Évaluation de l'influence de la variabilité naturelle du climat et des changements climatiques anthropiques sur les extrêmes hydrométéorologiques

La capacite maximale des infrastructures d’eaux est concue a partir des series historiques d’extremes hydrometeorologiques et sur l’hypothese que le climat est stationnaire. Toutefois, le consensus scientifique pointe vers un rechauffement planetaire cause par l’influence humaine, ayant des repercussions a long terme sur les precipitations et les crues extremes. De plus, plusieurs travaux recents indiquent que la variabilite naturelle du climat a le potentiel de masquer les effets de ces changements climatiques anthropiques, donnant une illusion de stationnarite du climat. Ainsi, l’objectif de cette these a pour but d’ameliorer la comprehension des impacts de cette variabilite naturelle et des changements climatiques sur les extremes hydrometeorologiques. Dans un premier lieu, la variabilite naturelle a ete exploree a travers six indices climatiques importants (p. ex. : El Nino) influencant le climat en Amerique du Nord. Bien que ceux-ci aient demontre un certain potentiel de prediction au niveau de la variabilite saisonniere des moyennes de temperatures et de precipitations, ils se sont trouves beaucoup moins prometteurs au niveau de la variabilite des extremes hydrometeorologiques. La combinaison de ces indices climatiques n’a resulte qu’en une faible valeur predictive de la variabilite des crues et precipitations extremes. Dans un second lieu, la variabilite naturelle des precipitations moyennes et extremes a ete examinee a l’aide de grands ensembles de simulations climatiques. Ces travaux ont permis de dresser un portait plus clair de son influence sur la detection du signal des changements climatiques. A l’echelle locale (p. ex. : une station meteorologique), la variabilite naturelle dominera vraisemblablement le signal des changements climatiques des precipitations extremes jusqu’a la fin du 21e siecle. Toutefois, a l’echelle regionale (p. ex. : plusieurs stations meteorologiques), la detection du signal des changements climatiques serait plus rapide et robuste. Globalement, la variabilite naturelle a la capacite d’entraver la detection des changements climatiques sur les precipitations moyennes et extremes jusqu’a la moitie, voire meme la fin du siecle, pour plusieurs regions de la planete. Les grands ensembles de simulations climatiques ont aussi ete utilises pour evaluer l’impact des changements climatiques sur la probabilite de recurrence des evenements hydrometeorologiques extremes. D’abord, les changements projetes pour la pluie 100 ans d’une duree d’une heure jusqu’a cinq jours entre les periodes de 1980-1999 et 2080-2099 ont ete etudies a l’aide de deux ensembles a l’echelle globale et un ensemble a l’echelle regionale couvrant le nord-est de l’Amerique du Nord et l’Europe. Les resultats des trois ensembles suggerent que les evenements de precipitation extremes, correspondant a la periode de retour 100 ans de la periode de reference, deviendront environ de quatre a cinq (deux a quatre) fois plus frequents en moyenne pour le nord-est de l’Amerique du Nord (l’Europe). De plus, les resultats suggerent qu’en general, une periode de retour plus elevee et/ou une duree plus courte entraineront des augmentations relatives plus importantes. Ensuite, les changements projetes dans les crues extremes ont ete investigues plus specifiquement pour 3 567 bassins versants de grande taille (> 500 km2) en Amerique du Nord. Les resultats suggerent des patrons spatiaux tres distincts en termes d’augmentation et de diminution de la crue 100 ans. Les changements les plus importants se resument en une diminution des crues generees par la fonte de la neige dans les bassins versants situes en haute latitude et/ou haute altitude et une augmentation pour les bassins versants situes dans le sud-est des Etats-Unis et sur la cote ouest, ou les precipitations sont la principale cause des crues. Finalement, des pistes de strategies d’adaptation face aux changements climatiques ont ete discutees a la suite de ces travaux. Ces dernieres, de concert avec les conclusions de cette these, pourraient aider davantage les ingenieurs et les preneurs de decision a justifier l’implementation de mesures d’adaptation permettant de mieux proteger le milieu bâti et les populations vulnerables.