Une incertitude majeure dans la prévision numérique du climat provient des difficultés de représenter convenablement les nuages en phase mixte qui jouent un rôle important dans le processus de formation des précipitations (Wallace et Hobbs, 1977). De nombreuses études ont montré qu'il est nécessaire pour une représentation adéquate des effets indirects des aérosols et des processus microphysiques au sein des nuages, d'utiliser un schéma complet de la microphysique qui inclut d'une manière détaillée la phase glace (Senior et Mitchell, 1993; Lohmann et Feitcher, 1997). Blanchet et Girard (1995) ont montré que la modification des propriétés des nuages par les aérosols pourrait produire un forçage radiatif négatif de 9W/m² dans l'infrarouge en considérant dans leur étude l'impact que pourrait avoir les aérosols de nature anthropique sur la microphysique des nuages mixtes et glacés en Arctique. L'interaction des aérosols avec les nuages de phase mixte et glacée est peu étudiée et donc moins connue. La compréhension de ces nuages dépend du mode d'action des noyaux glaçogènes qui est très complexe (Cooper, 1980), des caractéristiques physiques et chimiques des substances qui peuvent recouvrir ces noyaux. De plus, les techniques de mesures existantes ne permettent pas de bien caractériser ce type de nuage (Bigg, 1990; Vali, 1991; Rogers, 1993; Pruppacher et Klett, 1997). Dans ce travail de recherche, nous avons testé et évalué un nouveau paramétrage de la nucléation hétérogène de la glace élaboré par Khvorostyanov et Curry (2000) avec le modèle local du climat (LCM11) et comparé au paramétrage existant de Meyers et al. (1992) et à ce qui a été observé pendant la campagne de mesure SHEBA (Surface Heat Budget of Arctic). Le modèle local du climat (LCM11) est doté d'un schéma de nuages glacés qui simule les interactions entre les aérosols et les nuages, la formation de cristaux de glace et les précipitations. Le nouveau paramétrage de la nucléation hétérogène de la glace est fonction des caractéristiques des aérosols (paramètre de mouillabilité, sites actifs, tension d'inadaptation élastique). Il est à noter que le paramétrage de Meyers et al. (1992) est empirique, il est fonction soit de la température soit de la sursaturation par rapport à la glace dépendamment du mode de nucléation de la glace. La sensibilité du modèle local du climat (LCM11) a été étudiée en fonction des paramètres de la nouvelle théorie de Khvorostyanov et Curry (2000). Cette étude nous a permis de conclure que l'inadaptation élastique de 1 et 2% et les sites actifs sont des paramètres importants pour simuler de l'eau liquide et la glace dans des proportions raisonnables représentatives de l'Arctique. Les résultats des simulations ont montré aussi que la structure verticale de l'eau liquide, de la glace et de la température est bien représentée par Khvorostyanov et Curry (2000) contrairement à Meyers à condition de faire un choix judicieux des paramètres d'inadaptation élastique et de sites actifs. Cependant, le choix de ces paramètres dépend des propriétés physiques et de la composition chimique des aérosols présents dans la masse d'air qui requièrent encore d'autres mesures et vérifications. Il a été démontré que ce paramétrage peut donner de meilleurs résultats si le type de masse d'air est connu à l'avance ce qui suggère de valider le paramétrage de Khvorostyanov et Curry, (2000) avec ses différents choix de combinaison de paramètre pour d'autres cas observés où la composition des aérosols présents est connue. Il y a un gain associé à l'utilisation du paramétrage de Khvorostyanov et Curry (2000) par rapport à celui de Meyers et al. (1992). Ce dernier peut représenter un cas particulier de la théorie de Khvorostyanov et Curry (2000). ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Nucléation, Paramétrage de la glace.

