Une vague de chaleur comme on en a connu ces deux dernières semaines est souvent entrecoupée de pluies torrentielles. «Avec les changements climatiques, on note une augmentation de l’intensité des précipitations, non seulement au Québec mais également un peu partout à travers le monde», affirme Philippe Gachon, professeur au Département de géographie et membre du Centre pour l’étude et la simulation du climat à l’échelle régionale (ESCER).
Ces fortes précipitations causent parfois des dégâts considérables, tant sur le plan humain que sur le plan environnemental. À Longueuil, pendant l’été 2013, de fortes pluies ont causé des débordements du système combiné d’égout (eaux usées et eaux de ruissellement). «La quantité d’eaux usées que le système peut amener à l’usine d’épuration est limitée, explique Philippe Gachon. Lorsque les canalisations débordent, il y a un goulot d’étranglement. On doit alors larguer une partie de ces eaux directement dans le fleuve Saint-Laurent. Cela contribue au risque de contamination des eaux, car lorsque de telles pluies surviennent après de grandes vagues de chaleur, elles lessivent le sol et emportent avec elles des résidus d’hydrocarbures et de métaux lourds.»
À titre d’expert en modélisation du climat, le chercheur a participé récemment à une recherche menée par le doctorant Eustache Gooré Bi, de l’École de technologie supérieure, qui travaille comme ingénieur pour la Ville de Longueuil. L’objectif de cette étude consistait à évaluer l’impact de l’augmentation de l’intensité de la pluie dans le futur sur les risques de débordement d’égouts de la Ville. L’article faisant état de leurs résultats a été publié dans Environmental Science and Pollution Research.
Des modèles régionaux perfectionnés
Les travaux du réputé Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC), lequel a pour mission de mieux comprendre les risques liés au réchauffement climatique d’origine humaine, sont basés sur des modèles globaux du climat qui utilisent des résolutions d’environ 300 kilomètres, explique Philippe Gachon. «Il est cependant difficile de fournir une information fiable à l’échelle régionale à partir de modèles à faible résolution comme ceux-là», dit-il.
Voilà pourquoi des chercheurs de l’UQAM travaillent depuis une vingtaine d’années à développer des modèles régionaux du climat. «Avec l’augmentation de la capacité de calcul, on est rendu à des échelles d’une vingtaine de kilomètres. L’an dernier, on a complété des simulations de l’ordre de dix kilomètres sur le territoire canadien. On obtient ainsi une meilleure représentation des processus régionaux. La vallée du Saint-Laurent, par exemple, est beaucoup mieux représentée, avec les Appalaches d’un côté et les Laurentides de l’autre.»
Distribution des précipitations
C’est en effectuant une pondération à partir d’une quinzaine de modèles régionaux que les chercheurs ont pu obtenir des projections pour la ville de Longueuil. «Le régime de précipitations a déjà changé au cours des dernières années, souligne Philippe Gachon. Ce n’est pas une question de quantité totale ou saisonnière, mais bien de distribution, c’est-à-dire d’intensité, de durée et de fréquence des précipitations. Nous avons observé qu’il y a une diminution des jours de pluie l’été, mais, en revanche, qu’il pleut beaucoup plus quand il pleut. Et pour les autres saisons, nous avons noté une augmentation des jours de pluie et des intensités.»
Cela amène les chercheurs à conclure que des événements comme celui de 2013 à Longueuil tendront à se reproduire au cours des prochaines années. Les résultats ont mis en évidence des augmentations substantielles de 15 à 500 % dans le volume de décharge et de 13 à 148 % dans le débit de pointe des égouts, d’ici 2050, entre mai et octobre. «Cela favorise l’augmentation des risques écotoxicologiques pour le fleuve Saint-Laurent – apparition ponctuelle de coliformes fécaux et de cyanobactéries, entre autres –, un enjeu majeur quand on sait que la grande majorité de l’eau potable de la Ville de Longueuil provient du fleuve», note le chercheur.
Longueuil est l’exemple qui a été étudié dans le cadre de cette recherche, mais plusieurs autres agglomérations québécoises pourraient être touchées par le même phénomène. «Les critères de conception des infrastructures hydrauliques doivent être révisés pour tenir compte de l’impact des changements climatiques, affirme à cet égard Philippe Gachon. On ne doit plus présupposer un état stationnaire du climat, comme on le faisait jusque dans les années 1990. Les modèles régionaux du climat permettent de fournir des pistes de solution et il faudrait systématiser ce genre d’études pour mieux planifier la révision des infrastructures, lesquelles sont vieillissantes dans plusieurs municipalités.»
Plan d’action Saint-Laurent
Avec des collègues d’Environnement Canada, d’Ouranos, d’Hydro-Québec et de l’INRS, Philippe Gachon mène actuellement une recherche dans le cadre du Plan d’action Saint-Laurent. «Il s’agit de mesurer l’évolution des débits d’eau du fleuve depuis les Grands Lacs jusqu’à l’estuaire, explique-t-il. Nous tentons de prévoir comment va se comporter le Saint-Laurent en fonction de la modification du régime de précipitations et des changements de température.»
Par exemple, une saison de neige plus courte peut avoir un impact énorme sur le niveau d’eau du fleuve. «C’est important car la neige qui fond est responsable d’environ 20 à 30 % de la recharge des nappes phréatiques, explique le chercheur. Or, ces nappes alimentent les rivières et les lacs pendant les périodes de basses eaux, en été, quand il y a des périodes de forte évaporation.»
En matière de climat, une combinaison de facteurs peut mener à la catastrophe. «Le problème des changements climatiques est moins un problème d’évolution monotone des températures et des régimes de précipitations qu’une augmentation ponctuelle des événements extrêmes», souligne Philippe Gachon. Il cite en exemple les ouragans Katrina, en 2005, et Sandy, en 2012, ou les inondations du Richelieu, au printemps 2011. «Dans ce dernier cas, il y avait eu de bonnes accumulations de neige durant l’hiver, sans redoux pour alléger le manteau neigeux. La chaleur était arrivée d’un seul coup en avril, accompagnée de grosses précipitations liquides. Toute la neige et l’eau de pluie ont produit ces inondations monstres. C’est ce genre d’événement qu’il faut tenter de reproduire dans nos modèles afin d’en prévoir la fréquence.»