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Documents techniques : Indices de sécheresse de la CMIP6

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Les indices de sécheresse tirés de la sixième phase du Projet de comparaison de modèles couplés (CMIP6) sont fournis. Les variables comprennent l’indice normalisé d’évapotranspiration des précipitations (INEP), l’indice normalisé de ruissellement (INR) et l’indice normalisé d’humidité du sol (INHS), qui représentent respectivement les sécheresses météorologiques, hydrologiques et agricoles. Des ensembles de données intermédiaires sont également disponibles, notamment pour l’évapotranspiration potentielle (ETP), le bilan hydrologique (précipitations mensuelles moins ETP), l’indice d’humidité climatique (IHC; précipitations annuelles moins ETP), l’humidité réelle du sol de surface et le ruissellement réel en surface.

Les indices projetés doivent être interprétés comme une mesure relative de l’excédent (valeurs positives) ou du déficit (valeurs négatives) pour les eaux de surface par rapport aux conditions hydroclimatiques de la période de référence. Veuillez consulter Bonsal et coll. (2024) pour de plus amples renseignements sur la méthodologie.

Les projections climatiques varient entre les MCM en raison de différences dans la représentation et l’approximation des systèmes et des processus terrestres, ainsi que de la variabilité naturelle et de l’incertitude concernant les facteurs du climat futur. Par conséquent, il est pratique courante d’utiliser un ensemble multimodèles, ou une moyenne de nombreux MCM, plutôt qu’un seul MCM de façon isolée. À cette fin, le site Données et scénarios climatiques du Canada (DSCC) comprend une série d’indices, de variables, de scénarios, de périodes futures et de centiles relatifs à la sécheresse (voir la section sur les indices de sécheresse de la CMIP6). Un seul membre de réalisation de chaque modèle a été intégré aux ensembles multimodèles, ce qui donne à chaque modèle un poids égal.


Tableau 1. Principales caractéristiques.

Variables/indices (unités)

Indice normalisé d’évapotranspiration des précipitations (INEP) [sans unité]

Indice normalisé de ruissellement (INR) [sans unité]

Indice normalisé d’humidité du sol (INHS) [sans unité]

Évapotranspiration potentielle (ETP) [mm]

Bilan hydrologique (précipitations moins ETP) [mm]

Indice d’humidité climatique (IHC) [mm]

Humidité du sol de surface [kg/m-2]

Ruissellement en surface [kg/m-2]

Échelles temporelles (seulement pour l’INEP, l’INR et l’INHS)

1, 3, 6, 12 mois (INEP, INR, INHS)

24 mois (INEP)

Zone géographique

Canada (masse terrestre seulement)

Monde (l’humidité du sol de surface et le ruissellement en surface)

Résolution spatiale

Grille avec une résolution de 1 x 1 degré

Période

1950 à 2100

Résolution temporelle

Mensuelle, à l’exception de l’IHC (résolution annuelle).

Scénario d’émissions

SSP1-2.6

SSP2-4.5

SSP5-8.5

Données et traitement

Simulations multimodèles

L’évapotranspiration potentielle (ETP) est soustraite des précipitations pour calculer l’INEP. L’ETP a été calculée à l’aide de la méthode de Penman-Monteith, qui intègre la vitesse du vent, l’humidité, le rayonnement et la température de l’air provenant des différents MCM Reference 2. La température et les précipitations ont été corrigées avant le calcul de l’INEP. Nous avons calculé l’INEP en additionnant la différence entre les précipitations et l’ETP accumulée sur n mois, ce qui représente un bilan hydrologique climatique simplifié, qui est ensuite normalisé en une distribution normale (gaussienne) Reference1 Reference3. La distribution des probabilités de Pearson type 3 a été utilisée pour ajuster le bilan hydrologique climatique (précipitations moins ETP) afin d’obtenir des valeurs de l’INEP avec une période de référence allant de 1950 à 2014 pour l’étalonnage des paramètres. D’autres détails sur le calcul de l’INEP sont donnés dans Tam et coll. (2023) Reference2.

La sécheresse hydrologique est représentée par le ruissellement en surface provenant du MCM qui quitte la partie terrestre de la maille, à l’exclusion du drainage à la base du modèle de sol (en mm/jour). Nous avons normalisé les simulations du ruissellement en surface à l’aide de la distribution des probabilités des valeurs extrêmes généralisées, avec une période de référence allant de 1950 à 2014, pour obtenir l’indice normalisé de ruissellement (INR).

La sécheresse agricole est représentée par l’humidité du sol de surface (10 cm) provenant du MCM, mesurée en kg/m2. Nous avons normalisé l’humidité du sol de surface à l’aide de la distribution des probabilités de Pearson type 3, avec une période de référence allant de 1950 à 2014 pour l’étalonnage des paramètres, ce qui nous a permis d’obtenir l’indice normalisé d’humidité du sol (INHS). Veuillez consulter Bonsal et coll. (2024) pour de plus amples renseignements sur les calculs de l’INHS et de l’INR.