Les modèles régionaux de climat (MRC) sont maintenant reconnus comme des outils efficaces pour augmenter la résolution des simulations climatiques à un ordre d'environ 50 km. Cette résolution est jugée nécessaire pour décrire de nombreux impacts liés aux changements climatiques. Un modèle régional de climat (MRC) performe une simulation climatique sur une sous-région du globe. Pour cette raison, un MRC doit utiliser des données pilotes au pourtour de la sous-région pour tenir compte de la circulation atmosphérique qui parcourt le globe. Les données provenant d'un MRC sont de plus en plus utilisées par les décideurs pour prendre des mesures d'adaptation adéquates en fonction des changements climatiques projetés. Pour cette raison, les scientifiques qui livrent les données climatiques aux décideurs doivent fournir les données les plus précises possibles. L'une des incertitudes des projections de changements climatiques produites par les MRC est associée au comportement chaotique du système climatique qui est simulé. En raison de ce comportement, le climat simulé avec un MRC peut diverger d'un autre climat simulé lancé avec des conditions initiales légèrement différentes tout en étant en accord avec les mêmes forçages imposés. La variabilité mesurée entre les simulations lancées avec différentes conditions initiales est appelée variabilité interne. La variabilité interne des MRC est étudiée depuis quelques années. Ces études sont généralement limitées par les ensembles de simulations nécessaires au calcul de la variabilité interne. Ces ensembles comportent généralement peu de simulations qui sont courtes et qui sont intégrées sur de petits domaines. Le premier objectif de cette thèse consistait à vérifier les hypothèses émises dans les articles précédents sur la variabilité interne des MRC en utilisant un ensemble de simulations actuel. Afin de répondre à cet objectif, un ensemble comportant dix simulations de dix ans couvrant l'Amérique du nord a été réalisé avec le modèle régional canadien du climat. L'évolution temporelle de la variabilité interne de cet ensemble pour la pression au niveau moyen de la mer (PNM) et pour la température au niveau de l'abri (TA) révèle un cycle annuel faible avec des valeurs en hiver et au printemps légèrement plus élevées. Ce résultat, qui se distingue de celui des études précédentes; suggère que l'augmentation de la dimension du domaine diminue l'efficacité du contrôle du pilote sur le MRC, ce qui augmente la variabilité interne. Pour les variables étudiées, la variabilité interne augmente généralement d'ouest en est du domaine selon la circulation générale vers l'est. Une comparaison de la variabilité interne avec la variabilité temporelle montre que la variabilité interne pour la PNM est près de son maximum en été dans le nord-est du domaine. Une comparaison du climat de dix ans pour la TA en été de chacune des simulations avec la moyenne d'ensemble montre que la variabilité interne peut avoir un impact important sur le climat simulé. Le deuxième objectif de cette thèse consistait à trouver un outil capable de quantifier le contrôle du pilote sur une simulation effectuée avec un MRC. Cet outil est un traceur qui calcule le temps de résidence des parcelles atmosphériques à l'intérieur du domaine d'un MRC. Ce traceur a été utilisé pour première fois dans l'ensemble de simulations décrit précédemment. Les diagnostiques du climat généré par l'ensemble montre le bon fonctionnement du traceur. Le temps de résidence est plus élevé en été qu'en hiver en liaison avec la circulation atmosphérique qui est plus rapide en hiver. Le temps de résidence augmente d'ouest en est à l'intérieur du domaine aussi en relation avec la circulation atmosphérique générale vers l'est. Un diagramme de disperison généré avec les distributions spatiales de la variabilité interne relative des variables étudiées et du temps de résidence montre que la variabilité interne augmente linéairement avec le temps de résidence similairement en été qu'en hiver. Ce résultat appuie plusieurs études précédentes qui proposaient un lien entre la circulation atmosphérique et la variabilité interne. D'après la relation trouvée, le temps de résidence peut être utilisé comme un indicateur quantitatif du contrôle des données pilotes exercé sur un MRC. On envisage que cet outil sera utile pour les analyses futures effectuées avec les MRC. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Variabilité interne, Modélisation régionale du climat, Ensemble de simulations, Temps de résidence, Climat nord-américain.

