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Les événements de précipitations extrêmes peuvent générer de grandes quantités de pluie sur de courtes périodes. Ces pluies et les inondations qui en découlent peuvent submerger les égouts pluviaux, inonder les sous-sols, emporter les ponts et les routes et causer des glissements de terrain. Pour réduire le risque de ces répercussions, les ingénieurs, les hydrologues, les planificateurs et les autres décideurs comptent sur des données précises sur les événements pluvieux extrêmes. Les courbes IDF constituent une source importante de ces données.
Trois principaux éléments sont indiqués dans les courbes IDF :
Durée : La période de temps d’intérêt. Les courbes IDF comprennent généralement des durées de précipitations extrêmes allant de 5 minutes à 24 heures.
Intensité : L’intensité moyenne des pluies sur la période spécifique d’intérêt, en unités telles que mm/h.
Fréquence : Pour prévoir des événements extrêmes d’une durée et d’une intensité données, il est important de savoir à quelle fréquence ces événements se produisent.
Cette fréquence est souvent décrite comme une période de retour, qui est définie comme la fréquence moyenne à laquelle l’événement devrait se produire. La fréquence peut également être envisagée en termes de probabilité. Par exemple, un événement dont la période de retour est de 1 an sur 20 se produira en moyenne une fois tous les 20 ans, et a donc 1 chance sur 20, ou 5 % de probabilité, de se produire chaque année.
Pour utiliser les courbes IDF, les utilisateurs peuvent choisir la durée des précipitations (axe horizontal) et la période de retour visée (différentes lignes) pour leur application, afin de déterminer la bonne intensité des précipitations (axe vertical).
Pour permettre aux utilisateurs de comprendre les cas où les données sont les plus fiables, certaines courbes IDF comportent des renseignements supplémentaires appelés « intervalles de confiance », qui décrivent l’incertitude des valeurs IDF pouvant résulter du hasard statistique. En d’autres termes, les utilisateurs peuvent être sûrs que les valeurs d’intensité des précipitations pour une durée et une période de retour données sont susceptibles de se situer dans l’intervalle de confiance qui délimite la ligne centrale de la courbe IDF.
Prenons l’exemple d’une valeur centrale d’une intensité de pluie de 10 mm/h qui est délimitée par un intervalle de confiance de 95 % entre 5 mm/h et 15 mm/h. Cela signifie que dans 95 % des cas (19 fois sur 20), la valeur « réelle » de l’intensité des précipitations pour cette durée/période de retour se situera entre 5 et 15 mm et, à l’inverse, qu’il n’y a que 5 % de probabilité que la valeur se situe en dehors de cette fourchette en raison de tempêtes ou de conditions météorologiques particulièrement anormales.
Il importe de souligner que cette mesure n’est que statistique et ne tient pas compte des facteurs susceptibles d’affecter les valeurs IDF, tels que les erreurs décennales des instruments, les changements d’emplacement des stations, la variabilité du climat ou les changements climatiques à long terme. D’autres mesures sont prises pour aborder chacune de ces sources potentielles d’incertitude, comme l’ajustement et l’homogénéisation des stations, l’utilisation de longues périodes pour dériver les courbes IDF, et le calcul de projections des courbes IDF.
Les courbes IDF d’ECCC représentent les intervalles de confiance d’une façon très spécifique. Les lignes pleines/les points en X indiquent que l’intervalle de confiance de 95% pour la courbe/le point en question est étroit – moins de 25% de la valeur centrale de l’intensité des précipitations (en d’autres termes, l’incertitude de la valeur est relativement faible).
Inversement, les lignes pointillées/les x encerclées indiquent les courbes/points pour lesquels l’intervalle de confiance à 95 % est large – plus de 25 % de la valeur réelle de l’intensité des précipitations. Dans cette situation (qui se produit plus souvent pour des durées plus courtes et des périodes de retour plus longues), la valeur centrale de l’intensité des précipitations doit être traitée avec relativement plus de prudence.
Les courbes IDF sont produites à partir de données pluviométriques recueillies par le Service météorologique du Canada (ECCC). D’abord, les données de précipitations de pluies sont obtenues à partir d’une station météorologique qui fait partie du réseau national exploité par ECCC et hébergées dans les Archives climatiques nationales.
Pour enregistrer les données relatives aux précipitations, une station météorologique doit être munie d’un pluviomètre à auget basculant qui peut enregistrer les quantités de pluie sur des périodes aussi courtes que 5 minutes. Ces données sont ensuite soigneusement examinées pour garantir, par exemple, qu’elles ne sont pas perturbées par une défaillance des équipements, et que les données sont cohérentes avec les enregistrements d’épisodes pluvieux extrêmes enregistrés par d’autres stations, radars et satellites.
Après le premier contrôle de la qualité, l’étape suivante consiste à trouver les quantités maximales de pluie pour chaque durée et pour chaque année. Ces valeurs sont appelées « série des maximums annuels » (SMA) de précipitations. Les courbes IDF fournies par ECCC ne sont produites que pour les stations qui, une fois les examens et le contrôle de la qualité des données effectués, ont une SMA de précipitations qui comporte des valeurs maximales annuelles pour 10 années ou plus (pour en apprendre davantage sur ce processus, cliquez ici).
Afin de calculer les valeurs extrêmes pour des périodes de retour précises, la SMA est ajustée à la distribution de valeur extrême de Gumbel en utilisant la méthode des moments. Il s’agit simplement d’une méthode statistique permettant d’estimer les valeurs des périodes de retour extrêmes à partir de données d’observation limitées.
Les estimations de la période de retour correspondent aux probabilités d’événements pluvieux à un emplacement unique : la station météorologique où les mesures de pluie ont été effectuées. Elles ne tiennent pas compte des quantités ou de l’intensité des pluies dans des régions plus vastes.
Puisque les courbes IDF sont fondées sur l’analyse de données historiques sur l’intensité de la pluie, elles n’intègrent pas explicitement les tendances futures projetées en raison d’un climat en évolution. De même, en raison des changements climatiques, les courbes IDF fondées sur des données historiques très anciennes peuvent ne pas être valables pour la période actuelle. Enfin, le terme « période de retour » ne signifie pas que ces événements extrêmes se reproduisent selon un cycle régulier et constant.
Par exemple, l’expression « épisode pluvieux survenant une fois tous les 25 ans » ne signifie pas qu’une pluie de cette ampleur se produit régulièrement tous les 25 ans. Cette expression signifie plutôt qu’un épisode pluvieux de cette ampleur présente une chance sur 25 (4 %) de se produire au cours d’une année donnée. En effet, il est possible qu’un événement qui devrait survenir une fois tous les 25 ans survienne pendant plusieurs années consécutives ou qu’il ne survienne pas du tout pendant 30 ans.
Maintenant que vous avez terminé la lecture de « Courbes IDF 101 », vous souhaiterez peut‑être consulter les « Pratiques exemplaires d’utilisation des courbes IDF ».
Pour en savoir plus sur les répercussions des changements climatiques au Canada, consultez le Rapport sur le climat changeant du Canada.
Si vous avez des questions sur l’utilisation de l’information et des données climatiques, veuillez communiquer avec le Centre d’aide des services climatiques.
