rissement du stock de neige L vapotranspiration potentielle journali re est calcul e par la formule de Thornthwaite modifi e pour tenir compte de la dur e potentielle d ensoleille ment en fonction de fa latitude et du jour de l ann e L vapotranspiration r elle au dessus de la partie terrestre est calcul e sur chaque carreau en 186 REVUE DES SCIENCES DE L EAU 5 2 1992 G Morin et M Siivitzky fonction de la disponibilit de l eau dans le sol L vapotranspiration se fait taux potentiel si la disponibilit de l eau dans le sol d passe un certain seuil dans le cas contraire l vapotranspiration diminue lin airement en fonction de la baisse des
12. dre de grandeur que celle observ e actuellement Les changements climatiques entra neraient des modifications importantes de la distribution des coulements dans l ann e Pour la p riode de fonte de neige avril juin l coulement serait relativement peu modifi passant de 48 49 Pour les mois d hiver novembre a mars l coulement total passerait de 17 24 de la lame annuelle Pour fes mois d t juillet octobre la lame coul e passerait de 35 26 Etant donn les variations r gionales des changements climatiques les modifications du r gime hydrologique observ es sur la rivi re Moisie pour un sc nario de 2 x CO ne peuvent pas tre transpos es directement sur les rivi res d autres r gions Pour quantifier l impact du r chauffement sur l ensemble des rivi res du Qu bec i serait n cessaire de faire la m me tude sur quelques rivi res choisies dans diff rentes r gions o les caract ristiques climatiques et hydrologiques seraient diff rentes R F RENCES BIBLIOGRAPHIQUES CCC 1990 Application of the canadian clima CROLEY ll T E HARTMANN H C 1989 Ef te center general circulation model output for regional climate impact Studies Guideli nes for users Canadian Climate Center Atmospheric Environment Service Downs view Canada COHEN S J 1986 impacts of CO induced climatic change on water resources in the Great Lakes Basin Climatic Change 8 135 153 COHEN
13. e between 2 x CO and 1 x CO as cal culated by the Canadian Climate Centre General circulation model for the province of Quebec Diff rence de temp rature en C pour I hiver d cembre a f vrier pour 2 x CO par rapport 1 x CO telle que calcul e par le mod le de circu lation g n rale du Centre climatologique canadien pour la province de Qu bec Winter December to February temperature differences C between 2x CO and 1 x CO as calculated by the Canadian Climate Centre General circulation model for the province of Quebec Changements climatiques et r gime hydrologique 185 Le mod le hydrologique CEQUEAU Le mod le hydrologique CEQUEAU d velopp l INRS Eau MORIN ef al 1981 MORIN et COUILLARD 1990 est un mod le conceptuel bilan qui prend en compte les caract ristiques physiques du bassin versant par le d coupage de celui ci en l ments appel s carreaux La dimension de chaque carreau d pend de la superficie du bassin versant tudi de sa topogra phie et du nombre de stations m t orologiques disponibles Pour chaque carreau les caract ristiques physiographiques altitude for t lac marais n cessaires pour effectuer le bilan hydrologique sont valu es Un deuxi me d coupage de chaque carreau est ensuite n cessaire pour reproduire le cheminement de l eau dans le r seau hydrographique A cette fin on subdivise chaque carreau en c
14. e 1966 1989 period 1000 oe se Catcul amp Simul 2xCO Lame annuelle mm iaee mml PS oe 400 l i oo 10 30 50 70 90 99 999 Probabilit de non d passement Probabilit de non d passement des lames annuelles de la rivi re Moi sie calcul es 1 x CO et simul es 2 x CO par le mod le CEQUEAU pour la p riode 1966 1989 Cumulative probability of the annual runoff of the Moisie river calculated 1 x CO and simulated 2 x CO with the CEQUEAU model for the 1966 1989 period Changements climatiques et r gime hydrologique 193 des ann es humides serait pratiquement inchang e alors que pour une lame de l ordre de 600 mm correspondant aux ann es les plus s ches enregistr es durant la p riode 1966 1989 la probabilit de non d passement passerait de 0 12 0 28 Les d bits annuels d occurence d cennale diminueraient environ 10 La figure 10 montre la distribution de probabilit pour les lames men suelles du mois d ao t Dans ce cas on observe un ph nom ne inverse c est dire que les lames mensuelles lev es sont celles qui baisseraient le plus Pour une probabilit de non d passement de 0 90 la lame mensuelle d ao t baisserait de 22 mm soit de 70 mm 48 mm Pour une probabilit de non d passement de 0 1 la lame passerait de 38 mm 24 mm pour une baisse de 14 mm La diminution moins importante pour les lames faibles s explique par le fait