Cette étude se penche sur l'interaction nuage-rayonnement simulée par le modèle GEM-LAM (modèle Global Environnemental multi-échelle à aire limitée) en évaluant avec des observations provenant de deux sites du programme ARM (Atmospheric Radiation Measurement) les différentes composantes atmosphériques ayant un impact sur le bilan radiatif de surface. Ainsi, le rayonnement vers la surface de courtes et longues longueurs d'ondes est comparé aux observations en fonction de la fraction nuageuse afin d'isoler l'effet de la vapeur d'eau ou de l'eau liquide des nuages sur le rayonnement descendant. À l'aide des cycles diurnes moyens et des distributions de fréquences, le principal biais identifié pour le rayonnement à la surface simulé par GEM-LAM est la surestimation du rayonnement d'ondes courtes incident à la surface vers le milieu de la journée. Ce biais provient, d'une part, d'une sous-estimation de la fraction nuageuse, et d'autre part, d'une trop grande transmissivité du rayonnement solaire des nuages lorsqu'ils sont présents, particulièrement pour les nuages optiquement minces. Le biais radiatif de courtes longueurs d'ondes est responsable d'un biais chaud de température près de la surface pour les saisons d'été aux deux sites. Ceci entraîne un biais positif du rayonnement d'oncles longues pour les conditions de ciel clair qui est toutefois compensé par la sous-estimation de la fraction nuageuse pour donner des biais réduits du rayonnement d'ondes longues pour toutes les conditions. De plus, le biais de courtes longueurs d'ondes pourrait être responsable d'un assèchement excessif de la surface et par conséquent mener à un déficit de vapeur d'eau dans l'atmosphère, particulièrement pour la saison d'été au site SGP. Cette étude illustre l'importance de l'évaluation individuelle des composantes de l'interaction nuage-rayonnement à l'aide de statistiques à hautes fréquences temporelles afin de bien identifier les erreurs compensatoires qui peuvent être présentes. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Interaction nuage-rayonnement, Modèle régional de climat, Schéma microphysique, Bilan radiatif de surface.

La prévision d'anomalies saisonnières et intrasaisonnières des précipitations est utile dans des domaines tels que l'agriculture et la gestion de l'eau, ainsi que dans la prévention des catastrophes climatiques dans les pays tropicaux. Les anomalies de température de la surface de la mer (Sea Surface Temperature; SST) associées au forçage El Nino/Southern Oscillation (ENSO) constituent une source majeure de prévisibilité dans les tropiques. En effectuant une mise à l'échelle dynamique des prévisions de modèles de circulation générale (MCG), les modèles régionaux du climat (MRC), grâce à leur résolution accrue, pourraient permettre une bonne prévision de ces anomalies saisonnières et intrasaisonnières dans les tropiques. Cette étude constitue une évaluation de l'habilité d'un MRC (le Rossby Center Regional Atmospheric Model version 3; RCA) à effectuer une mise à l'échelle des anomalies de SST et circulation de grande échelle associées au forçage ENSO. RCA est configuré sur un domaine comprenant l'est de l'Océan Pacifique tropical et les tropiques américaines, et il est exécuté pour 27 années différentes pour la période 1979-2005. Le modèle utilise comme conditions aux frontières les SST observées et les réanalyses du European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) pour la circulation de grande échelle. Nous étudions la performance de RCA à représenter les patrons régionaux de précipitation dans les tropiques américaines, en se concentrant sur la climatologie et la variabilité saisonnière et intrasaisonnière associée à ENSO. Les statistiques intrasaisonnières à l'étude sont la distribution de l'intensité de précipitation ainsi que les moments de transition entre les saisons sèches et humides. Deux articles acceptés pour publication dans la revue Tellus Series A : Dynamic Meteorology and Oceanography sont présentés ici, le premier se concentrant sur l'échelle saisonnière et le second sur l'échelle intrasaisonnière. Il est démontré que le modèle RCA reproduit la majorité des caractéristiques régionales de la précipitation ainsi que la variabilité de la précipitation associée à ENSO. Cette étude est une évaluation préliminaire pour le modèle RCA, qui devrait être suivie par une analyse plus poussée qui utiliserait des conditions aux frontières provenant d'un MCG. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Modèle Régional du Climat, ENSO, Variabilité interannuelle, Précipitation, Tropiques américaines.

