Analyse statistique de la variabilité temporelle de la température et des pluies estivales au Québec méridional

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Raphael Paris
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1 Analyse statistique de la variabilité temporelle de la température et des pluies estivales au Québec méridional Vincent Maloney-Dumont et Ali A. Assani

2 Plan de la présentation I. Problématique et objectifs du travail II. Méthodologie III. Résultats IV. Discussion / Conclusion V. Remerciements

3 Mise en contexte problématique et objectifs du travail

4 Mise en contexte Dans les régions caractérisées par un climat tempéré froid comme celui du Québec, le réchauffement climatique dépendra des saisons. Certaines saisons connaitront un réchauffement plus important que d autres (GIEC, 2001). Ce réchauffement pourrait être associé à une hausse ou une baisse des précipitations. De plus, il est de plus en plus reconnu que l ampleur du réchauffement dépendra de la période de la journée. Plusieurs travaux ont déjà démontré que le réchauffement nocturne (températures minimales) est plus important que le réchauffement diurne (température maximale). Enfin, l ampleur du réchauffement variera spatialement dans une même région climatique.

5 Mise en contexte Au Québec, dans une étude récente, Nadjet et al. (2015) ont démontré que les températures (maximales et minimales) et les précipitations n ont pas significativement augmenté ni diminué en hiver pendant la période

6 Problématique Qu en est-il alors des températures et pluies en été?

7 Objectifs et hypothèses du travail Pour répondre à cette question, cette étude poursuit les deux objectifs suivants: 1. Comparer la variabilité spatio-temporelle de la tendance à long terme des températures (maximales, minimales et moyennes) et les pluies estivales dans les trois régions hydroclimatiques au Québec. 2. Déterminer éventuellement la nature (abrupte ou progressive) et les dates de rupture des moyennes de ces températures et des pluies.

8 Méthodologie

9 Données climatiques et choix des stations à analyser Choix des stations à analyser 25 stations réparties de manière régulière dans les trois régions hydroclimatiques au Québec pendant la période Existence des mesures continues des températures et des pluies journalières sur une période d au moins 50 ans. Les données des températures ont été extraites du site web d environnement Canada. (mars 2015)

10 Choix des stations à analyser Tableau : stations analysées Région Hydroclimatique Coordonnées Région hydroclimatique Sud-Est Région hydroclimatique Est Région hydroclimatique Sud- Ouest SE1 Coaticook SE2 Granby SE3 Les Cédre SE4 Magog SE5 Milan SE6 Montréal SE7 Nicolet SE8 Oka SE9 Philipsburg SE10 St Malo SE11 Valleyfield E1 Bagotville E2 Mont Joli A E3 Natashquan A E4 St Anne E5 St Ephrem E6 Sept Iles A E7 Ste Rose E8 Trois-Pistoles SW1 Chelsea SW2 La Tuque SW3 Nominingue SW4Shawville SW5 St Alban SW6 St-Jérome 45 7'44.20"N 71 48'27.52"O 45 23'37.68"N 72 44'43.89"O 45 18'12.09"N 74 3'36.14"O 45 14'19.52"N 72 8'46.49"O 45 34'29.32"N 71 10'14.05"O 45 30'58.35"N 73 39'58.93"O 46 13'23.40"N 72 36'35.30"O 45 25'15.78"N 74 4'55.90"O 45 1'41.72"N 73 4'36.49"O 45 9'19.61"N 71 30'50.05"O 45 12'32.48"N 74 7'40.71"O 48 17'8.75"N 70 59'34.75"O 48 33'50.94"N 68 11'33.21"O 50 8'22.09"N 61 49'26.20"O 47 1'17.39"N 70 55'39.22"O 45 56'46.26"N 70 52'41.93"O 50 12'47.87"N 66 22'32.85"O 48 20'20.22"N 70 36'8.99"O 48 1'36.39"N 69 10'5.12"O 45 29'42.72"N 75 52'22.05"O 47 25'46.30"N 72 47'3.01"O 46 20'44.45"N 75 1'44.96"O 45 33'36.25"N 76 29'57.98"O 46 41'59.38"N 72 4'51.47"O 45 46'31.33"N 74 0'17.74"O