15. ed as input to the CEQUEAU model The hydrologic results of this 2 x CO scenario are presented in table 3 and figures 7 to 10 While annual runoff is reduced by only about 5 monthiy vatues show much larger variations Figure 7 and table 3 present a comparison of average monthly flows under present and the 2 x C02 scenario Winter flows are significantly increased from 19 to 210 due to much more frequent snow melts in the beginning and end of winter and winter low flows are significantly higher The monthly spring fiow is about the same fig 7 but is concentrated in a shorter period Summer flows June to October decrease hy 25 to 40 due to increase in temperature and therefore evapotranspiration but are still higher than winter flows Figure 8 shows the coefficients of variation of monthly flows Like mentioned previously one notices a significant increase for winter months December to March due to more frequent snow melts while for the month of April the coefficient of variation is significantly reduced For the summer months May to October the variation does not change very much Probability distribution of simulated annual flows fig 9 show that tor wet years the probability of occurrence does not change significantly while for dry Changements climatiques et r gime hydrologique 181 R SUM years f e runoff of about 600 mm corresponding to the driest years in the 1966 1989 period the probability of not
16. est du m me ordre de grandeur Les tiages d hiver sont beaucoup moins faibles que ceux calcul s pour les conditions naturelles Pour les mois de d cembre avril on observe des augmentations d coulements variant de 19 210 Cette augmentation s explique par l occurence de fontes partielles en p riode hivernale suite au r chauffement de la temp ra ture de l air Les tiages d t sont plus prononc s et les lames coul es sont l g rement sup rieures aux james coul es durant les mois d hiver Pour les mois d t soit juin octobre on observe une diminution des lames coul es de 24 42 caus e par l augmentation de l vapotranspiration 200 os 1966 1989 p 150 Calcul i Simul 2xCO gt Q E 1 a 100 l i c yet T E gS j gt g Fes H i 0 N EEE eee NEY TEPNA Pees ASS EENE E SE E e RER J FMAM J J AS ON D Mois Figure 7 Lame moyenne mensuelle de la rivi re Moisie calcul es 1 x CO et simul es 2 x CO par le mod le CEQUEAU pour la p riode 1966 1989 Monthly mean runoff of the Moisie river calculated 1 x CO and simula ted 2 x CO with the CEQUEAU model for the 1966 1989 period La figure 8 montre les coefficients de variation des lames mensuelles coul es pour les conditions actuelles et pour un sc nario de 2 x CO Pour les mois d t les coefficients de variation changent peu par contre on observe une variation importan
17. le for a limited number of stations the values are interpolated to each grid element of the drainage basin The CEQUEAU deterministic model uses the degree days method CORPS OF ENGINEERS 1960 to estimate daily snowmelt under forest canopy and in the open and Thornthwaite equation to calculate daily evapotranspiration for each square grid of the basin Daily water budget using tinear reservoir storage for soil moisture and ground water storage is then used on each square grid 1 INRS Eau 2800 rue Einstein suite 105 Qu bec Qu bec G1X 4N8 Les commentaires seront re us jusqu au 30 d cembre 1992 REVUE DES SCIENCES DE L EAU 5 2 1992 G Morin et M Slivitzky element to estimate daily runoff production this daily runoff production on each grid is then routed downstream to the basin outlet The CEQUEAU model is applied to the drainage basin of the Moisie river on the North shore of the Saint Lawrence river The Moisie river drainage basin covers an area of 19 248 km and we have used square grids of 20 km by 20 km to model this basin which is oriented roughly north to south with a length of 320 km and a width of 70 km Climatic Normals for the 1951 1980 period for the Sept iles and Wabush Lake climate stations are used to calculate ihe coefficients of th Thornthwaite formula for the present conditions Daily temperatures and precipitation for the Sept iles and Wabush Lake climate stations are then used as input to the C