Selon le Groupe International d'Experts sur le Climat (lPCC, 2007), les changements climatiques vont entraîner une intensification du cycle hydrologique à l'échelle globale et un accroissement des précipitations dans certaines régions du monde, notamment celles situées aux latitudes moyennes et élevées. Des changements survenant au niveau de la quantité de précipitation saisonnière ainsi qu'au niveau de l'intensité et de la fréquence des événements extrêmes ont un impact direct sur l'amplitude des écoulements fluviaux saisonniers et sur la période d'occurrence et la fréquence des inondations et des sécheresses. De tels changements auront des impacts significatifs sur les ressources hydriques régionales. Cette étude se concentre sur la validation et l'évaluation des changements projetés au niveau des écoulements fluviaux moyens et au niveau de la période d'occurrence et de la fréquence des écoulements extrêmes, i.e. les écoulements de fort débit (crue) et de faible débit (étiage), pour les bassins canadiens sélectionnés. Cela se fait en utilisant un ensemble de simulations du Modèle régional du climat canadien correspondant au climat actuel (1961-1990) et à un climat futur (2041-2070) basé sur le scénario SRES A2. La validation est effectuée en évaluant les erreurs de performance et celles dues au pilotage, causées respectivement par la dynamique interne et la physique du modèle et par les erreurs associées au pilotage du modèle à ses frontières. Les résultats suggèrent des erreurs de performance positives des écoulements annuels moyens pour les bassins sans régulation situés dans la partie ouest du Canada (toujours supérieur à 30% sauf pour le bassin de l'Athabasca ou la différence n'est que de 4%) en raison d'une surestimation de l'équivalent en eau de la neige (SWE). Les erreurs dues au pilotage sont, en général, plus petites que les erreurs de performance (le coefficient d'habileté S est inférieur à 85% pour 12 des 14 bassins dans le cas des erreurs de performance alors que ce n'est le cas que de 2 bassins pour les erreurs de pilotage) et présentent sauf pour les bassins situés plus au sud, un biais négatif (pouvant aller jusqu'à -25%) La validation des étiages suggère que le modèle a quelques difficultés pour reproduire l'amplitude observée et la période d'occurrence des étiages, tandis qu'au niveau des crues, le modèle reproduit raisonnablement la période d'occurrence, quoique avec quelques différences entre les amplitudes observées et modélisées. En général, les résultats suggèrent une augmentation de l'amplitude de l'écoulement hivernal et un pic de fonte de neige survenant plus tôt (une à deux semaines) pour les bassins situés plus au nord, de même que des changements significatifs quant aux caractéristiques des crues et des étiages. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Changement climatique, crue, étiage, modèle climatique régional, écoulement fluvial.

La sensibilité du Modèle Régional Canadien du Climat (MRCC) à la taille du domaine et à la technique de pilotage spectral (SN) est étudiée. Nous savons déjà que le domaine d'intégration du MRCC doit être suffisamment grand pour permettre le développement complet des petites échelles. Si l'intégration est réalisée sur un très grand domaine, elle conduit à d'importantes déviations, à moins qu'un pilotage des grandes échelles soit appliqué. La technique du pilotage spectral consiste à forcer les grandes échelles pas seulement aux frontières latérales, mais aussi à l'intérieur du domaine d'intégration. L'influence des différentes tailles de domaines et l'intensité du pilotage de grande échelle est étudiée avec le cadre expérimental du « Grand-Frère ». Elle consiste premièrement à établir une simulation de référence, nommée « Grand-Frère », GF, sur un grand domaine en haute résolution (~45km). Cette simulation est ensuite filtrée en enlevant les petites échelles. Les données résultantes (grandes échelles : ~2160km) sont utilisées pour piloter le même modèle, intégré à la même haute résolution, mais sur un domaine plus petit issu que le domaine BB (appelé « Petit-Frère », PF). Nous avons effectué 5 simulations de PF avec 196x196, 160x160, 140x140, 120x120 et 100x100 points de grille. Les statistiques du climat entre les simulations de GF et celles de PF sont comparées sur un domaine commun de 86x86 points de grille. Trois expériences sont réalisées : deux avec différentes intensités de pilotage (0 à 5%; 5%) et une sans le pilotage spectral. Avec l'application du pilotage de grande échelle, on note l'augmentation de la corrélation spatiale entre les simulations de PF et leur référence avec l'augmentation de la taille du domaine. Pour chaque étude, les diagrammes de Taylor montrent l'augmentation de la corrélation temporelle des caractéristiques à petites échelles, de quelques dizaines de pourcentages pour les plus grands domaines, avec les valeurs les plus hautes du coefficient de pilotage. ______________________________________________________________________________

