Relation entre les débits moyens journaliers saisonniers et les épisodes

Précipitations Ropelewski et Halpert

(1987 et 1989) ont étudié la relation entre les phénomènes El Nino/ La Nina et les précipitations à l’échelle de la planète. Dans l’article publié en 1987, ceux-ci s’intéressent plus particulièrement à l’effet des épisodes El Nino sur les régimes de précipitations. Quant à l’ étude publiée en 1989, c’est à la phase froide de l’OA, c’est-à-dire La Nina, qu’ils s’intéressent. À partir de mesures de précipitations mensuelles remontant parfois jusqu’à 1875 provenant de 1700 stations à travers le monde, ils ont démontré que les épisodes El Nino modifient bel et bien le régime des précipitations de plusieurs régions du monde. Puis, ils se sont intéressés à la spatialisation de ces anomalies de précipitations. Ainsi, ils ont délimité 19 régions montrant une certaine homogénéité au niveau de l’effet qu’El Nifio produit sur leur régime de précipitations. Les résultats sont exposés au tableau 1.1 avec leur niveau de cohérence. Celui-ci est un indicateur d’homogénéité de la réponse à l’intérieur même de la région. Lorsqu’il est élevé, les stations d’observation de la région réagissent dans le même sens à chacun des épisodes observés (Ropelewski et Halpert, 1986). Parmi l’ensemble des régions, sept connaissent une hausse de leurs précipitations lors d’un épisode El Nino.

La figure 1.6, tirée de l’article de Ropelewski et Halpert, 1987, présente la répartition des effets d’El Nifio sur les régimes de précipitation mensuelle à travers le monde selon les 19 régions montrant une réponse homogène. Les périodes associées à chaque région sont celles auxquelles l’anomalie se mesure. Par exemple, si l’on considère un épisode de l’année 1982, SEP(O) – MAR(+) représente la période de septembre 1982 jusqu’à mars 1983. Si la région est délimitée avec un trait discontinu, El Nifio induit une hausse des précipitations, alors qu’un trait continu signifie une diminution. On observe d’abord que les zones affectées se concentrent principalement près de l’Équateur. Les relations entre El Nifio et les précipitations trouvées aux latitudes les plus éloignées de l’Équateur sont toutes dans l’Hémisphère Sud. D’abord, pour le secteur du bassin du Pacifique, deux régions montrent une réponse positive, le Pacifique central et le sud du Pacifique central, les quatre autres montrant une réponse négative. Ensuite, dans le secteur de l’Australie, les précipitations des quatre régions diminuent en période El Nifio. Pour le sous-continent indien, celles de l’Inde diminuent alors qu’à Minicoy – Sri Lanka, légèrement au Sud, elles augmentent. La région de l’est de l’Afrique équatoriale montre une réponse positive, alors que pour celle plus au sud, on note une diminution. En ce qui concerne l’Amérique du Sud, les précipitations diminuent au nord-est alors que l’inverse se produit au sud-est. En Amérique centrale, elles tendent à diminuer. Finalement, on observe une hausse des précipitations dans les deux régions de l’Amérique du Nord. Pour celles couvrant une partie de l’est du continent, c’est-à-dire le Golfe et Nord du Mexique, cette hausse des précipitations s’observe pendant la saison froide (Ropelewski et Halpert, 1987).

À travers le monde

En modifiant le régime des précipitations et de températures dans le monde, l’oscillation australe fait aussi varier la dynamique hydrologique des rivières à travers le monde. Ward et ses collaborateurs ont mené de vastes études sur l’effet de l’OA sur les débits de plusieurs rivières à travers le monde. La prem ière est parue en 2010 et traite de l’effet de cette téléconnexion sur les débits extrêmes journaliers sur la période de 1921 à 1980. Dans cette étude, les auteurs concluent que l’OA a un impact significatif sur les débits extrêmes et moyens de nombreux cours d’eau à travers le monde. De plus, les corrélations mises en lumière sont plus fortes avec les débits maximums que les débits moyens, particulièrement pour les régions à l’extérieur des tropiques (Ward et al., 2010). Pour faire suite à cette étude, ils ont publié en 2014 un article traitant de la sensibilité à l’oscillation australe des débits maximums et moyens annuels de rivière, à l’échelle mondiale, sur la période de 1958 à 2000. Pour cette étude, les débits utilisés sont simulés à partir du modèle WaterGAP. D’abord, ils identifient une influence significative de l ‘OA sur les débits des rivières sur plus du tiers des surfaces continentales, excluant l’Antarctique. Puis, ils soulignent que la sensibilité est à son maximum pour les mois d’octobre à février, et qu’elle décline à partir de mars. Dans plus de la moitié des cas, La Nina induit une hausse des débits maximums annuels alors qu’El Nino induit une diminution. Les auteurs soulignent aussi que pour beaucoup de régions, les forces des relations varient dans la période à l’étude. Finalement, la relation observée est plus grande sur les débits maximums que les débits moyens (Ward et al., 2010, 2014).

