Évolution des sécheresses hydrologiques dans le Québec méridional face aux changements climatiques

Dans un contexte de changements climatiques et de pressions anthropiques grandissantes sur les ressources, le sud du Québec pourrait connaître des risques accrus et plus marqués d’épisodes de sécheresses hydrologiques que par le passé. Une sécheresse hydrologique fait référence à des niveaux d’eau de surface ou souterraine largement en deçà des moyennes.

Ces sécheresses modifieront la disponibilité en eau à l’échelle des territoires pour l’approvisionnement en eau potable, les écosystèmes ou encore plusieurs secteurs d’activités socio-économiques. Comprendre les déterminants météorologiques des sécheresses hydrologiques et examiner la prévalence de telles conditions dans le futur apparaissent comme des priorités pour sécuriser les sources d’approvisionnement en eau de plusieurs régions du Québec en plus de favoriser l’adaptation de notre société aux conséquences des changements climatiques.

L’objectif de ce projet est de comprendre les conditions météorologiques provoquant des sécheresses hydrologiques et hydrogéologiques et examiner la prévalence de celles-ci en climat futur. Les objectifs spécifiques sont de :

1. Décrire les épisodes de sécheresse hydrologique et hydrogéologique étant survenus historiquement au Québec méridional

2. Décrire les conditions météorologiques ayant provoqué ces sécheresses dans le passé

3. Quantifier la prévalence de ces conditions en climat futur. 
   Méthode

• Détecter les sécheresses hydrologiques et hydrogéologiques à l’aide des indices normalisés SSI (débit) et SGI (niveaux d’eau souterraine), calculés à partir des séries historiques de 6718 tronçons de rivière et 66 puits au Québec méridional. Ces indices permettent de quantifier la durée, la sévérité, l’intensité, la saisonnalité et l’étendue spatiale des sécheresses.

• Évaluer l’influence de la pluie, de la neige et de l’évapotranspiration sur le déclenchement des sécheresses à l’aide d’indices météorologiques standardisés. Un modèle de prédiction a ensuite permis d’estimer la probabilité et la sévérité de la propagation de conditions météorologiques sèches vers des sécheresses hydrologiques.

• Projeter les indices météorologiques jusqu’en 2100 selon les scénarios climatiques du CMIP6 (SSP2-4.5 et SSP3-7.0) afin d’évaluer l’évolution future des conditions propices aux sécheresses hydrologiques dans un contexte d’augmentation des émissions et de la consommation énergétique.

L’analyse des données historiques a révélé une forte variabilité spatiale et temporelle des sécheresses hydrologiques, avec certains événements demeurants localisés, tandis que d’autres affectent la quasi-totalité d’un bassin versant. Par conséquent, un réseau de suivi suffisamment dense ou un jeu de données spatialisées est nécessaire pour garantir une détection fiable des sécheresses hydrologiques. Les sécheresses hydrogéologiques se sont avérées plus synchronisées, en particulier pendant les épisodes importants, comme celui de 2021.

La neige joue un rôle central dans le déclenchement des sécheresses hydrologiques puisque plus de la moitié des sécheresses historiques sont liées à l’accumulation et à la fonte des neiges, une proportion qui augmente substantiellement au printemps (figure 1). Les indices météorologiques normalisés intégrant à la fois la fonte de la neige et l’évapotranspiration ont présenté les corrélations les plus fortes avec les débits et ont reproduit efficacement la propagation des périodes sèches vers les sécheresses hydrologiques. Une faible corrélation entre les indices normalisés météorologiques et hydrogéologiques a été observée.

Figure 1. Répartition des types de sécheresse hydrologique pour les événements répertoriés dans les 109 bassins versants du Québec méridional entre 1970 et 2022. Les sécheresses liées à la pluie sont catégorisées en sécheresse de transition pluie-neige, sécheresse atmosphérique ou sécheresse due à un déficit pluviométrique. Les sécheresses liées à la neige sont catégorisées en sécheresse de fonte, sécheresse d’hiver chaud, sécheresse d’hiver froid, sécheresse composite.

Les projections climatiques ont indiqué un avenir paradoxal. Bien que les conditions moyennes tendent vers une augmentation des précipitations totales à l’échelle annuelle, les tendances varient considérablement selon les saisons. Les indices intégrant la fonte des neiges projettent des conditions nettement plus sèches au printemps, tandis que ceux considérant l`évapotranspiration suggèrent un assèchement estival. Ces divergences soulignent que différents processus hydrologiques domineront selon les saisons, nécessitant des stratégies d’adaptation différenciées. D’autre part, les sécheresses météorologiques seront plus courtes, mais plus fréquentes et plus intenses, particulièrement au printemps et à l’été (figure 2).

Figure 2. Changements relatifs entre la période ≪ futur éloigné ≫ (2070-2100) et la période de référence (1970-2020) dans les caractéristiques des sécheresses par bassin versant, selon l’indice normalisé du bilan hydrique (SWBI) qui correspond à la différence entre les apports (précipitations liquides et fonte de la neige) et les pertes (évaporation potentielle), sous le scénario SSP3-7.0. Ainsi, un changement relatif de 10% signifie qu’en période future, les sécheresses sont 10% plus sévères en période future qu’en période de référence.

710800