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Séries de durées partielles: application en contexte non homogène et non stationnaire.

Lachance-Cloutier, Simon (2011). Séries de durées partielles: application en contexte non homogène et non stationnaire. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 130 p.

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Résumé

Les extrêmes de précipitations peuvent entraîner des dégâts importants lorsque les infrastructures ne sont pas conçues en conséquence. L'analyse de ces extrêmes est cependant difficile puisqu'ils sont associés à des événements rares et que les séries de précipitations disponibles couvrent souvent de courtes périodes. De plus, dans un contexte de changements climatiques, on anticipe une augmentation de l'amplitude et de la fréquence de ces extrêmes. On doit alors obligatoirement considérer la non stationnarité des séries. Deux approches sont généralement considérées pour l'analyse fréquentielle statistique des extrêmes de précipitations : la méthode des séries de maxima annuels (SMA) et la méthode des séries de durées partielles (SDP). La première approche consiste à construire les séries des maxima annuels de précipitations pour une durée donnée. L'approche SDP se présente comme une alternative à l'approche SMA et permet de considérer plusieurs évènements par année en retenant tous ceux excédant un certain seuil. Comparativement à l'approche SMA, l'utilisation de cette méthode permet d'accroître la taille des séries et de bénéficier ainsi de plus d'informations. Le présent mémoire vise à développer une méthodologie pour l'utilisation des SDP dans un contexte non stationnaire. Les variabilités intra-annuelle et interannuelle des extrêmes sont considérées. L'approche développée sera dans un premier temps appliquée à l'analyse des extrêmes en climat futur tels que simulés par le Modèle canadien Couplé de Climat Global de troisième génération (MCCG3) et, dans un deuxième temps, à l'analyse de données de stations pluviométriques réparties au sud du Québec. Dans le cas des données du MCCG3, l'application de la méthode conclut à une augmentation des extrêmes de précipitations en climat futur pour l'ensemble du territoire. L'analyse des extrêmes saisonniers révèle que pour la saison estivale (mois de juin, juillet et août), la valeur du total journalier de précipitation, dépassé en moyenne une fois tous les 20 ans, diminuera en climat futur pour les régions situées au sud du 50e parallèle. L'hiver (mois de décembre, janvier et février) est la saison pour laquelle l'augmentation relative des extrêmes sera la plus importante. Pour l'application aux données de séries observées, l'approche SDP a été régionalisée afin d'améliorer l'inférence de certains paramètres. Plusieurs modèles ont été proposés, considérant des valeurs locales ou régionales de chacun des paramètres de la distribution de Pareto généralisée (GPD). Différentes covariables spatiales ont également été introduites dans ces modèles afin de tenir compte d'une possible structure spatiale des paramètres. Les différents modèles ont été classés en vertu du critère d'Akaike corrigé (AICc). Les résultats obtenus montrent, à l'instar des résultats du MCCG3, la présence d'une variabilité intra-annuelle très significative des paramètres. Les modèles comportant une variabilité intra-annuelle des valeurs régionales des paramètres d'échelle et de forme représentent de loin les meilleurs candidats selon le critère AICc. L'introduction de covariables spatiales dans le modèle révèle une structure spatiale au niveau des paramètres et améliore encore davantage la qualité des ajustements. Des trois covariables spatiales considérées, à savoir la latitude, la longitude et l'élévation, la latitude est généralement celle qui améliore le plus l'inférence. Les cartes de cumuls de précipitations pour le temps de retour 10 ans pour différentes durées montrent l'existence d'un gradient nord-sud très évident avec des valeurs plus élevées au sud du territoire.

Type de document: Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Mailhot, Alain
Co-directeurs de mémoire/thèse: Favre, Anne-Catherine
Mots-clés libres: climat; MCCG3; station pluviométrique;précipitation; séries de durées partielles; SDP
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 06 févr. 2014 20:34
Dernière modification: 20 nov. 2015 20:48
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/1758

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