Les ensembles de données multimodèles sur l’INEP, l’INR et l’INHS sont disponibles pour les simulations historiques et trois scénarios d’émissions (SSP1-2.6, SSP2-4.5, SSP5-8.5) selon une grille avec une résolution de 1 x 1 degré. Les extrants des modèles individuels et des ensembles multimodèles peuvent être téléchargés. Le tableau 2 indique la disponibilité des modèles pour chaque indice de sécheresse.

Pratiques exemplaires

Compte tenu de la grande variabilité naturelle du climat et des incertitudes en ce qui concerne les voies d’émissions et les réponses climatiques liées aux gaz à effet de serre, on ne devrait pas utiliser de manière isolée les résultats projetés par un seul modèle climatique. Une pratique exemplaire consiste plutôt à prendre en compte une gamme de projections tirées de plusieurs modèles climatiques (ensembles de modèles) et scénarios d’émissions.

Bien que les probabilités ne soient pas associées à des scénarios particuliers de changements climatiques, l’utilisation d’une gamme de scénarios peut donner aux utilisateurs une idée de la dispersion potentielle selon diverses voies d’émissions possibles.

Interprétation des résultats des projections de sécheresse

Il est possible de télécharger l’évolution projetée de l’INEP, de l’INR et de l’INHS au Canada selon divers scénarios. Les projections normalisées de sécheresse doivent être interprétées comme une mesure relative de l’excédent ou du déficit pour les eaux de surface par rapport aux conditions hydroclimatiques de la période de référence (1950-2014). Ainsi, les résultats du déficit pour les eaux de surface peuvent être interprétés comme étant une sécheresse ou, en d’autres termes, comme un indicateur de conditions de sécheresse.

De plus, les résultats à un emplacement indiquent le nombre d’écarts-types par lesquels la variable transformée a dévié des valeurs moyennes évaluées pour la période de référence. Comme l’INEP, l’INR et l’INHS sont des indices normalisés, une valeur de zéro indiquerait qu’il n’y a aucun changement par rapport aux valeurs historiques. Les résultats présentés ici visent à éclairer les évaluations des sécheresses en fonction des changements relatifs par rapport aux conditions observées.

Une gamme d’indices ont été élaborés au fil des ans pour comprendre et quantifier les différents types de sécheresse, et chacun d’entre eux varie sur le plan de la méthodologie théorique, de l’application et des formules. L’INEP, l’INR et l’INHS sont trois des nombreux indices de quantification de la gravité, de la fréquence et de l’intensité des sécheresses. Chaque indice a ses propres utilités; le choix d’un indice de sécheresse dépendra donc du contexte ou de l’application, ainsi que de la disponibilité des données.

L’INEP, l’INR et l’INHS sont des mesures raisonnables des conditions météorologiques ou climatologiques, hydrologiques et agricoles de sécheresse, bien que chaque indice ait ses propres limites dans l’interprétation des résultats. Par exemple, l’INEP peut ne pas être adéquat pour mesurer la disponibilité des eaux de surface dans les régions froides, y compris dans la plupart des régions nordiques du Canada. En effet, les formules de l’INEP ne tiennent pas compte de la neige et des glaciers, qui jouent un rôle essentiel dans l’apport en eaux de surface et la disponibilité de ces eaux dans ces régions.


Tableau 2. Liste des modèles climatiques mondiaux (MCM) disponibles pour chacun des indices de sécheresse de la CMIP6 et des ensembles de données intermédiaires, ainsi que ceux inclus dans les ensembles multimodèles. Les indices et variables inclus dans la suite d’ensembles de données sont l’indice normalisé d’évapotranspiration des précipitations (INEP), l’indice normalisé de ruissellement (INR), l’indice normalisé d’humidité du sol (INHS), l’évapotranspiration potentielle (ETP), le bilan hydrologique, l’indice d’humidité climatique (IHC), l’humidité réelle du sol de surface et le ruissellement en surface.

