Évaluation de la contribution des glaciers au régime hydrique d’un bassin du golfe d’Alaska dans un contexte d’un climat en évolution – cas du bassin versant amont du fleuve Yukon

Doumbia, Cheick (2024). Évaluation de la contribution des glaciers au régime hydrique d’un bassin du golfe d’Alaska dans un contexte d’un climat en évolution – cas du bassin versant amont du fleuve Yukon Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 224 p.

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Résumé

Le bassin versant amont du fleuve Yukon, d'une superficie de 20 000 km2 et comprenant des installations hydroélectriques, est composé à 5% de glaciers. Face aux changements hydrologiques induits par l'évolution climatique, une planification stratégique optimale de la gestion des ressources en eau requiert une modélisation hydroclimatique exhaustive de l'évolution temporelle future de la contribution des glaciers aux débits. Afin d'atteindre cet objectif, un module combinant le degré-jour et le rayonnement solaire a été intégré dans le modèle hydrologique semi-distribué HYDROTEL. Les données GRACE et une méthode d'inversion appliquée à ces données GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) ont été comparées au module des glaciers d'HYDROTEL pour estimer de manière pertinente les variations de masse des glaciers dans le bassin versant amont du Yukon. Pour reconstruire les variations de masse des glaciers sur une longue période et mieux comprendre les facteurs influençant leur évolution, les méthodes explicatives Shapley Value et LIME (Local Interpretable Model-agnostic Explanations) ont été combinées à des algorithmes d'apprentissage automatique basés sur les arbres de décision. En outre, des ensembles de modèles CMIP5 et CMIP6 (Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 and 6) ont été utilisés pour alimenter HYDROTEL et évaluer les évolutions potentielles futures de la contribution des glaciers au régime hydrique du bassin versant amont du fleuve Yukon. L'inversion des données GRACE avec un a priori homogène de distribution spatiale des masses de glaciers a permis de déterminer une résolution maximale d'évaluation pertinente de 30 000 km2 et une perte de masse des glaciers d'environ 40 Gt/an sur le Golfe d'Alaska de 2002 à 2017. Ensuite, à l'échelle du bassin versant amont du Yukon, l'inversion des données GRACE avec un a priori hétérogène et une division en quatorze zones de 20 000 km2 a permis d'estimer une perte de masse des glaciers de 0,147 Gt/an entre 2003 et 2016. Parallèlement, le module d'évolution des glaciers d'HYDROTEL fournit une valeur de 0,1366 Gt/an, démontrant ainsi la robustesse des deux méthodes d'évaluation. La reconstruction des variations de masse des glaciers grâce aux algorithmes explicatifs d'apprentissage automatique nous permet d'avoir une première compréhension des facteurs environnementaux influençant leur évolution temporelle. En ce qui concerne la contribution des glaciers aux débits, les résultats de la modélisation hydroclimatique basés sur les simulations hydrologiques réalisées avec les projections CMIP6 donnent, sur la période de référence 1998-2018, des estimations (1,23 km3 pour SSP-Shared Socioeconomic Pathway-2-4.5 et 1,22 km3 pour SSP3-7.0) proches de celles provenant de travaux réalisés dans la zone d'étude et du calage (1,70 km3, 2013-2018). Les simulations hydroclimatiques subséquentes indiquent une diminution de la contribution des glaciers aux écoulements de 35,26 % pour les simulations SSP3-7.0 et de 42,92 % pour les simulations SSP2-4.5, sur la période 2081-2100 par rapport à la période de référence 1988-2018. La pertinence de cette diminution est justifiée par une baisse des précipitations neigeuses liée à une augmentation de la température. Sur la période de référence 1998-2018, les contributions des glaciers aux débits estimées avec les projections CMIP5 donnent des valeurs respectives de 0.52 km3 et 0.53 km3 pour les scénarios RCP-Representative Concentration Pathway-4.5 et RCP8.5. Les simulations hydroclimatiques avec les projections CMIP5 fournissent ainsi des valeurs plus faibles et, par mesure de précaution, indiquent que les simulations avec CMIP6 sont les plus pertinentes pour le bassin versant amont du Yukon.

Type de document:	Thèse Thèse
Directeur de mémoire/thèse:	Rousseau, Alain N.
Co-directeurs de mémoire/thèse:	Baraer, Michel
Mots-clés libres:	GRACE ; Glaciers ; Débits ; Changement climatique ; Yukon ; Algorithmes d'apprentissage automatique interprétables
Centre:	Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt:	04 févr. 2025 15:43
Dernière modification:	04 févr. 2025 15:43
URI:	https://espace.inrs.ca/id/eprint/16282

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