Réseau canadien en modélisation et diagnostics du climat régional (MDCR)
Application & réalisation
La résolution spatiale du MRCC est suffisamment fine pour
représenter correctement des processus climatiques de petite
dimension tels que
le développement des nuages ou des orages, les
précipitations, l'évaporation et l'humidité du
sol. Un modèle régional du climat est un
sous-modèle imbriqué dans un modèle climatique
mondial ou un modèle de circulation générale
(MCG). Il s'agit d'isoler une région en particulier du MCG et de
déterminer les conditions aux frontières de cette
région. Ces conditions aux frontières sont
calculées par le MCG et introduites dans le modèle
régional qui simulera le climat du domaine
sélectionné. La simulation régionale peut ainsi
être effectuée dans n'importe quelle région
du globe.
En tant qu'interpolateur intelligent, le MRCC peut être
utilisé
pour pallier au manque d'observations climatologiques dans des
régions éloignées, pour générer des
séries chronologiques climatiques ou encore simuler un climat
futur.
La résolution spatiale du MRCC est adéquate pour
évaluer les répercussions régionales des
changements
climatiques. Le MRCC est à ce titre un outil prévisionnel
performant offert aux nombreux ministères et organismes publics
et privés concernés par les changements climatiques. Avec
des simulations de plus en plus sophistiquées et
réalistes,
ces utilisateurs de première ligne peuvent développer des
stratégies d'intervention (e.g., protocole de Kyoto en 1997
visant à réduire l'émission de gaz à effet
de serre et signé par 84 pays) et d'adaptation aux effets des
changements
climatiques dans leurs secteurs d'activités respectifs.
À moyen terme, les travaux du MRCC auront des
répercussions dans des secteurs opérationnels et services
gouvernementaux qui bénéficieront de nos progrès
dans la modélisation, e.g. prévisions
météorologique et maritime, monitorage de l'état
de l'environnement. Le MRCC compte actuellement sur des collaborations
avec des utilisateurs tels que des compagnies hydroélectriques
(e.g., Hydro-Québec), les ministères provinciaux de
l'environnement, des ressources naturelles (MRN), de la recherche, des
sciences et des
technologies (MRST) du Québec, et les ministères
fédéraux d'Environnement Canada, Pêches et
Océans Canada, Service
Météorologique du Canada, Ressources Naturelles Canada et
Forêts Canada. Ces partenariats permettent d'effectuer des
simulations
et de valider le modèle régional du climat. Par exemple,
le MRCC peut servir à évaluer le régime
hydrologique
à l'échelle de bassins versants. Pour valider les
simulations
du modèle avec des données d'ouvrages
hydroélectriques, D. Caya et R. Laprise se sont associés
à Hydro-Québec. De telles initiatives sont
précieuses et indispensables pour la
recherche et ce, tant au niveau de la sophistication des outils
prévisionnels par des rétroactions que pour le transfert
automatique et sans
délais de ces innovations technologiques dans un monde
concurrentiel.
Réalisation
Durant les dernières années, les efforts du groupe
canadien de modélisation régionale du climat de l'UQAM se
sont portés sur la maintenance
et l'amélioration du modèle dans le but d'augmenter
l'efficacité du MRCC et la qualité de ses
résultats. Les performances du MRCC, que ce soit en
améliorant le pilotage du modèle, les schémas de
convection, ou encore en procédant au couplage avec un
modèle d'océan et un modèle de glace, sont
testées par rapport à sa capacité à
reproduire le climat observé. Ces travaux sont
réalisés par exemple dans le cadre de projets
d'intercomparaison avec d'autres MRC, ou encore lors de
l'évaluation du MRCC à reproduire le cycle hydrologique
d'un domaine donné. Toutes ces validations des simulations du
MRCC par rapport à des climats actuels nécessitent
l'établissement constant de nouveaux protocoles d'analyses
appelés laquo;diagnostics».
Finalement, cet investissement considérable en temps et en
ressources dans le modèle est orienté vers la production
de simulations
climatiques plus complexes dans le cadre d'expériences sur
les changements climatiques appréhendés.
Maintenance et amélioration du modèle
- Normalisation du code (Giguère et al.)
- Forçage stationnaire (relief) (Héreil et Laprise 1996)
- Pilotage spectral du MRCC (Biner et al.; Riette 2000; Denis et al. 2001)
- Validation de la technique de pilotage (Denis et al. 2002; de Elia et al. 2003; Antic et al. 2004; Dimitrijevic et Laprise 2004)
- Schémas de convection (Paquin et al.)
- Modèle de lac de type diffusif-convectif de Hostelter (Barrette 2000)
- Modèle atmosphère-océan-glace interactif (Faucher et al. 2002, 2004)
- Schéma de surface (Lucas-Picher et al. 2003; Sushama et al. 2004)
- Couche limite
- Énergétique des ondes africaines (Hernandez-Díaz, 2002)
- Performance de la version en développement MRCC_4 incluant la Physique de GCM3 (Quintanar 2003)
- Variabilité interne (Caya et Biner, 2004, Lucas-Picher et
al. 2004)
Validation du MRCC
- Reproductibilité et sensibilité des phénomènes de la mésoéchelle (Denis et al.2002; de Elia et al. 2002)
- Intercomparaison avec d'autres modèles régionaux du climat (PIRCS) (Caya Biner, et al.)
- Utilisation des données hydrologiques d'ouvrages hydroélectriques (Frigon et al. 2001)
- Simulation du climat de différentes régions du monde avec le MRCC (e.g. Canada, États-Unis, Mexique, Scandinavie, Afrique)
- Comparaison avec différentes bases de données
climatiques (Côté, Frigon et al.)
Trousse de diagnostics
- Calcul de divers budgets (Bergeron; Paquin; Bielli et Laprise, 2004)
- Tests statistiques (Côté et al.)
- Scripts normalisés (Côté et al.)
- Statistiques climatiques (Côté et al.)
- Statistiques de second-ordre (Côté et al.)
Projections de changements climatiques
- En 1997, une première expérience de changement climatique a été complétée avec le MRCC sur l'Ouest canadien, à une résolution (i.e. distance horizontale entre les points de grille) de 45 km (Laprise et al. 1998). Cette expérience consistait en deux intégrations climatiques de 5 années, l’une comprenant des concentrations de CO2 contemporaines et l’autre doublant cette quantité de CO2. Les concentrations de CO2 demeuraient constantes tout au long de l’intégration. Ces simulations du MRCC étaient pilotées par 5 années de simulation du GCMii pour des conditions de CO2 actuelles et de doublement de CO2. Ces deux intégrations climatiques du GCMii ont été réalisées pour de nombreux cycles annuels à partir des analyses FGGE. Cette première expérience a mis en lumière la nécessité d’utiliser dans le MRCC des paramétrages des processus physiques mieux adaptés à l’échelle régionale, notamment en ce qui concerne la convection.
- En 1999, une deuxième expérience de changement climatique a été complétée avec le MRCC sur l'Ouest canadien, à une résolution de 45 km. Une convection différente de la première expérience de changement climatique a été utilisée. L’expérience consistait en trois tranches de dix années d’intégration, 1975-1984, 2040-2049 et 2080-2089, avec des concentrations évolutives de CO2 actuel, 2xCO2et 3xCO2 respectivemenent. En plus de ces trois simulations, la période de 1975-1984 a été intégrée différemment en utilisant un pilotage spectral (voir section données).
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