18. lles seraient pratiquement inchang es alors que les temp ratures annuelles augmenteraient de 4 C En appliquant aux 24 derni res ann es 1986 1989 les changements men sueis de pr cipitation et temp rature d coulant du MCG le d bit annuef moyen serait r duit d environ 5 et l cart type augmenterait de 15 La probabilit des ann es humides serait pratiquement inchang e alors que pour les ann es les plus s ches enregistr es au cours de ces 25 derni res ann es soit 600 mm la probabilit de non d passement dans ce nouveau contexte clima tique passerait de 0 12 0 28 les d bits annuels d occurence d cennale dimiaueralent d environ 10 On assisterait une modification plus importante dans la distribution men suelle des coulements Les d bits moyens des mois d t Juitlet septem bre seraient r duits d environ 35 tandis que pour les mois d hiver les coulements moyens seraient plus soutenus Mots cl s impact changement climatique hydrologie 2 x CO mod le Moisie Qu bec 182 REVUE DES SCIENCES DE L EAU 5 2 1992 G Morin et M Slivitzky INTRODUCTION L utilisation de mod les hydrologiques d terministes coupl s aux r sultats des mod les atmosph riques de circulation g n rale MCG offrent des nombreux avantages pour valuer les changements du r gime hydroiogique suite un doublement dans la concentration de CO IPCC 1990b Cette approche permet entre autres d va
19. luer la sensibilit des bassins hydrolo giques la modification des caract ristiques climatiques lorsque des pr vi sions r gionales sont disponibles Ces m thodes ont t appliqu es r cemment avec succ s au bassin des Grands Lacs du Bouclier canadien COHEN 1986 1987 CROLEY 1990 HARTMANN 1990 CROLEY et HARTMANN 1989 Cependant la faible r solution spatiale des MCG utilis s limitait l application de telles m thodes des bassins de grandes dimensions Par ailleurs dans les r gions o le r gime nival est pr pond rant une connaissance des changements climatiques l chelle annuelle seulement ne permet pas d valuer les impacts sur les r gimes hydrologiques En effet lorsque la fonte du couvert nival contribue pour une part importante l coulement annuel des changements saisonniers diff rents des temp ra tures et des pr cipitations peuvent entra ner des modifications totalement diff rents du r gime hydrologique II devient donc important d examiner l impact sur le r gime hydrologique des changements intra annuels des caract ristiques climatiques L arriv e de MCG haute r solution spatiale fournissant des estimations des changements climatiques mensuels et saisonniers et l utilisation de mod les hydrologiques d terministes permettent maintenant d am liorer nos estimations des impacts hydrologiques Il faut souligner cependant que ces estimations hydrologiques saisonni res vont toujours de
20. meurer tr s d pen dantes de la pr cision des changements climatiques saisonniers et r gionaux fournis par les mod les de circulation g n rale MAT RIEL ET M THODES Les mod les de circulation g n rale MCG Diff rents mod les de circulation g n rale ont t utilis s jusqu mainte nant dans les tudes hydrologiques nord am ricaines mentionn es pr c demment COHEN 1986 CROLEY et HARTMANN 1989 En particulier pour les tudes sur les Grands Lacs du Bouclier canadien les r sultats du mod le GISS du Goddar institute for Space Science avec une r solution horizontale de 8 x 10 latitude longitude et du mod le GFDL du Geophysical Fluid Laboratory avec une r solution de 5 x 8 ont servi de base pour les mod les hydrologiques IPCC 1990a Changements climatiques et r gime hydrologique 183 Le MCG haute r solution du Centre climatologique canadien CCC IPCC 1990a CCC 1990 avec une r solution de 3 75 x 8 75 latitude longitude et dont les r sultats ne sont disponibles que depuis 1990 permet d obtenir une meilleure approximation des variations r gionales des modifica tions climatiques Nous avons donc d cid pour cette tude d utiliser les r sultats les plus r cents qui permettent une meilleure valuation de l impact sur fe Qu bec d un doublement de concentration de CO Les figures 1 et 2 pr sentent les diff rences de temp rature et de pr cipitation an
