La capacité maximale des infrastructures d’eaux est conçue à partir des séries historiques d’extrêmes hydrométéorologiques et sur l’hypothèse que le climat est stationnaire. Toutefois, le consensus scientifique pointe vers un réchauffement planétaire causé par l’influence humaine, ayant des répercussions à long terme sur les précipitations et les crues extrêmes. De plus, plusieurs travaux récents indiquent que la variabilité naturelle du climat a le potentiel de masquer les effets de ces changements climatiques anthropiques, donnant une illusion de stationnarité du climat. Ainsi, l’objectif de cette thèse a pour but d’améliorer la compréhension des impacts de cette variabilité naturelle et des changements climatiques sur les extrêmes hydrométéorologiques.
Dans un premier lieu, la variabilité naturelle a été explorée à travers six indices climatiques importants (p. ex. : El Niño) influençant le climat en Amérique du Nord. Bien que ceux-ci aient démontré un certain potentiel de prédiction au niveau de la variabilité saisonnière des moyennes de températures et de précipitations, ils se sont trouvés beaucoup moins prometteurs au niveau de la variabilité des extrêmes hydrométéorologiques. La combinaison de ces indices climatiques n’a résulté qu’en une faible valeur prédictive de la variabilité des crues et précipitations extrêmes.
Dans un second lieu, la variabilité naturelle des précipitations moyennes et extrêmes a été examinée à l’aide de grands ensembles de simulations climatiques. Ces travaux ont permis de dresser un portait plus clair de son influence sur la détection du signal des changements climatiques. À l’échelle locale (p. ex. : une station météorologique), la variabilité naturelle dominera vraisemblablement le signal des changements climatiques des precipitations extrêmes jusqu’à la fin du 21e siècle. Toutefois, à l’échelle régionale (p. ex. : plusieurs stations météorologiques), la détection du signal des changements climatiques serait plus rapide et robuste. Globalement, la variabilité naturelle a la capacité d’entraver la detection des changements climatiques sur les précipitations moyennes et extrêmes jusqu’à la moitié, voire même la fin du siècle, pour plusieurs régions de la planète.
Les grands ensembles de simulations climatiques ont aussi été utilisés pour évaluer l’impact des changements climatiques sur la probabilité de récurrence des événements hydrométéorologiques extrêmes. D’abord, les changements projetés pour la pluie 100 ans d’une durée d’une heure jusqu’à cinq jours entre les périodes de 1980-1999 et 2080-2099 ont été étudiés à l’aide de deux ensembles à l’échelle globale et un ensemble à l’échelle régionale couvrant le nord-est de l’Amérique du Nord et l’Europe. Les résultats des trois ensembles suggèrent que les événements de précipitation extrêmes, correspondant à la période de retour 100 ans de la période de référence, deviendront environ de quatre à cinq (deux à quatre) fois plus fréquents en moyenne pour le nord-est de l’Amérique du Nord (l’Europe). De plus, les résultats suggèrent qu’en général, une période de retour plus élevée et/ou une durée plus courte entraineront des augmentations relatives plus importantes.
Ensuite, les changements projetés dans les crues extrêmes ont été investigués plus spécifiquement pour 3 567 bassins versants de grande taille (> 500 km2) en Amérique du Nord. Les résultats suggèrent des patrons spatiaux très distincts en termes d’augmentation et de diminution de la crue 100 ans. Les changements les plus importants se résument en une diminution des crues générées par la fonte de la neige dans les bassins versants situés en haute latitude et/ou haute altitude et une augmentation pour les bassins versants situés dans le sud-est des États-Unis et sur la côte ouest, où les précipitations sont la principale cause des crues.
Finalement, des pistes de stratégies d’adaptation face aux changements climatiques ont été discutées à la suite de ces travaux. Ces dernières, de concert avec les conclusions de cette thèse, pourraient aider davantage les ingénieurs et les preneurs de décision à justifier l’implémentation de mesures d’adaptation permettant de mieux protéger le milieu bâti et les populations vulnérables
