Le projet ARCHIVES - Ouranos

A r c h i v e sProjet ARCHIVES2008 - 2013Analyse Rétrospective des ConditionsHydroclimatiques à l’aide des Indicateurs deleur Variabilité à l’Échelle Séculaire11

Projections climatiques2040-2070 vs 1961-1990Température (°C)Apports naturels futurs (2050) - actuels (%)Précipitations (%)3Ouranos

La dendrochronologieLes cernes : des bio-indicateursà haute résolution temporelleDatationMesures des cernesAnalyse densitométriqueAnalyse isotopiqueSéries temporelles continues62.21.841.421.000 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 20008CicatricesRégime des perturbationsMémoire des processusLes séries dendrochronologiques sont unecombinaison, à des fréquences variées, de :• signaux climatiques,• signaux anthropiques,• signaux environnementaux.Période temporelle : L’Holocène récent

Réservoir Caniapiscau1 – Reconstitutions multiproxies des apports annuels• épaisseur des cernes (séries temporelles continues)• densité des cernes (idem)• ratio isotopiques δO 18 et δC 13 (idem)2 – Reconstitution multiproxies des crues printanières• Glaciel (séries temporelles discrètes)• Densité minimale (séries temporelles continues)3 – Reconstitution des températures estivales• Séries isotopiques δO 18 et δC 13 (séries temporelles continues)6

Sites utilisés pour les reconstitutions hydrologiques au réservoir CaniapiscauLac Montausier7

Fonctions de transfert : méthodeSéries temporelles continues1800 200012320 séries d’épaisseurs de cernes8 séries de densité maximale8 séries de densité minimaleCombinaison destrois reconstitutionspar ré-échantillonnage8 séries de proportion de bois final3 séries de δC 133 séries de δO 18Régression de type « Partial Least Squares » sur les premières composantes principalesPLS avec sélection préalable des variables par régression pas-à-pasMéthode des meilleurs analoguesReconstitutions intermédiairesmodeExempleannée 1913Calibration1961-2001Apports annuelsApports printaniers (mai-juin)Apports estivaux (juillet-aoûtseptembre)5% 95 %8Reconstitution finale

1 – Reconstitutions multiproxies des apports annuels au réservoir CaniapiscauA. Nicault

2 - Reconstitution des crues printanières à CaniapiscauDonnées :Glaciel (données discrètes)Densité minimale (données continues)Fréquence relative86420cicatrices ouverteshauteur maximaledes cicatricescicatrices fermées2.42.22.01.81.61.41.21.00.81860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000Méthode :GAM (General Additive Model)Hauteur maximale (m)É. Boucher, M. Lemay

2 - Reconstitution des températures estivales dans la région deCaniapiscauReconstruction des températures maximales desmois de juin -juillet -août, à partir de 3 sériesisotopiques δC 13 et trois séries isotopiques δO 18Résolution annuelle : 1940-2004Résolution bisannuelle : 1800-1940R2 = 0.65R2 (vérification par bootstrap) = 0.53C. Bégin, M.M. Savard

Plus de proxies, plus loin dans le temps,sur un plus grand territoire Les sédiments lacustres : un autre proxy naturelpour l’étude des variations hydrologiques passéesP. Francus, D. Fortin (INRS) Étude de l’hydro-climat du dernier millénaire parl’analyse des troncs subfossiles conservés dans leslacsD. Arseneault, F. Gennaretti (UQAR)13

Un indicateur naturel des variations hydrologiques : les sédiments lacustresanalyse sédimentologie de Grand Lake (Labrador)L'épaisseur des couches annuelles desédiments (varves) de Grand Lake varieen fonction des variations de la chargesédimentaire saisonnière de sonprincipal affluent, la rivière Naskaupi,seconde plus grande rivière duLabrador après la rivière Churchill.VarvesDébitsCe transport sédimentaire aprincipalement lieu lors de la fonte dela neige ; l'épaisseur des varvesreprésente donc l'intensité de la crueprintanière.D. Fortin, P. Francus (INRS)

Série sédimentaire de Grand Lake30 km au nord de Goose-BayD. Fortin, P. Francus (INRS)

Étude de l’hydro-climat du dernier millénaire à partir des troncs subfossilesD. Arseneault, F. Gennaretti (UQAR)

A r c h i v e sMise en valeur des acquis du groupeARCHIVES☼ Un vaste réseau dendrochronologique au Québec☼ Qualité indicative clarifiée☼ Méthodes de reconstitution éprouvées☼ Banques de données consistantes☼ Mise en commun des meilleures expertises