21. nuelle pour le Qu bec dans le cas de doublement dans la concentration de CO L augmentation de la temp rature annuelle serait de l ordre de 4 C 5 C fig 1 alors que les pr cipitations annuelles fig 2 augmenteraient de 5 15 Figure 1 Diff rence de temp rature annuelle en C pour 2 x CO par rapport a 1 x CO telle que calcul e par le mod le de circulation g n rale du Centre climafologique canadien pour la province de Qu bec Annual temperature difference C between 2 x Co and 1 x Co as cal culated by the Canadian Climate Centre General circulation model for the province of Quebec Toutefois les changements saisonniers seraient beaucoup plus importants A titre d indication dans la figure 3 nous pr sentons les variations des temp ratures hivernales d cembre f vrier qui augmenteraient de 5 C 10 C pour le Qu bec Pour cette m me saison les pr cipitations augmenteraient de 5 20 alors que pour l t juin ao t on observerait une augmentation moyenne de 3 C 4 C pour les temp ratures et de 0 10 pour les pr cipitations 184 REVUE DES SCIENCES DE L EAU 5 2 1992 G Morin et M Slivitzky Figure 2 Figure 3 Diff rence de pr cipitation annuelle en pour 2 x CO par rapport 1x CO telle que calcul e par le mod le de circulation g n rale du Centre climatologique canadien pour la province de Qu bec Annual precipitation differenc
22. qu en p riode de s cheresse l vapotranspiration n augmente pas m me s il y a augmentation de la temp rature de l air g 89 oy E Cakuk 1966 1989 ae 3 Simui 2xCO 3 tae 8 ot ot 5 50 a co oO 4 j o a E p va LE ro oa 2 30 ok a a Cc 20 A PAN D 10 E s 0 a 1 aA See CARE ee ee ee ee ES j ol a 10 30 50 70 90 99 999 Probabilit de non d passement Figure 10 Probabilit de non d passement des lames mensuelles du mois d ao t de la rivi re Moisie calcul es 1 x CO et simul es 2 x CO par le mod le CEQUEAU pour la p riode 1966 1989 Cumulative probability of the runoff of the Moisie river for the month of August calculated 1 x CO and simulated 2 x CO with the CEQUEAU model for the 1966 1989 period CONCLUSION Les simulations montrent qu avec les conditions climatiques qui pr valent pour un sc nario de 2 x COs les d bits de la rivi re Moisie subissent des changements significatifs par rapport aux conditions actuelles M me si la 194 REVUE DES SCIENCES DE L EAU 5 2 1992 G Morin et M Slivitzky baisse moyenne annuelle n est que de 5 on observe que la baisse va jusqu 10 pour les ann es les plus faibles Au niveau mensuel on observe une augmentation importante des lames coul es durant les mois d hiver et une diminution des coulements durant les mois d t La crue de fonte de neige se produit plut t au printemps mais reste du m me or
23. r serves d eau dans le sol La seconde partie qu on appelle fonction de transfert concerne l coulement dans le r seau de drainage et a pour but d effectuer sur chaque carreau partiel le transfert de l eau en rivi re et de tenir compte s il y a lieu des lacs et des ouvrages de r gularisation Le transfert en rivi re est estim en utilisant un coefficient qui repr sente le volume d eau qui s coule d un carreau un autre pour un pas de temps donn Ce coefficient tient compte de la capacit d amortir la crue par emmagasinement dans le cours d eau et est calcul pour chaque carreau partiel en tenant compte de la superficie de la rivi re et des lacs s ils sont situ s sur le r seau hydrogra phique et de la superficie du bassin versant en amont La discr tisation spatiale du bassin versant le calcul de la production sur chaque carreau et le cheminement de l eau d un carreau partiel a l autre permettent d estimer les d bits n importe quel point du r seau hydrographique de suivre l volution spatio temporelle des ph nom nes de pr voir l effet de modifications physiques du bassin versant et de prendre en compte les am nagements r els ou pr vus Durant la derni re d cennie plusieurs applications sur des rivi res du Qu bec de la France et de l Alg rie ont t faites Ces applications ont concern s des bassins versants variant de 5 km2 100 000 km avec des carreaux va
24. raison des d bits moyens mensuels class s de la rivi re Moisie observ s et calcul s par le mod le CEQUEAU pour la p riode 1966 1989 Classified monthly mean flows for the Moisie river observed and calcula ted values the CEQUEAU model for the 1966 1989 period Changements climatiques et r gime hydrologique 189 1000 eas 5 2 Pa 1969 E on 1966 1989 iy Z v o F 2 600 S ae 2 tay 2 ra 7 Q pi ya Y o 700 cae 3 E z a 600 7 Z 500 i 400 1 a PE E 1 400 500 600 700 800 900 1000 Lame annuelle observ e mm Figure 6 Lames annuelles de ia rivi re Moisie observ es et calcul es par le mod le CEQUEAU pour la p riode 1966 1989 Annual mean runoff of the Moisie river observed and calculated with the CEQUEAU model for the 1966 1989 period Changement climatique Le tableau 2 donne les normales climatiques de 1951 1980 SAE 1981 a b qui ont t utilis es pour le calcul de l index et de l exposant de la formule de Thornthwaite On retrouve galement sur ce tableau les changements mensuels des temp ratures et des pr cipitations aux stations Sept lles et Wabush pour un sc nario de 2 x CO Ces changements aux stations m t o rologiques ont t estim s par interpolation entre les valeurs aux n uds du mod le de circulation g n rale du Centre climatologique canadien Suite ces changements de temp ratures et de pr cipitations on obtient une estima tion