La figure 1.11, issue de l’étude de Ward et al. (2014) expose l’anomalie induite par El Nifio (a) et La Nifia (b) comparativement à l’ensemble des années de la période 1958-2000. Faisant abstraction de l’Antarctique, l ‘OA influence les débits maximums annuels sur 37 % des surfaces continentales. Sur 23 % des surfaces continentales, la corrélation est positive. Sur les 14 % restant, elle est négative. Encore une fois, les régions autour de l’Équateur sont largement influencées. Au niveau des surfaces identifiées au Québec, El Nifio induit une diminution de la magnitude des débits maximums annuels et La Nifia, une baisse. Dans une étude s’intéressant au lien entre des indicateurs de l’oscillation australe, les précipitations et le débit du fleuve Jaune en Chine, les chercheurs ont trouvé que ce phénomène climatique est significativement corrélé aux précipitations et au débit du fleuve Jaune. Les précipitations le sont pour les périodes du mois de janvier, de mars, et de septembre à novembre. Quant aux débits mensuels, ils sont significativement corrélés aux indices de ce phénomène climatique pour trois périodes, soit de janvier à mars, le mois de juin, et d’octobre à décembre. Pour ce fleuve, un épisode El Nifio est associé à une diminution de la magnitude du débit pour les périodes de janvier à mars et d’octobre à décembre alors qu’au mois de juin, il est associé à une hausse (lia et al., 2011).

Toujours en Chine, on démontre un lien significatif entre l’OA et le débit du fleuve Yangtze. Lorsque l’intensité d’un épisode El Nifio est forte, la magnitude des débits de ce fleuve est plus basse: en situation inverse, lors d’un épisode La Nifia puissant, le débit devient plus grand (Wei et al., 2014). Une multitude de grands cours d’eau ailleurs dans le monde sont aussi affectés par l’oscillation australe. Amarasekera et al. (1997) se sont attardés aux liens entre l ‘OA et la variabilité des débits des rivières tropicales. Les fleuves Amazone, Congo, Parana et Nil ont été étudiés. Pour les deux plus grands de ces fleuves, l’Amazone et le Congo, les auteurs ont observé des coefficients de corrélations négatifs entre la magnitude des débits et l’indice d’anomalie de température de surface des océans au niveau du Pacifique Est et Centrale. Cependant, ceux-ci sont relativement faibles. Un épisode El Nifio est tout de même associé à une diminution des débits de ces deux grands fleuves. Dans le cas du Nil et du Parana, l’OA est positivement et fortement cOITélée à la magnitude de leur débit. Quant à la variance des débits de l’Amazone et du Congo, l’OA n’en explique qu’environ 10 %. Dans le cas du Parana et du Nil, l’oscillation australe explique entre 20 et 25 % de la variance de leur débit. (Amarasekera et al., 1997).

Débits Anctil et Coulibaly se sont intéressés à l’effet de différentes téléconnexions, dont l’OA, sur la variabilité interannuelle des débits des rivières du Québec dans une étude parue en 2004. Au moyen d’une analyse en ondelettes, ils ont déterminé que l’OA est négativement corrélé aux débits de l’est de la province: un épisode El Nino fort induit donc une baisse des débits alors que La Nifia induit une hausse. Le lien identifié est toutefois plutôt faible. Dans l’étude de Dubeau (2014) consacrée aux effets de l’épisode El Nino 2009-2010 au Québec sur les rivières et leurs écosystèmes, l’auteur énonce que cet événement aura causé l ‘hiver le plus sec jamais enregistré au Canada. En effet, les températures hivernales auraient augmenté de 2 oC comparativement à la normale alors que les précipitations auraient diminué de 20 % lors de cet épisode (Dubeau, 2014). Un épisode El Nino au Québec serait associé à une baisse des débits due à un déficit en précipitations et à des températures plus élevées (Dubeau, 2014; Shabbar, 2006). Quelques études identifient donc un lien entre les débits des rivières au Québec et l’OA (Anctil et Coulibaly, 2004; Bonsal et Shabbar, 2010; Coulibaly et Burn, 2004; Shabbar, 2006). Récemment, une étude arrive à la conclusion que l’OA influence très peu les débits journaliers hivernaux au Québec (Beauchamp et al., 2015). Son influence est de beaucoup moindre à d’autres téléconnexions comme North Altantic Oscillation (NAO) ou Pacific Decadal Oscillation (PDO) malgré que d’autres études avancent que l’oscillation australe est la principale source de variabilité interannuelle du climat à l ‘hiver au Canada (Bonsal et Shabbar, 2010; Shabbar, 2006). Assani et al. (2006) ont comparé l’effet de différents indices climatiques sur la dynamique des rivières québécoises, s’intéressant autant à l’échelle annuelle qu’à l’échelle hivernale et estivale. Cette fois-ci, les auteurs énoncent qu’en été, une phase La Nina induirait une hausse des débits. Cependant, les corrélations mises en lumière sont plus faibles pour l’oscillation australe que pour les autres téléconnexions décrites dans leur étude