Les courbes IDF et les changements climatiques

Il n’est pas approprié de prendre des décisions à long terme à partir de courbes IDF qui se fondent uniquement sur des renseignements historiques. Pour tenir compte des répercussions des changements climatiques sur les chutes de pluie extrêmes, ECCC recommande d’utiliser une méthodologie pour mettre à l’échelle les courbes IDF. Lisez cet article pour obtenir plus de renseignements afin d’intégrer les changements climatiques aux courbes IDF, y compris un exemple pratique.

Temps de réalisation
5 min

Résumé

Les changements climatiques devraient entraîner une augmentation de pluies extrêmes au Canada. Pour cette raison, les courbes intensité-durée-fréquence (IDF) fondées uniquement sur des observations historiques ne sont pas appropriées pour une prise de décision à long terme. Pour tenir compte des répercussions des changements climatiques sur les pluies extrêmes et les courbes IDF, Environnement et Changement climatique Canada (ECCC) recommande l’utilisation d’une méthodologie de mise à l’échelle.

 

Allez à l’exemple concret ci-dessous.

Les changements climatiques ont intensifié les événements pluvieux extrêmes en Amérique du Nord et cette tendance devrait se poursuivre à l’avenir. Toutefois, il demeure difficile d’effectuer des projections de précipitations illustrées sur les graphiques IDF en raison de la rareté des observations de pluies extrêmes, des difficultés à modéliser les événements de précipitations extrêmes locaux et de la variabilité climatique.

En raison de ces enjeux, les modèles climatiques et les outils statistiques sont limités quant à leur capacité à projeter les événements pluvieux de courte durée. Vous trouverez plus de détails à ce sujet dans la norme CSA PLUS 4013:2019 – Guide technique : Élaboration, interprétation et utilisation de l’information relative à l’intensité, à la durée et à la fréquence (IDF) des chutes de pluie accompagner de conseils à l’intention des praticiens.

Cependant, un lien entre le réchauffement des températures et les précipitations extrêmes fournit un autre moyen d’ajuster les courbes IDF historiques. Ce lien de « mise à l’échelle des températures » est de plus en plus utilisé pour estimer les pluies extrêmes futures au Canada. Il est expliqué dans la norme CSA PLUS 4013 et est utilisé pour établir les estimations des pluies futures pour le Code national du bâtiment du Canada et le Code canadien sur le calcul des ponts routiers.

La mise à l’échelle des températures permet d’actualiser facilement les courbes IDF en fonction des changements climatiques. Toutefois, il faut encore étudier attentivement les incertitudes liées aux estimations des précipitations extrêmes futures. Les facteurs de mise à l’échelle peuvent varier selon les lieux et les types d’événements pluvieux. Les projections de changement de la température locale dépendent des émissions futures, des choix de modèles climatiques et de la variabilité naturelle. Aussi, les courbes IDF historiques qui sous-tendent toute estimation future des courbes IDF peuvent elles-mêmes constituer des estimations de précipitations extrêmes historiques qui sont loin d’être idéales.

ECCC propose la méthode suivante pour estimer les variations futures de l’ampleur de précipitations extrêmes décrites par les courbes IDF :

1. Téléchargez les données des courbes IDF historiques de l’emplacement de votre choix à partir de DonnéesClimatiques.ca ou générez les courbes selon le guide d’ECCC et la norme CSA PLUS 4013:2019. Utilisez ces données pour déterminer l’intensité historique estimée des précipitations (RC) pour la durée de la tempête et la période de retour visée.

2. Déterminez une période future appropriée et le scénario d’émissions et, à l’aide de DonnéesClimatiques.ca, de l’Atlas climatique du Canada ou des données sur les immeubles résilients aux changements climatiques et les infrastructures publiques de base, trouvez la variation de température moyenne annuelle à long terme (moyenne sur 30 ans) [ΔT] pour votre emplacement, votre période et votre scénario d’émissions ainsi que pour un ensemble de modèles climatiques.

3. Déterminez la valeur future de l’intensité des précipitations (RP) en fonction de l’équation :

RP = RC x 1.07ΔT

Intégration des changements climatiques aux courbes IDF : un exemple concret

Cet exercice fournit un exemple qui illustre, étape par étape, la façon d’appliquer la mise à l’échelle des températures pour modifier les valeurs IDF et estimer les futures conditions de précipitations extrêmes.

Exemple objectif : Estimer la variation d’intensité de précipitations pouvant survenir une fois tous les 100 ans, pour une tempête d’une durée d’une heure, pour la conception d’un nouveau projet d’infrastructure canadien ayant une durée de vie prévue de 50 ans.