25. riant de 0 25 km 900 km2 R cemment dans le cadre de l inter comparaison des mod les hydrologiques parrain e par l Organisation M t orologique Mondiale le mod le CEQUEAU a t l un des onze mod les test s sur six rivi res de six pays diff rents WMO 1986 Application au bassin versant de la rivi re Moisie La rivi re Moisie situ e sur la basse C te Nord du Saint Laurent a un bassin versant d une superficie de 19 248 km2 orient nord sud Nous avons utilis des carreaux de 20 km par 20 km pour la discr tisation du bassin versant qui s tend sur une longueur de 320 km et qui a largeur moyenne d environ 70 km Nous avons utilis les donn es m t orologiques des stations Sept lies situ e au sud du bassin versant et de Wabush situ e au nord du bassin versant La calibration du mod le a t faite pour la p riode 1966 1989 en utilisant les d bits mesur s l aval de la rivi re Moisie pr s de Sept lles Une attention particuli re a t port e l ajustement des param tres d vapotranspiration pour en faciliter l estimation avant et apr s les change ments climatiques Ainsi pour les simulations des conditions actuelles l exposant et l index de la formule de Thomthwaite ont t calcul s en utilisant pour les stations Sept les et Wabuch les temp ratures mensuelles normales pour la p riode 1951 1980 SEA 1981a 1981b Pour les conditions pr va lant apr s les modifications climatiques
26. te pour les mois d hiver Pour un sc nario de 2 x CO les coefficients de variation des mois de janvier f vrier et mars sont beaucoup plus lev s alors qu on observe une baisse importante pour le mois d avril L augmentation des coefficients de variation des mois d hiver s explique par des fontes partielles qui se produisent tout au long de l hiver Etant donn ces fontes partielles au cours de l hiver la proportion de l coulement du mois d avril provenant de la fonte de neige diminue et a pour effet de faire diminuer le coefficient de variation pour ce mois La figure 9 nous montre la distribution de probabilit ajust e aux lames annuelles calcul es pour les conditions naturelles et simul es pour les condi tions qui pr valent avec 2 x CO On observe sur cette figure que la probabilit 192 REVUE DES SCIENCES DE L EAU 5 2 1992 G Morin et M Slivitzky 1 wo 08 Caicut co i Simul 2xCO Q ae Sa os v v DE A DO oal ar Lun FRS 5S MS TS Qa Ree Fie MP g maera ss D 02 Figure 8 Figure 9 6 tee L L 1 2 oo 4 J F M A M Jd AS ON D Mois Coefficients de variations des lames mensuelles de la rivi re Moisie cal cul es 1 x CO et simul es 2 x CO par le mod le CEQUEAU pour la p riode 1966 1989 Variation coefficients of the monthly water depth of the Moisie river cal culated 1 x CO and simulated 2 x CO with the CEQUEAU model for th
27. tures Pr cipitations Normales C Diff rence C Normales mm Diff rence pour 2 x C02 pour 2 x CO Sept Iles Wabush Sept lles Wabush Sept lies Wabush Sept Iles Wabush 14 0 223 7 7 95 5 65 1 8 9 7 1 125 208 22 7 6 6 138 f 5 5 0 0 5 6 E 5 8 5 9 2 7 i 14 0 11 7 10 1 5 1 Juillet 15 2 13 5 22 7 Ao t 14 1 11 8 1 0 Septembre 9 3 6 2 94 0 3 5 Octobre 3 6 0 7 84 8 24 2 Novembre 2 5 8 t 76 8 2 0 D cembre 11 0 f 73 0 2 5 Ann e 11 3 8 1424 9 894 7 15 Tableau 3 Lame moyenne mensuelle et annuelle pour la p riode de 1966 1989 calcul es pour les conditions actuelles de la rivi re Moisie et avec modification des temp ratures et pr cipitations estim es pour 2 x CO Table 3 Annual and monthly runoff of Moisie river in it s actual state for the 1966 1989 period calculated with modifications of the temperature and precipitations estimated for 2 x CO Conditions actuelles Sc nario 2 x C02 Calcul es Simul es Diff rence Janvier F vrier Mars Avril Mai Juin Juillet Ao t Septembre Octobre Novembre D cembre Ann e La diff rence est estim e par rapport aux d bits calcul s par le mod le hydrologique Changements climatiques et r gime hydrologique 197 2 x CO sont montr es la figure 7 On observe sur cette figure que pour un sc nario de 2 x CO la crue de fonte de neige a lieu un peu plus t t que la crue actuelle mais
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