Les différentes études sur les changements climatiques requièrent de l'information à plus petite échelle spatiale que les modèles globaux du climat. La modélisation régionale du climat se veut être une solution alternative pour atteindre les critères de résolutions spatiales à un coût informatique raisonnable. Les deux principales configurations utilisées pour produire des simulations climatiques à l'échelle régionale sont : le modèle à aire limitée (LAM) et le modèle mondial à résolution variable (MMRV). Depuis quelques années, le centre météorologique canadien (CMC), plus spécifiquement la division de recherche en prévision numérique (RPN) ont façonné le modèle GEM de manière à rendre possible l'utilisation de l'une ou l'autre de ces deux configurations avec exactement les mêmes paramétrages physiques et le même noyau dynamique. En utilisant le modèle GEM, il est maintenant possible de comparer proprement les deux techniques de simulation régionale du climat. En sachant que les MMRVs requièrent un coût informatique bien au-delà de ce que demandent les LAMs, l'idée de mettre en évidence les bénéfices de chaque méthode demeure incontournable. Nous avons donc comparé deux simulations climatiques GEM-LAM (au-dessus de l'Amérique et de l'Europe), pilotées par GEM-UNIFORM, avec deux simulations GEM-VR. Les simulations GEM-VR ont été produites en prenant soin d'étirer les mailles du modèle de manière à créer des régions d'intérêts qui coïncident parfaitement avec les domaines des simulations GEM-LAM, i.e. en ayant le même nombre de points de grilles et la même résolution. Les statistiques climatiques hivernales et estivales des deux simulations à haute résolution ont été comparées par l'entremise d'une approche statistique appelée test t de Student. Par ailleurs, les moyennes temporelles de chacune des configurations ont été comparées avec des réanalyses. Bien que les différences des moyennes temporelles entre GEM-LAM et GEM-VR sont relativement petites, le test t de Student confirme que pour la plupart des variables considérées dans cette étude, les extremums de différences sont statistiquement significatifs avec un niveau de confiance égal ou plus grand à 95 %. Par contre, on remarque un plus faible pourcentage de différences significatives au-dessus de l'Europe qu'au-dessus de l'Amérique du nord, étant même à l'occasion inexistant. Le résultat qui distingue le plus cette étude est sans aucun doute le fait que les précipitations totales simulées par GEM-LAM sont significativement supérieures à celles générés par GEM-VR. Logiquement, cet excédant d'eau ne peut qu'être occasionné par la technique de pilotage ou/et d'éponge utilisée dans cette expérience. De plus, pour ce qui est du champ de température, on remarque que GEM-LAM reproduit un climat plus chaud en hiver et plus froid en été que GEM-VR. Pour ce qui est de la comparaison avec les réanalyses, on constate que les deux approches démontrent les mêmes faiblesses, e.g. des régions avec un biais chaud/sec et un surplus de précipitation au-dessus des montagnes. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : modélisation régionale du climat, aire limitée, résolution variable, GEM

Cette étude a pour objectif d'évaluer les changements appréhendés des précipitations extrêmes saisonnières d'une et plusieurs journées (1, 2, 3, 5, 7 et 10 jours) pour 21 bassins versants du nord-est canadien pour une période future (2041-2070) comparativement à une période de référence (1971-2000). Pour ce faire, un ensemble de multi-modèles régionaux du climat (MRC) provenant du North American Regional Climate Change Assessment Program est utilisé. Le projet comprend six MRC piloté par les ré-analyses II NCEP couvrant la période 1980-2004 et piloté par quatre modèles de circulation générale de l'atmosphère (MCGA) couvrant une période de référence (1971-2000) et future (2041-2070). L'analyse fréquentielle régionale est choisie comme méthode pour développer les niveaux de retour des précipitations extrêmes pour des périodes de retour de 10, 30 et 50 années. L'étude comporte une évaluation de la performance des six différents MRC liée aux différences dans leurs composantes physiques et dynamiques ainsi qu'une évaluation de l'effet du choix des conditions aux frontières de type ré-analyses par