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Deux études menées par des chercheurs de l’École des sciences de l’environnement de l’Université Simon Fraser examinent comment les changements climatiques pourraient modifier la façon dont les rivières canadiennes réagissent aux périodes de fortes chaleurs.
Dans le cadre de la première étude portant sur plus de 860 bassins fluviaux au Canada, Sam Anderson, boursier postdoctoral à l’Université Simon Fraser, et Shawn Chartrand, professeur de sciences de l’environnement, ont examiné comment les rivières du pays ont réagi aux épisodes de chaleur de plusieurs jours passés – ou vagues de chaleur – afin de mieux comprendre comment elles pourraient réagir aux vagues de chaleur futures.
« Si les vagues de chaleur sont en mesure de réduire de façon plus spectaculaire l’accumulation de neige à la fin de l’automne, en hiver et au début du printemps, nous aurons moins de neige disponible pour soutenir les rivières au printemps et en été, lorsque nous en aurons vraiment besoin pour nos systèmes agricoles et hydriques. »
Publiée récemment dans Earth’s Future, l’étude a révélé que dans le cadre du réchauffement futur prévu, la réponse de l’écoulement fluvial aux vagues de chaleur changera plus rapidement par rapport aux événements chauds plus modérés. Il est important de noter que la réponse de l’écoulement fluvial aux vagues de chaleur dans certaines régions sera beaucoup plus sensible au réchauffement futur que d’autres.
En étudiant environ 40 ans de données sur le débit et la température des bassins à travers le pays, l’équipe a déterminé que les vagues de chaleur automnales et printanières causent généralement l’augmentation la plus significative du débit des rivières.
« Les vagues de chaleur sont des périodes de chaleur anormale, par rapport à la période de l’année où elles se produisent. Alors que les vagues de chaleur estivales sont les plus chaudes en termes de degrés Celsius, les vagues de chaleur en dehors de l’été, en particulier au printemps et à l’automne, peuvent être les plus importantes pour le débit des rivières », explique M. Anderson.
Anderson explique qu’à mesure que le réchauffement futur réduit la fenêtre de températures inférieures au point de congélation qui sépare généralement ces deux périodes, les vagues de chaleur auront un effet amplifié sur les débits des rivières.
« Par exemple, le débit des rivières réagit aux fluctuations de température qui entraînent la fonte des neiges au printemps, une fois que les fluctuations de température dépassent le point de congélation. Avec un peu de réchauffement, cette sensibilité du débit de la rivière à la température commencerait plus tôt, car les températures moyennes dépassent le point de congélation plus tôt, disons d’une semaine », explique Anderson.
« Mais les fluctuations de température qui s’écartent de la normale peuvent franchir ce seuil de congélation encore plus tôt, bien plus d’une semaine. C’est ainsi que le changement climatique amplifie la pertinence hydrologique des vagues de chaleur, qui sont nettement plus chaudes que les conditions normales, en élargissant les périodes de l’année pendant lesquelles les vagues de chaleur peuvent entraîner la fonte et modifier la phase de précipitations.
Selon l’étude, en raison du réchauffement des températures, les vagues de chaleur sur la côte ouest, le sud-ouest des prairies, le sud de l’Ontario et les régions de la côte est auront un impact plus important sur le débit des rivières que les vagues de chaleur dans d’autres régions. « C’est là que les impacts des vagues de chaleur vont vraiment être amplifiés avec un peu de réchauffement », dit-il.
Anderson note que cela est basé sur le climat local d’une région et sur la sensibilité de la fenêtre sous le point de congélation entre l’automne et le printemps au réchauffement des températures.
« Cela signifie que dans ces régions, les futures vagues de chaleur seront davantage associées à des événements de débit élevé à différents moments de l’année qu’elles ne l’ont fait par le passé, ce à quoi nous ne sommes peut-être pas préparés », explique M. Anderson.
Il ajoute que cela peut également avoir des conséquences pour des espèces comme le saumon qui dépendent d’un débit de rivière à la fois frais et suffisamment élevé à l’automne pour terminer leur montaison – deux qualités qui sont menacées par la diminution du manteau neigeux.
Dans une autre étude récente publiée dans Environmental Research Letters, Anderson et Chartrand ont également examiné comment les réponses des rivières aux vagues de chaleur ont varié au fil du temps afin de mieux comprendre les changements auxquels on peut s’attendre à l’avenir. En étudiant les réponses de six bassins de l’Ouest canadien aux épisodes de réchauffement sur environ 80 ans, ils ont quantifié comment les réponses des rivières aux vagues de chaleur variaient d’une année à l’autre avec différentes caractéristiques climatiques.
L’étude a démontré que les réponses des rivières aux vagues de chaleur peuvent être améliorées au début du printemps, mais les impacts des événements de la fin du printemps, qui soulèvent souvent des craintes d’inondations en raison de l’augmentation de la fonte des neiges, ne sont pas nécessairement ce à quoi nous nous attendrions.
« Les années où il y a moins de neige et des températures plus chaudes, ce qui devrait être plus fréquent à l’avenir, la sensibilité du débit des rivières aux vagues de chaleur à la fin du printemps est en fait supprimée », explique M. Anderson.
« Une grande partie de la neige qui, autrement, aurait fondu au cours d’une vague de chaleur donnée à la fin du printemps, aurait déjà fondu plus tôt dans la saison – nous passons à un mode où plus d’eau est libérée du stockage en hiver et au début du printemps. Ainsi, alors que les vagues de chaleur peuvent faire plus en hiver et au début du printemps, elles peuvent en faire moins à la fin du printemps.
« C’est vraiment important compte tenu des préoccupations liées aux inondations printanières, d’autant plus que les débits printaniers plus élevés se produisent plus tôt dans l’année en raison du changement climatique. D’un autre côté, cependant, ces types de vagues de chaleur prolongeront la saison d’étiage en été et en automne », explique M. Anderson.
« Ensemble, ces deux études nous permettent de mieux comprendre le rôle que jouent les vagues de chaleur dans le façonnement du débit des rivières et de la disponibilité de l’eau, tant dans l’espace au Canada qu’au fil du temps au cours du dernier siècle », ajoute M. Anderson.
« Lorsqu’il s’agit de vagues de chaleur, un peu de réchauffement peut grandement contribuer à remodeler l’impact qu’elles ont sur les rivières à l’échelle nationale. Cela aura des implications importantes pour tous les utilisateurs d’eau et les écosystèmes en aval, car les vagues de chaleur deviennent plus fréquentes et plus intenses, de la conservation à l’agriculture en passant par l’approvisionnement en eau municipal.
