Profils bioclimatiques - Aide

Le climat et sa variabilité sont des éléments essentiels qui permettent de comprendre les notions de développement durable et de maintien de la biodiversité. On a établi des profils bioclimatiques pour enrichir les connaissances des utilisateurs sur le climat et faciliter les études pluridisciplinaires sur les régimes climatiques passés et futurs. Des profils bioclimatiques historiques ont été établis à l’origine pour l’Ontario par le ministère ontarien des Richesses naturelles (MacIver, 1986) avant d’être modifiés et améliorés par Environnement Canada (MacIver et Isaac, 1989; MacIver et Whitewood, 1992). Le Projet canadien des scénarios de répercussions climatiques (2002) a élargi l’élaboration de profils bioclimatiques pour le climat futur. S’inspirant des travaux de MacIver et Isaac (1989), on a appliqué les scénarios de modèles climatiques globaux (MCG) aux données historiques observées pour un nombre sélectionné de stations au Canada.

Les profils bioclimatiques, que MacIver et Isaac (1989) décrivent comme « le climat en un coup d’œil » offrent une représentation graphique du climat et des indices connexes, site par site. Un profil bioclimatique typique comprend un certain nombre d’éléments qui décrivent les conditions de température et d’humidité à l’endroit en question. Ces éléments comportent généralement :

• la température minimale, moyenne et maximale; les valeurs maximales et minimales extrêmes de la température;
• la température maximale au-dessus et au-dessous de certains seuils spécifiques;
• les degrés-jours cumulés avec les températures seuils pour la consommation d’énergie (c.àd. les degrés-jours de chauffage et de climatisation) et les applications agricoles (c.àd. les unités thermiques du maïs, les degrés-jours de croissance);
• les données sur les probabilités de gel et de saison sans gel;
• les précipitations totales mensuelles, l’évapotranspiration réelle et potentielle;
• la fréquence des précipitations : le nombre de jours de pluie et de jours avec surplus et déficit en eau de la neige.
• water surplus and deficit

Les profils bioclimatiques ci-dessus ont été établis et sont offerts graphiquement sur le site du RCSCC pour les périodes historiques et futures. On trouvera ci-dessous une description de la méthode qui a servi à l’établissement de ces profils.

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Profils bioclimatiques historiques

Cinq grandes variables climatiques historiques observées servent au calcul des paramètres bioclimatiques types et calculés décrits ci-dessus. Ces cinq éléments sont :

1. La température maximale quotidienne (°C)
2. La température minimale quotidienne (°C)
3. Les précipitations totales quotidiennes (mm)
4. Les pluies totales quotidiennes (mm)
5. Les chutes de neige totales quotidiennes (cm)

Des profils bioclimatiques ont été établis pour plus de 500 stations du Canada (soit une augmentation du nombre de profils de stations qui étaient disponibles grâce au projet CCIS (2002)). Les emplacements des lieux sont illustrés sur la carte ci-dessous et énumérés dans le fichier-liste des stations qui l’accompagne. Les données quotidiennes historiques observées des stations climatiques qui ont servi à établir les profils ont été extraites des archives nationales des données climatiques d’Environnement Canada. Deux périodes de normales climatiques développées à partir de données historiques sont étudiées : 1961-1990 et 1971-2000. La première sert avant tout de période de référence pour les MCG tandis que les changements anticipés dans l’avenir pour les variables climatiques sont souvent établis par rapport à la période 1961-1990. La deuxième période, soit 1971-2000, est la « période climatique normale » de 30 ans la plus récente.

Les stations nécessaires furent sélectionnées afin d’avoir un volume suffisant de données provenant des 2 périodes normales de 30 ans mentionnées ci-dessus. On n’a pas procédé au comblement des séries de données. On n’a pas calculé les valeurs pour les stations dont il manquait un nombre important de données, pouvant modifier potentiellement les moyennes normales. On n’a tenu compte que des stations possédant au moins 80 % des relevés sur 30 ans, ce qui a limité le nombre de stations à travers le pays. À partir des stations sélectionnées, on a calculé les paramètres mensuels, saisonniers et annuels pour les profils bioclimatiques.

Bien que toutes les données aient fait l’objet de contrôles de qualité au sein d’Environnement Canada pour en assurer l’exactitude, aucune garantie ne peut être donnée qu’elles soient absolument sans erreur.