rapport à de type MCGA. Les résultats suggèrent que les différences liées aux composantes internes des MRC sont plus importantes que celles liées au choix des conditions aux frontières. D'autre part, par l'utilisation d'un ensemble de multi-MRC et du coefficient de variation, une quantification des incertitudes liées à la structure interne du MRC et du choix MGCA comme pilote est possible. En général, les incertitudes liées à la structure interne des MRC sont plus importantes que celles liées au choix du MGCA pour les bassins versants et les variables de cette étude. L'analyse des changements appréhendés dans les niveaux de retours des précipitations extrêmes suggère une augmentation pour la majorité des bassins et des combinaisons à l'étude (durée et période de retour). Les plus petites augmentations ainsi que les plus grandes incertitudes se retrouvent dans les bassins au sud-est du Québec. Au contraire, les plus grandes augmentations et les plus faibles incertitudes se retrouvent dans les bassins nordiques. Une augmentation dans les niveaux de retour des précipitations extrêmes a des conséquences importantes sur la gestion et la conception des infrastructures existantes et futures, spécialement pour cette région du Canada où la production d'énergie hydroélectrique est omniprésente. ______________________________________________________________________________

Une hausse de la moyenne globale de la température est attendue d'ici la fin du siècle. Ce changement aura des conséquences sur le cycle de l'eau. L'humidité du sol fait partie de ce cycle et pourrait être modifiée au cours des prochaines années. Certaines régions dépendent, dans une certaine mesure, de la quantité d'eau dans le sol pendant la saison estivale plus particulièrement. Les régions où cette dépendance est présente pourraient migrer en réponse à la hausse de la température et de la modification du cycle de l'eau. À l'aide du MRCC et du schéma de surface intégré (CLASS), l'évaluation de la représentation de la quantité d'eau dans le sol sera comparée avec les observations et les évaluations qualitatives d'estimation de l'humidité du sol afin de déterminer si le modèle définit bien cette mesure. Le changement appréhendé de l'humidité du sol pour les périodes futures sera évalué. La migration possible des zones de couplage sol-atmosphère sera estimée à l'aide de différents outils disponibles. L'utilisation d'un modèle régional (MRC) va permettre de représenter l'humidité du sol et les autres champs météorologiques avec une plus haute résolution. La majorité des études effectuées sur le sujet proviennent de modèles de circulation générale (MCG) et l'utilisation d'un MRC pourra amener une meilleure perspective. Les résultats de l'évaluation de l'humidité du sol démontrent certaines lacunes dans le cycle annuel surtout vers la fin de l'été et à l'automne. La représentation de la 3e et dernière couche comporte un biais important face aux observations. Dans l'ensemble, les tendances sont assez bien respectées, par contre, certaines différences existent au niveau de l'intensité des événements extrêmes. Au niveau du changement appréhendé de l'humidité du sol, certains résultats des autres études concordent avec ceux obtenus dans le cadre de celle-ci. Une diminution de la quantité d'eau dans le sol pour les régions subtropicales de l'Amérique du Nord est attendue. Pour les latitudes moyennes, une augmentation durant l'hiver et une baisse durant l'été sont appréhendées. Au niveau des hautes latitudes, les autres études ne s'entendent pas exactement sur le sens du changement. Dans cette recherche, la fonte du pergélisol semble un élément important particulièrement pour la couche la plus profonde. En effet, le ruissellement est important en raison du type de sol présent qui joue un rôle prépondérant dans les résultats obtenus. Les différents outils utilisés afin d'évaluer le changement au niveau de l'intensité du couplage sol-atmosphère indiquent la possibilité d'une migration vers le nord-est des États-Unis, le centre-nord des États-Unis, les Prairies canadiennes et, à la limite, le sud-est du Canada pendant la saison estivale d'ici la fin du siècle. En effet, le déplacement des zones de corrélation positive entre l'évaporation et l'humidité du sol de la première couche vers le nord et l'est de l'Amérique du Nord est un élément qui laisse envisager cette possibilité. L'augmentation de la variabilité de l'évaporation et de la température pour le nord-est des États-Unis et les Prairies canadiennes est un autre élément qui joue un rôle vers la modification des zones où le couplage est important. Des distributions journalières ayant deux modes ont été obtenues dans des bassins versants qui se situent dans des régions de couplage ou qui pourraient s'y retrouver au cours des prochaines années. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : modèle régional du climat, cycle de l'eau, humidité du sol, changements appréhendés, couplage sol-atmosphère