Nom du modèle de la CMIP6 INEP INR INHS ETP Bilan hydrologique IHC L’humidité du sol de surface Le ruissellement en surface
1 ACCESS-CM2 INEP, Oui INR, Oui INHS, Oui ETP, Oui Bilan hydrologique, Oui IHC, Oui Humidité du sol de surface, Oui Ruissellement en surface, Oui
2 ACCESS-ESM1-5 INEP, Oui INR, Oui INHS, Oui ETP, Oui Bilan hydrologique, Oui IHC, Oui Humidité du sol de surface, Oui Ruissellement en surface, Oui
3 CanESM5 INEP, Oui INR, Oui INHS, Oui ETP, Oui Bilan hydrologique, Oui IHC, Oui Humidité du sol de surface, Oui Ruissellement en surface, Oui
4 CMCC-ESM2 INEP, Oui INR, Oui INHS, Oui ETP, Oui Bilan hydrologique, Oui IHC, Oui Humidité du sol de surface, Oui Ruissellement en surface, Oui
5 CNRM-CM6-1 INEP, Oui INR, Oui INHS, Oui ETP, Oui Bilan hydrologique, Oui IHC, Oui Humidité du sol de surface, Oui Ruissellement en surface, Oui
6 CNRM-ESM2-1 INEP, Oui INR, Oui INHS, Oui ETP, Oui Bilan hydrologique, Oui IHC, Oui Humidité du sol de surface, Oui Ruissellement en surface, Oui
7 EC-Earth3 INEP, Oui INR, Oui INHS, Oui ETP, Oui Bilan hydrologique, Oui IHC, Oui Humidité du sol de surface, Oui Ruissellement en surface, Oui
8 Ec-Earth3-Veg INEP, Oui INR, Oui INHS, Oui ETP, Oui Bilan hydrologique, Oui IHC, Oui Humidité du sol de surface, Oui Ruissellement en surface, Oui
9 FGOALS-g3 INEP, Oui INR, Non INHS, Non ETP, Oui Bilan hydrologique, Oui IHC, Oui Humidité du sol de surface, Non Ruissellement en surface, Non
10 GFDL-ESM4 SPEI,Yes INR, Oui INHS, Oui ETP, Oui Bilan hydrologique, Oui IHC, Oui Humidité du sol de surface, Oui Ruissellement en surface, Oui
11 HadGEM3-GC31-LL INEP, Oui INR, Oui INHS, Oui ETP, Oui Bilan hydrologique, Oui IHC, Oui Humidité du sol de surface, Oui Ruissellement en surface, Oui
12 INM-CM4-8 INEP, Oui INR, Oui INHS, Oui ETP, Oui Bilan hydrologique, Oui IHC, Oui Humidité du sol de surface, Oui Ruissellement en surface, Oui
13 INM-CM5-0 INEP, Oui INR, Oui INHS, Oui ETP, Oui Bilan hydrologique, Oui IHC, Oui Humidité du sol de surface, Oui Ruissellement en surface, Oui
14 IPSL-CM6A-LR INEP, Oui INR, Oui INHS, Oui ETP, Oui Bilan hydrologique, Oui IHC, Oui Humidité du sol de surface, Oui Ruissellement en surface, Oui
15 KACE-1-0-G INEP, Oui INR, Oui INHS, Oui ETP, Oui Bilan hydrologique, Oui IHC, Oui Humidité du sol de surface, Oui Ruissellement en surface, Oui
16 KIOST-ESM INEP, Oui INR, Non INHS, Non ETP, Oui Bilan hydrologique, Oui IHC, Oui Humidité du sol de surface, Non Ruissellement en surface, Non
17 MIROC6 INEP, Oui INR, Oui INHS, Oui ETP, Oui Bilan hydrologique, Oui IHC, Oui Humidité du sol de surface, Oui Ruissellement en surface, Oui
18 MIROC-ES2L INEP, Oui INR, Oui INHS, Oui ETP, Oui Bilan hydrologique, Oui IHC, Oui Humidité du sol de surface, Oui Ruissellement en surface, Oui
19 MPI-ESM1-2-HR INEP, Oui INR, Oui INHS, Oui ETP, Oui Bilan hydrologique, Oui IHC, Oui Humidité du sol de surface, Oui Ruissellement en surface, Oui
20 MPI-ESM1-2-LR INEP, Oui INR, Oui INHS, Oui ETP, Oui Bilan hydrologique, Oui IHC, Oui Humidité du sol de surface, Oui Ruissellement en surface, Oui
21 MRI-ESM2-0 INEP, Oui INR, Oui INHS, Oui ETP, Oui Bilan hydrologique, Oui IHC, Oui Humidité du sol de surface, Oui Ruissellement en surface, Oui
22 NorESM2-LM INEP, Oui INR, Oui INHS, Oui ETP, Oui Bilan hydrologique, Oui IHC, Oui Humidité du sol de surface, Oui Ruissellement en surface, Oui
23 NorESM2-MM INEP, Oui INR, Oui INHS, Oui ETP, Oui Bilan hydrologique, Oui IHC, Oui Humidité du sol de surface, Oui Ruissellement en surface, Oui
24 TaiESM1 INEP, Oui INR, Oui INHS, Oui ETP, Oui Bilan hydrologique, Oui IHC, Oui Humidité du sol de surface, Oui Ruissellement en surface, Oui
25 UKESM1-0-LL INEP, Oui INR, Oui INHS, Oui ETP, Oui Bilan hydrologique, Oui IHC, Oui Humidité du sol de surface, Oui Ruissellement en surface, Oui
Total INEP, 25 INR, 23 INHS, 23 ETP, 25 Bilan hydrologique, 25 IHC, 23 Humidité du sol de surface, 23 Ruissellement en surface, 23

Restriction d’utilisation

Les ensembles multimodèles offerts sur les sites Web d’Environnement et Changement climatique Canada sont offerts en vertu de la Licence du gouvernement ouvert – Canada.

En plus de ces modalités, les ensembles de données de modèles individuels sont assujettis aux conditions d’utilisation de l’organisation source.

Coordonnées

Courriel : f.ccds.info-info.dscc.f@ec.gc.ca

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