  1. Estimer la variation d’intensité de précipitations pouvant survenir une fois tous les 100 ans, pour une tempête d’une durée d’une heure
  2. Estimer la variation de la température dans les 50 prochaines années
  3. Estimer la variation des précipitations extrêmes dans les 50 prochaines années

Étape 1 : obtenir une estimation historique des précipitations pouvant survenir une fois tous les 100 ans, pour les tempêtes d’une heure :

  • Téléchargez les données historiques disponibles des courbes IDF d’ECCC à partir de DonnéesClimatiques.ca -> explorez la carte des courbes IDF de DonnéesClimatiques.ca, et ciblez les données accessibles les plus près de votre emplacement, pour lesquelles il y a un long historique d’observations de précipitations.
  • Déterminez l’intensité historique d’une tempête d’une heure qui peut survenir une fois tous les 100 ans pour l’emplacement.

Étape 2 : estimer la variation de la température dans les 50 prochaines années :

  • Téléchargez les températures moyennes annuelles historiques et futures pour l’emplacement de la station IDF à partir de l’Atlas climatique du Canada (ou d’une autre ressource appropriée) pour un ensemble de modèles climatiques et pour RCP 4.5 et RCP 8.5. Utilisation de l’Atlas climatique du Canada : procurez-vous un rapport de synthèse climatique pertinent pour le lieu, et pour Variable= « température moyenne » et Type d’affichage = « séries temporelles », à partir du lien « Données du modèle climatique », procurez-vous deux feuilles de calcul au format CSV, chacune contenant des données sur les projections multimodèles RCP 4.5 et RCP 8.5.
  • Pour chaque simulation de modèle climatique et scénario RCP dans l’ensemble téléchargé, calculez :
    • Températures historiques moyennes sur 31 ans qui représentent le mieux la période d’observation utilisée pour établir les données IDF historiques -> Pour chaque fichier CSV propre au scénario RCP, utilisez une feuille de calcul pour déterminer une température historique annuelle moyenne sur 30 ans pour chaque modèle climatique, pour une période au milieu de la période utilisée afin d’établir les courbes IDF en fonction des observations originales.
    • Températures futures moyennes sur 31 ans, centrées sur la dernière année de la durée de vie du actif proposé -> Pour chaque fichier CSV propre au scénario RCP, utilisez une feuille de calcul pour déterminer la température future annuelle moyenne de 2055 à 2085 sur 31 ans pour chaque modèle climatique. Cette période est utilisée, parce qu’elle englobe l’année 2070, qui est la fin de vie estimée du actif proposé, compte tenu de l’année de construction en 2020 et d’une durée de vie théorique de 50 ans.
    • Variation de la température pendant la durée de vie du actif -> pour chaque modèle climatique et scénario RCP, utilisez Microsoft Excel ou un programme semblable pour calculer la variation de la température, comme la température future moins la température historique.

Étape 3 : estimer la variation des précipitations extrêmes pour le lieu pour les 50 prochaines années :

  • Étant donné l’intensité historique des précipitations et l’étendue des valeurs de variation de température propres au modèle climatique et au scénario RCP, utilisez la mise à l’échelle des températures pour calculer l’ampleur des intensités futures estimées pour des précipitations d’une heure une fois tous les 100 ans pour l’emplacement. Pour chaque modèle climatique et scénario RCP, utilisez une feuille de calcul pour calculer les intensités futures des précipitations d’une heure une fois tous les 100 ans RP à l’aide de l’équation (RP=RC x 1.07ΔT) où RC correspond à l’intensité historique des précipitations provenant de la courbe IDF historique, et ΔT équivaut à la valeur de variation de la température de chaque modèle climatique, pour chaque scénario RCP.
  • Regroupez les intensités des précipitations futures en statistiques sommaires pour les utiliser dans la prise de décision fondée sur le risque. Pour chaque scénario RCP, calculez les estimations sommaires de l’intensité des précipitations futures (par exemple, 10e, 50e et 90e centiles).
  • Appliquez la prise de décision fondée sur le risque pour choisir la valeur des précipitations extrêmes futures qui est la plus appropriée pour fixer les seuils de risque. Par exemple, si les conséquences des pluies sur les infrastructures sont graves, il convient d’envisager d’appliquer à la conception des infrastructures la valeur supérieure des intensités de précipitations d’une heure une fois tous les 100 ans prévues par le scénario RCP 8.5.

Pour toute question concernant la sélection de données climatiques historique, veuillez communiquer avec le Centre d’aide des services climatiques.