11 Fig: Localisation des stations analysées

12 Analyses statistiques Constitution des séries statistiques climatiques Pour chaque station de juin à septembre: Températures moyennes journalières maximales Températures moyennes journalières minimales Températures moyennes journalières Pluies totales journalières

13 Analyses statistiques Analyse de la tendance à long terme et des dates de ruptures des moyennes des séries des températures et des pluies Méthodes d analyse de la tendance à long terme Méthode de Mann-Kendall Méthode de coefficient de rang de Spearman Méthode d analyse des ruptures Méthode de Lombard

14 Analyses statistiques Méthode de Lombard Permet de déterminer d une manière précise la date de la hausse ou de la baisse de la quantité moyenne des précipitations (neige et pluie). Permet de déterminer la nature (brusque ou graduelle) de cette hausse ou de cette baisse de la moyenne. Les trois méthodes ont été appliquées sur des séries non auto-corrélées.

15 Résultats

16 1. ANALYSE DE LA TENDANCE À LONG TERME

17 Résultats Résultats Mann-Kendal Sud-Est Tmax Tmin Tmoy Pluie Z p-values Z p-values Z p-values Z p-values Région Hydroclimatique Sud-Est SE1 Coaticook SE2 Granby SE3 Les Cédres SE4 Magog SE5 Milan SE6 Montréal SE7 Nicolet SE8 Oka SE9 Philipsburg SE10 St Malo SE11 Valleyfield

18 Résultats Résultats Mann-Kendal Est et Sud-ouest Tmax Tmin Tmoy Pluie Z p-values Z p-values Z p-values Z p-values Région Hydroclimatique Est E1 Bagotville E2 Mont Joli A E3 Natashquan A E4 St Anne E5 St Ephrem E6 Sept Iles A E7Ste Rose E8 Trois- Pistoles Région Hydroclimatique Sud-Ouest SW1 Chelsea SW2 La Tuque SW3 Nominingue SW4 Shawville SW5 St Alban SW6St-Jérome

19 Résultats Résultats Spearman Sud-Est Tmax Tmin Tmoy Pluie r t r t r t r t Région Hydroclimatique Sud-Est SE1 Coaticook SE2 Granby SE3 Les Cèdres SE4 Magog SE5 Milan SE6 Montréal SE7 Nicolet SE8 Oka SE Philipsburg SE10 St Malo SE11 Valleyfield

20 Résultats Résultats Spearman Est et Sud-ouest Tmax Tmin Tmoy Pluie r t r t r t r t Région Hydroclimatique Sud-Est Région Hydroclimatique Est E1 Bagotville E2 Mont Joli A E Natashquan A E4 St Anne E5 St Ephrem E6 Sept Iles A E7 Ste Rose E8 Trois- Pistoles Région Hydroclimatique Sud-Ouest SE1 Chelsea SE2 La Tuque SE Nominingue SE4 Shawville SE5 St Alban

21 Synthèse des résultats Régions Stations Tmax Tmin Tmoy Pluies Sud-Est Est Sud- Ouest TOTAL

22 2. ANALYSE DES DATES ET DE NATURE DES RUPTURES DES MOYENNES

23 Résultats Tableau 5. Valeurs de Sn calculées et dates de changements de la moyenne pour les 4 variables climatiques ( ) au moyen du Test de Lombard (Sud-est) Tmax Tmin Tmoy Pluie Sn T1-T2 Sn T1-T2 Sn T1-T2 Sn T1-T2 Région Hydroclimatique Sud-Est SE1 Coaticook SE2 Granby SE3 Les Cédre SE4 Magog SE5 Milan SE6 Montréal SE7 Nicolet SE8 Oka SE9 Philipsburg SE10 St Malo SE11 Valleyfield Les valeurs Sn du test de Lombard > sont statistiquement significatives au seuil de 5%. T1 et T2 correspondent respectivement aux années du début et de la fin de changement significatif de la moyenne de la série.