La modélisation du climat à haute résolution est nécessaire aux études d'impact du climat et, de nos jours, les modèles de circulation générale (MCG) n'ont pas encore une résolution suffisante pour satisfaire ces besoins. Les modèles régionaux du climat (MRC) ont été développés dans le but de fournir des détails sur le climat à fine échelle sur des régions spécifiques de la Terre. Les MRC ont démontré leur capacité à produire de la variabilité spatiale à petite échelle qui manque dans les simulations de MCG ; pour cette raison, les MRC sont de plus en plus utilisés dans les études sur le climat actuel et futur. Malgré ce succès, les avantages découlant de la production d'une variabilité climatique de fine échelle - autres que l'effet visuel saisissant des animations réalistes - ont rarement été clairement identifiés. Les tentatives pour quantifier ces avantages, généralement désignés comme étant la valeur ajoutée (VA) des MRC, ont été relativement rares et ont prouvé que la question de la VA est très complexe. Compte tenu de cette complexité, ce projet se concentre sur un aspect particulier de cette question : l'étude des conditions préalables que doivent satisfaire certaines statistiques climatiques pour permettre aux MRC d'ajouter de la valeur aux données utilisées comme pilote. Ces conditions sont basées sur l'idée que la VA des MRC ne peut survenir que si les statistiques climatiques d'intérêt contiennent de l'information à fine échelle qui n'est pas négligeable. Des données observées et simulées par des MRC peuvent ensuite être utilisées pour quantifier l'influence relative des fines échelles dans les statistiques climatiques, comme un proxy, pour estimer la valeur ajoutée potentielle (VAP) des MRC. Deux méthodes différentes ont été utilisées pour étudier la VAP sur l'Amérique du Nord, respectivement pour la température de surface et la précipitation. Les deux méthodes comprennent 3 étapes : l'utilisation d'une technique de décomposition pour séparer les variables atmosphériques en plusieurs échelles temporelles et spatiales, le calcul de statistiques climatiques et la définition d'une quantité pour estimer la VAP. Pour la température, nous constatons que la VAP se dégage presque exclusivement dans des régions caractérisées par des forçages de surface importants, soit la présence de topographie de fine échelle ou de contrastes terre-mer. Par ailleurs, certains des processus qui produisent la variabilité de petite échelle semblent être liés à des mécanismes relativement simples tels que la réponse linéaire aux différentes propriétés physiques de la surface et la variation générale de la température avec l'altitude dans l'atmosphère. Le potentiel des MRC à ajouter de la valeur dans les projections futures de la température moyenne est brièvement étudié. L'analyse montre que la variabilité de fine échelle du signal du changement climatique est généralement très faible par rapport à celle de grande échelle, ce qui suggère que peu de VA est attendue pour cette statistique climatique. Pour les précipitations, les résultats montrent que la VAP est fortement liée à des instabilités hydrodynamiques de fine échelle. La VAP est beaucoup plus élevée sur de courtes échelles temporelles (par exemple, pour des données sur 3 heures) et pour la saison chaude en raison de la proportion plus élevée de précipitations produites par de petits systèmes météorologiques et systèmes convectifs. Dans les régions à topographie complexe, le forçage orographique induit une composante supplémentaire de VAP, peu importe la saison ou l'échelle temporelle considérée. Les résultats montrent aussi que les MRC ont tendance à reproduire relativement bien la VAP par rapport aux observations bien qu'ils montrent une légère surestimation de la VAP en saison chaude et dans des régions montagneuses. Les résultats démontrent l'utilité du cadre utilisé pour étudier la VAP dans le climat actuel et dans des projections futures. Il est souligné que l'étude approfondie de la VA des MRC devrait aider à comprendre comment utiliser le mieux les divers produits climatiques disponibles en appui aux études en impact et adaptation face au climat changeant. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : modèles régionaux du climat, valeur ajouté potentielle, Amérique du Nord, température, précipitation.