Supervision par :

Christophe Kinnard (Membre régulier)

Description du projet de recherche

L'hétérogénéité de la couverture neigeuse et son impact sur le climat et le cycle du carbone dans les régions arctiques (SnowC2)

Introduction: Le schéma de surface terrestre CLASSIC présente des limitations, notamment l'utilisation d'un schéma de neige monocouche, sans paramétrisation explicite de la fraction de la couverture neigeuse et des pertes par sublimation de la neige soufflée. Cela affecte les conditions d'enneigement et l'hydrologie simulés dans l'Arctique, ainsi que les projections climatiques. Notre projet vise à améliorer la compréhension et la représentation de l'hétérogénéité de la neige dans l'Arctique pour obtenir des simulations plus robustes des conditions de la couverture neigeuse, des flux d'énergie de surface et des flux de carbone. Pour cela, nous développerons de nouvelles paramétrisations, un schéma de neige multicouche, et des processus de neige soufflée dans CLASSIC adaptés au manteau neigeux Arctique. La collaboration avec des instituts français, le projet Snow CCI de l'Agence Spatiale Européenne, et Environnement et Changement climatique Canada (ECCC) fait partie de cet effort.Objectifs: L'objectif principal du projet est d'améliorer notre compréhension de l'impact de l'hétérogénéité spatiale de la neige sur la réponse de la couverture neigeuse et des flux de carbone simulés au changement climatique dans les régions arctiques. Cet objectif principal se décline en trois objectifs : 1. Développer, mettre en œuvre et évaluer de nouvelles paramétrisations de la fraction de la couverture neigeuse dans CLASSIC, en utilisant des ensembles de données Snow CCI et des stations in situ pour la calibration/validation, afin d'améliorer sa représentation. 2. Mettre en œuvre un schéma de neige à multicouches et des processus de sublimation de la neige soufflée pour améliorer l'évolution du manteau neigeux simulé dans l'Arctique. 3. Évaluer l'influence de ces nouveaux développements sur les variables Snow CCI pour différents types de surface, et sur les flux d'énergie et le cycle du carbone simulés dans l'Arctique.Sites d'études: Un programme de surveillance de la couverture neigeuse dirigé par l'UQTR/CEN sera utilisé le long d'un gradient subarctique-arctique qui englobe différentes zones bioclimatiques du nord-est du Canada (i) Kangiqsualujjuaq (KAN : 58. 7° N, -65,9° W ; toundra arbustive du Bas-Arctique) ; (ii) Salluit (SAL : 62,1° N, -75,6° W ; toundra arbustive naine de l'Arctique moyen) ; (iii) Bylot Island (BYL : 73,2° N, -79,9° W ; toundra de l'Arctique supérieur). Le gradient tire parti des infrastructures existantes et des recherches en cours sur les sites : stations météorologiques automatiques entièrement équipées sur tous les sites, recherches initiées par le professeur C. Kinnard (UQTR) depuis 2018 à BYL et début des collaborations à SAL et KAN, et présence de stations de recherche entretenues par le Centre d'études nordiques (CEN) sur tous les sites. Les observations in situ sur les sites de surveillance serviront de points de référence et de validation pour les données Snow CCI et du modèle.Matériel et méthodes: L'objectif est d'améliorer le modèle de surface terrestre CLASSIC pour une meilleure représentation de la couverture neigeuse de l'Arctique. Cela implique le développement de nouvelles paramétrisations et d'un schéma de neige multicouche, incluant les pertes par sublimation de la neige soufflée. Ces améliorations seront testées à l'aide de données satellitaires, des jeux de données Snow CCI et des sites d'étude. Le modèle mis à jour sera évalué en examinant les changements dans les flux d'énergie et de carbone simulés. CLASSIC sera ensuite forcé par les projections climatiques d'ensemble CMIP6. Des simulations en ligne (couplées) au sein de CanESM sont prévues en collaboration avec l'ECCC. Ce travail vise à fournir une représentation plus précise de l'hétérogénéité de la couverture neigeuse dans CLASSIC et à améliorer les simulations de l'évolution de la couverture neigeuse dans le climat actuel et futur de l'ensemble de la région arctique.Résultats attendus: Les résultats attendus sont : 1. Un schéma de neige amélioré dans CLASSIC (y compris une nouvelle paramétrisation SCF, une représentation multicouche du manteau neigeux et l'inclusion des pertes par sublimation de la neige soufflée). 2. Une évaluation robuste de l'impact de ces nouveaux développements sur la couverture neigeuse simulée et les flux d'énergie de surface et de carbone. 3. Une amélioration des simulations hors ligne de la couverture neigeuse sur l'ensemble de la région arctique à une résolution de 12,5 km sous les climats actuels et futurs. 4. Optionnel : simulations en ligne (couplées) au sein de CanESM grâce à une collaboration future avec Environnement et Changement climatique Canada.

Coordonnées des sites de recherche