24 Résultats Tableau 6. Valeurs de Sn calculées et dates de changements de la moyenne pour les 4 variables climatiques ( ) au moyen du Test de Lombard (Est) Tmax Tmin Tmoy Pluie Sn T1-T2 Sn T1-T2 Sn T1-T2 Sn T1-T2 Région Hydroclimatique Est E1 Bagotville E2 Mont Joli A E3 Natashquan A E4 St Anne E5 St Ephrem E6 Sept Iles A E7 Ste Rose E8 Trois- Pistoles Les valeurs Sn du test de Lombard > sont statistiquement significatives au seuil de 5%. T1 et T2 correspondent respectivement aux années du début et de la fin de changement significatif de la moyenne de la série.

25 Résultats Tableau 7. Valeurs de Sn calculées et dates de changements de la moyenne pour les 4 variables climatiques ( ) au moyen du Test de Lombard (Sud-Ouest) Tmax Tmin Tmoy Pluie Sn T1-T2 Sn T1-T2 Sn T1-T2 Sn T1-T2 Région Hydroclimatique Sud-Ouest SW1 Chelsea SW2 La Tuque SW7 Natashquan A SW3 Nominingue SW4Shawville SW5 St Alban SW6 St-Jérome Les valeurs Sn du test de Lombard > sont statistiquement significatives au seuil de 5%. T1 et T2 correspondent respectivement aux années du début et de la fin de changement significatif de la moyenne de la série.

26 Régions Températures maximales Sud-Est Est Sud-Ouest Total Températures minimales Sud-Est Est Sud-Ouest Total Températures moyennes Sud-Est Est Sud-Ouest Total Pluies Sud-Est Est Sud-Ouest Total

27 Nature des changements par variable et par région hydroclimatique Tmax Tmin Tmoy Pluies Abrupte Graduel Abrupte Graduel Abrupte Graduel Abrupte Graduel Est Sud-Est Sud-Ouest Graduel = >2 ans de changement

28 Résultats Température max. aux stations SE3, SE5 et SE10 de 1950 à 2010 (Lombard) SE3 (Cèdre) SE5 (Milan) SE10 (St-Malo-d'Auckland)

29 Résultats 26 Température max. pour les stations E1, E2, E3 et E5 de 1950 à 2010 (Lombard) E1 (Bagotville) E2 (Mont Joli) E3 (Natashquan A) S5 (St Ephrem)

30 Résultats Température max aux stations SW1, SW4, SW5 et SW7 de 1950 à 2010 (Lombard) SW1 (Chelsea) SW7 (Natashquan) SW4 (Shawville) SW5 (St Alban)

31 Résultats 18 Température minimum aux stations SE1, SE2, SE5, SE6 et SE11 de 1950 à 2010 (Lombard) SE1 (Coaticook) SE2 (Granby) SE5 (Milan) SE6 (Montréal) SE11 (Valleyfield)

32 Résultats 14 Température min. aux stations E1, E4 et E5 de 1950 à 2010 (Lombard) E1 (Bagotville) E4 (St Anne) E5 (St Ephrem)

33 Résultats 16 Température min. pour stations SW1 et SW3 de 1950 à 2010 (Lombard) SW1 (Chelsea) SW3 (Nominingue)

34 Résultats 900 Pluie totale aux stations E4 et E5 de 1950 à 2010 (Lombard) E4 (St Anne) E5 (St Ephrem)

35 Résultats Pluie totale aux stations SE1, SE2, SE8 et SE10 de 1950 à 2010 (Lombard) SE1 (Coaticook) SE2 (Granby) SE8 (Oka) SE10 (St-Malo-d'Auckland)

36 Conclusions

37 Les changements des températures et des pluies dépendent de deux facteurs suivants: 1. La variable climatique considérée : le changement affecte plus les températures minimales et moyennes que les températures maximales. Ainsi, le réchauffement nocturne est plus important que le réchauffement diurne. Les nuits deviennent de plus en plus chaudes. La quantité de pluies n a ni augmenté ni diminué dans de nombreuses stations. 2. Le réchauffement nocturne n est pas spatialement homogène au Québec méridional. Ce réchauffement est plus étendu spatialement dans les régions hydroclimatiques Est (au nord du 47 ème parallèle en rive sud) et Sud-Ouest en rive nord. 3. Ce réchauffement nocturne est survenu principalement pendant la décennie Les changements de température n ont pas affecté la quantité de pluie du fait que le réchauffement nocturne est plus important que le réchauffement diurne qui peut favoriser les mouvements de convection.

38 Merci!

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