A r c h i v e sTravail en cours☼ Réplication des reconstitutions au moyen de proxiesdifférents et d’approches multi-proxies☼ Reproduction de résultats au moyen de méthodesdiverses et sur des bassins-versants différents☼ Densification de l’information à l’échelle du derniermillénaire (isotopes, densités, varves)☼ Comparaison entre les simulations du MRCC sur le passéet les reconstitutions

A r c h i v e sÉquipe ARCHIVESProfesseurs et chercheursDominique Arseneault (UQAR)Christian Bégin (CGC-Québec)Yves Bégin (INRS-ETE, CEN et ArcticNet)Jean-Jacques Boreux (U. Liège, Belgique)Daniel Caya (Ouranos et INRS-ETE)Pierre Francus (INRS-ETE)Patrick Grenier (Ouranos)Joël Guiot (CEREGE, CNRS, France)Antoine Nicault (CEREGE)Dominique Paquin (Ouranos)Luc Perreault (Hydro-Québec, IREQ)René Roy (Ouranos et Hydro-Québec, IREQ)Martine M. Savard (CGC-Québec)Dominique Tapsoba (Hydro-Québec, IREQ)Étienne Boucher (UQAM)Stagiaires Post-doctorauxDavid Fortin (INRS-ETE)Stéphanie Wicha (INRS-ETE)Jean-Christophe Aznar (INRS-ETE)Professionnels et techniciens de rechercheJoëlle Marion (CGC-Québec)Denis Sarrazin (CEN U. Laval)Thibault Labarre (INRS-ETE)Étudiants au doctoratSandy Erni (INRS-ETE)Fabio Gennaretti (UQAR)Maud Naulier (INRS-ETE)Étudiants à la maîtriseCristian Alvarez (INRS-ETE)Julia Autin (UQAR)Nanie Ayotte (INRS-ETE)Philippe Boulanger (INRS-ETE)Yves Bouthillier (INRS-ETE)Benjamin Dy (UQAR)Mathieu Gingras (INRS-ETE)Julie Lemieux (UQAM)Marie-Janick Robitaille (INRS-ETE)Gabriel Rodrigue (INRS-ETE)

Reconstitutions hydrologiquesRéservoir Caniapiscau21

Reconstruction des apports annuelsReconstruction combinée

2 r2p(RE) rmse rmsep0.68 0.40 763.26 1057.44r2 r2p(RE) rmse rmsep0.70 0.52 732.81 945.12

Reconstitution desévénements de cruesextrêmes (É. Boucher, UQAM)Sur la rivière Necopastic (BaieJames), les embâcles printanierssont plus intenses etgéograhiquement communsdepuis 1950L’intensité des embâcles concorde avecl’Oscillation Arctique (AO)

Reconstitution desévénements de cruesextrêmes (É. Boucher, UQAM)Le jumelage des donnéesdendrochronologiques (largeur,densité) et des donnéesdiscrètes (cicatrices glacielles) apermis la reconstitution desapports printaniers (mai) auréservoir CaniapiscauCes apports ont été relativement basdepuis 1850, à l’exception d’une courtepériode de fortes eaux durant les années1970-85 et 2000

mode5% 95 %

2 – Reconstitutions multiproxies des apports printaniers, estivaux et annuels20 séries épaisseurs de cernes8 séries de densité maximale8 séries de densité minimaleDonnées8 séries de proportion de bois final3 séries de dC133 séries de dO18MéthodeFonctions de transferts combinées(PLS + Régression pas à pas + Meilleurs analogues)Apports annuels (m3)r = 0.80Apports printaniers (m3)(mai – juin)r = 0.79Apports Estivaux (m3)(Juillet – août – septembre)r = 0.88

3- Modélisation bayésienne du climat à partir des cernes de croissance des arbres« Modèle (DECA-SL) » version finale du modèle d’extraction du signal communTest sur un site : ABR• Les tendances biologiques de l’arbre extraites grâce à la courbe de Hugershoff.• Version finale du modèle d’extraction du signal commun.• De plus ce nouveau modèle est maintenant associé a un « Shifting level model » afin d’extraire lescomposantes communes du climat, non plus au niveau interannuel (météorologie), mais au niveautendance à long terme (climat).• Le modèle sera appliqué à toutes les séries dendrochronologiques du projet.Moyenne de séries standardiséesModèle DECA_SLDeca_SL + Shifting levelInterprétation des variations enterme de période favorablesou défavorablesEvolution du Climat selon lemodèle DECA SLCombinaison modèle DECA SL +Shifting Level modlel