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Application des scénarios de changements climatiques aux profils bioclimatiques

Le deuxième stade de l’étude nationale sur les profils bioclimatiques a consisté à appliquer les scénarios de changements climatiques issus des MCG, aux données climatiques historiques afin d’établir les profils bioclimatiques des 500+ stations climatiques canadiennes retenues pour trois périodes futures : les années 2020s, 2050s et 2080s. Il est alors possible de comparer les profils bioclimatiques historiques et futurs pour permettre à l’utilisateur de se faire une idée des effets possibles des changements climatiques sur les moyennes et les extrêmes de température, les quantités de précipitations et leur caractère saisonnier, les degrés-jours de chauffage et de climatisation, la probabilité de gel, etc. Pour chacune des stations, les données des profils bioclimatiques qui servent aux projections des modèles reposent sur les valeurs des points de grille des MCG les plus proches. On n’a procédé à aucune interpolation ou réduction d’échelle spatiale ou temporelle. C’est pourquoi ces projections doivent être considérées comme des tendances générales et non pas spécifiques à un lieu. En revanche, les données historiques des profils bioclimatiques sont propres à un lieu car elles reposent sur les données climatiques propres aux différentes stations.

Les données des scénarios de changements climatiques issus des modèles climatiques globaux ont été fournies par le Réseau canadien des scénarios de changements climatiques (RCSCC) et appliquées aux relevés météorologiques quotidiens historiques 1961-1990 de chaque station. Sur les images restituées des profils bioclimatiques, les résultats relatifs aux périodes 1961-1990 et 1971-2000 sont calculés à partir des données climatiques observées à chaque station. La procédure de projection utilisée est la méthode reconnue d’application des scénarios (i.e. delta) qui consiste tout simplement à appliquer les changements des points de grille au relevé de toute station située à proximité de ces points de grille. Pour utiliser le plus grand nombre de scénarios de changements climatiques possible, on a seulement tenu compte des variations des températures minimales et maximales et du total des précipitations. C’est ce qui explique qu’il ait fallu apporter certaines modifications au programme des profils bioclimatiques historiques pour faire la distinction entre les précipitations qui tombent sous forme de pluie ou de neige. On a utilisé une valeur seuil de la température moyenne de 0°C pour déterminer le type futur de précipitations quotidiennes. On estime que les précipitations tomberont sous forme de pluie dans le climat futur si la température moyenne quotidienne future est supérieure à ce seuil, ou sous forme de neige si elle est inférieure ou égale à ce seuil. La valeur seuil de la température moyenne de 0°C sert également à calculer l’épaisseur de la neige (en équivalent en eau de neige) afin de modéliser le profil de surplus ou de déficit hydrique.

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Description des profils bioclimatiques historiques et futurs

Profils de température

Le profil de température fournit des données sur les températures minimales, moyennes et maximales mensuelles et également sur les extrêmes de température minimales et maximales durant la période de 30 ans en question.

Température maximale au-dessus et au-dessous du seuil

Le nombre de journées où les températures maximales sont au-dessus de valeurs seuils spécifiques (25°C, 30°C et 35°C) est indiqué sur une base mensuelle, la valeur étant moyennée sur la période de 30 ans. De même, le nombre de jours où les températures maximales sont au-dessous de valeurs seuils spécifiques (0°C, -10°C et -20°C) est indiqué sur une base mensuelle, la valeur étant moyennée sur la période de 30 ans.

Profils des degrés-jours

Les degrés-jours désignent les écarts cumulés de la température au-dessus ou audessous d’une valeur seuil particulière, ces valeurs étant sélectionnées en fonction de secteurs particuliers, par exemple l’énergie et l’agriculture. C’est ainsi qu’une température seuil de 18°C est une indication des besoins en chauffage ou en climatisation local. Pour le chauffage local, si la température moyenne est inférieure à 18°C, l’écart par rapport à cette valeur seuil est alors calculé et additionné pour toutes les journées où la température moyenne est inférieure à la valeur seuil. Pour la climatisation locale, les écarts de température sont cumulés si la température moyenne un jour donné est supérieure à la valeur seuil de 18°C. Les autres valeurs seuils utilisées ici sont 0°C, 5°C (une indication de la saison de croissance) et 10°C. Les valeurs cumulées indiquées ici sont moyennées sur 30 ans. On trouve également dans cette section les profils cumulés des saisons de croissance. On a calculé les unités thermiques du maïs (Brown, 1979; Bhartendu, 1984) entre le début (température quotidienne moyenne > 12,8 °C pendant 3 journées consécutives durant la période allant du 11 mai au 31 juillet) et la fin (premier cas où la température quotidienne minimale est < -2°C durant la période allant du 1er août au 15 octobre) de la saison de croissance du maïs. Les profils des degrés-jours cumulés de croissance avec le nombre de degrés-jours cumulés au-dessus des températures seuils de 0°C, 5°C et 10°C sont également indiqués.

