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sur le développement des zones arides et semi-arides

Titre : Use of climate model large ensembles to study the impact of climate change on future extreme droughts

Auteur : Zhao, Cha

Etablissement de soutenance : École de technologie supérieure. Montréal

Grade : Doctor of Philosophy (PhD) 2020

Résumé
L’évolution des sécheresses dans un climat en évolution a reçu une attention croissante de la communauté scientifique et du public. Des études récentes qui ont examiné l’évolution des futures sécheresses ont montré que ces dernières devraient devenir plus graves et plus fréquentes. L’océan est le principal moteur de la variabilité climatique interne, et la variabilité hydroclimatique régionale peut être liée à des oscillations climatiques à grande échelle. Cette étude vise à explorer l’évolution de la fréquence des sécheresses extrêmes à court et long termes aux échelles mondiale et continentale, et à étudier la relation entre la variabilité climatique future et les modes d’oscillation à grande échelle. Meilleures compréhensions de l’évolution des sécheresses extrêmes futures et de la relation avec la variabilité climatique sont essentielle pour mieux s’adapter au changement climatique.

Deux grands ensembles de modèles climatiques, le grand ensemble de 50 membres du modèle du système terrestre canadien (CanESM2) et celui de 40 membres du modèle du système terrestre communautaire (CESM1), tous deux sous le scénario RCP8.5 ont été utilisés dans ce travail. Les précipitations mensuelles ont été utilisées pour calculer l’indice de précipitation standardisé (SPI) afin de quantifier les sécheresses météorologiques aux échelles mondiale et nord-américaine pour les périodes futures proches (2036-2065) et lointaines (2070-2099). Dans un deuxième temps, l’évolution des sécheresses hydrologiques sur 4521 bassins versants nord-américains a été évaluée à l’aide de l’indice de sécheresse hydrologique (SDI). Dans une dernière étape, la contribution à la variabilité interne de trois indices climatiques à grande échelle a été étudiée. L’impact de l’oscillation australe El Niño (ENSO), de l’oscillation décennale du Pacifique (PDO) et de l’oscillation multidécennale de l’Atlantique (AMO) sur les anomalies climatiques à l’échelle du bassin versant a été étudié. Les interactions constructives et destructives entre ces trois indices ont également été étudiées au cours de la période historique 1961-2010.

Par rapport aux observations, les deux ensembles font un travail raisonnable pour reproduire les profils de précipitations annuelles moyennes et de variabilité interannuelle au cours de la période de référence 1981-2010. Les changements prévus des précipitations pour les deux modèles sont conformes aux tendances prévues par le GIEC. Les deux modèles climatiques prévoient une augmentation de la fréquence des sécheresses météorologiques extrêmes dans de nombreuses régions du monde. Les schémas spatiaux des régions où la sécheresse s’aggrave correspondent à ceux du changement prévu des précipitations annuelles moyennes, bien que le premier soit plus étendu. Ceci qui indique que les changements de la variabilité interne augmenteront la fréquence des sécheresses, même dans certaines régions qui devraient voir une augmentation des précipitations annuelles moyennes. L’augmentation prévue de la fréquence des sécheresses météorologiques est plus importante pour les sécheresses à court terme de juin-juillet-août (JJA) et pour les périodes de retour plus importantes. De grandes augmentations de fréquence sont observées dans de nombreuses régions, jusqu’à 20 fois pendant la sécheresse de 100 ans de JJA, indiquant un changement de période de retour de 100 à 5 ans.

Les résultats montrent des schémas très différents pour les changements futurs des sécheresses hydrologiques extrêmes par rapport aux changements des sécheresses météorologiques. Les sécheresses hydrologiques, qui combinent l’effet des précipitations et des changements de température, montrent un schéma généralement uniforme d’augmentations importantes à très importantes de la fréquence des sécheresses. Cela montre que l’augmentation prévue de la température est un des principaux moteurs des futures sécheresses hydrologiques extrêmes, suffisante pour surmonter l’augmentation prévue des précipitations estivales moyennes prévues pour de nombreux bassins versants nord-américains. Les changements prévus pour les sécheresses météorologiques et hydrologiques s’aggravent constamment pour les périodes de retour considérées plus longues. En d’autres termes, les changements de fréquence pour les sécheresses de 100 ans sont plus importants que ceux attendus pour les sécheresses de 2 et 20 ans.

Présentation

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