Profils de probabilité de gel

Le profil de probabilité de gel désigne la probabilité quotidienne de gel, c’est-à-dire lorsque la température minimale est inférieure à 0°C, moyennée sur 30 ans. Elle est exprimée en pourcentage du nombre de jours durant la période où la température minimale est inférieure à 0°C et pour les besoins d’illustration, on a appliqué aux données une moyenne mobile de cinq jours. Une indication de la durée de la saison sans gel est également donnée, à savoir le nombre de jours durant l’année où la température moyenne quotidienne est supérieure à 0°C.

Fréquence des précipitations

Le nombre de jours de pluie et de neige est indiqué sur une base mensuelle, les valeurs étant moyennées sur la période de 30 ans.

Déficit et excédent d’eau (et précipitations totales mensuelles)

Les précipitations totales mensuelles, moyennées sur la période de 30 ans, désignent la hauteur pluviométrique additionnée de l’équivalent mesuré en eau de la neige. Les valeurs réelles et potentielles d’évapotranspiration sont également mentionnées. Elles sont extraites des calculs du bilan hydrique de Thornthwaite (Thornthwaite et Mather, 1955; Johnstone et Louie, 1983), méthode empirique qui calcule les variations de stockage de l’eau en fonction de la température moyenne mensuelle, des précipitations totales, de la latitude (pour la longueur de la journée) et de la texture du sol (pour la capacité de rétention d’eau). Dans l’étude de MacIver et Isaac (1989), on a attribué à tous les sites une capacité de rétention du sol de 100 mm, ce qui est la valeur des sols sablonneux. Dans cette étude, on a attribué à chaque station une valeur variant de 0 mm (glace ou environnement urbain) à 210 mm (sol argileux), d’après la texture du sol à cet endroit. Dans chaque cas, on a présumé que les sols atteignaient leur capacité de rétention maximale.

On calcule le déficit et l’excédent d’eau à partir des valeurs potentielles et réelles d’évapotranspiration. Le déficit en eau désigne la mesure dans laquelle l’humidité disponible ne répond pas à la demande d’eau et pour le calculer, on soustrait l’évapotranspiration potentielle de l’évapotranspiration réelle pour la période en question. L’excédent d’eau désigne l’excédent qui reste après que les besoins en évaporation du sol ont été satisfaits (c.-à-d. quand l’évapotranspiration réelle équivaut à l’évapotranspiration potentielle) et que le stockage dans le sol est revenu au niveau de la capacité de rétention.

Cycles gel-dégel

Les cycles gel-dégel désignent le nombre moyen de jours par période indiquée où la température maximale quotidienne est égale ou supérieure à 0°C ET où la température minimale quotidienne est inférieure à 0°C. Le cycle gel-dégel et ses effets connexes sur l’eau et la formation de glace peuvent avoir des effets profonds sur la dégradation du milieu bâti.

Précipitations cumulées

Le profil des précipitations cumulées (en mm) indique la progression des précipitations sur une année civile. La neige est convertie en mm d’équivalent en eau de neige. L’accumulation moyenne et les années maximale et minimale de la période sont indiquées sous forme de lignes en couleurs. En outre, comme indication des extrêmes, les losanges indiquent la progression des précipitations si l’on additionne les valeurs maximales ou minimales de chaque mois pendant la période en question.

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Développement futur

On étudie actuellement les nouvelles variables calculées des profils bioclimatiques, qui seront ajoutées au fur et à mesure qu’elles deviendront disponibles. Les indicateurs des extrêmes de sécheresse et des extrêmes climatiques présentent un intérêt particulier. D’autres suggestions sont les bienvenues grâce à l’option de rétroaction de ce site Web.

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Références

Aller aux Profils bioclimatiques

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