Projet : Perspectives paléoenvironnementales sur les changements climatiques

Sous-activité : Changements hydroclimatiques passés dans l'est des Prairies canadiennes

Ces renseignements décrivent les activités des programmes du Secteur des sciences de la Terre (2002-2006). Veuillez consulter Priorités pour des renseignements au sujet des programmes en cours du Secteur des sciences de la Terre.

Cette sous-activité de recherche fournira des données paléohydrologiques à l'usage des entreprises d'hydroélectricité pour aider à prévoir les effets de la variabilité hydrologique. De nouveaux réseaux de collection directe et indirecte de données climatologiques, établis grâce à une entente de financement avec Manitoba Hydro, produiront les données primaires nécessaires pour déterminer les changements hydroclimatiques passés dans le bassin de la rivière Winnipeg.

L'énergie hydraulique est la principale source de l'électricité produite dans l'est des Prairies canadiennes. Au Manitoba, les centrales hydroélectriques sur le fleuve Nelson et les rivières Winnipeg et Saskatchewan produisent environ 30 milliards de kilowattheures par année (Manitoba Hydro, 2005). Cette énergie est renouvelable et constitue une source de revenus fiable grâce à l'exportation d'électricité vers d'autres provinces et les États Unis. Compte tenu que la quantité d'électricité produite par les centrales hydroélectriques dépend de la quantité d'eau qui s'écoule dans le système, des sécheresses graves et à grande échelle peuvent entraîner des baisses importantes sur le plan de l'énergie disponible ainsi que des baisses de revenus concomitantes.

Le présent projet porte sur la nature des sécheresses qui se produisent dans le bassin de la rivière Winnipeg (fig. 1), un élément clé du système hydrologique exploité aux fins de production d'électricité au Manitoba. Des résultats de mesures effectuées à l'aide d'un limnimètre et des débits estimés à partir d'anneaux de croissance seront utilisés pour évaluer la fréquence des sécheresses dans le bassin de la rivière Winnipeg et pour déterminer si les apports d'eau les plus bas observés constituent des estimations exactes de la gravité maximale des sécheresses qui touchent l'ensemble du bassin. Ces informations faciliteront l'approfondissement des connaissances sur les sécheresses et elles permettront de réaliser des évaluations plus réalistes des risques de sécheresse.

Le bassin de la rivière Winnipeg, qui couvre une superficie de plus de 130 000 km2 en Ontario, au Manitoba et dans l'État du Minnesota, est le composant le plus important du système hydrologique exploité aux fins de production d'énergie au Manitoba. Bien qu'il couvre une superficie relativement petite, le bassin reçoit beaucoup plus de précipitations que les régions plus à l'ouest et, par conséquent, il fournit près de la moitié (45 %) de l'eau qui s'écoule dans le lac Winnipeg et le fleuve Nelson. Au Manitoba, la rivière Winnipeg compte actuellement six centrales hydroélectriques, qui produisent un total de 585 mégawatts d'électricité, soit environ 11 % de la production totale dans la province. Puisque la rivière est également le plus grand tributaire du lac Winnipeg, elle a une grande incidence sur la production de près de 4 000 mégawatts à la centrale Jenpeg et à d'autres centrales sur le fleuve Nelson.

Utilisation des anneaux de croissance des arbres pour étudier les sécheresses passées

La dendroclimatologie fait appel aux données tirées des anneaux de croissance des arbres pour étudier les conditions climatiques qui ont prévalu avant l'utilisation d'instruments aux fins de surveillance. À l'échelle locale, des données dendrochronologiques et limnologiques ont montré que le nord est des grandes plaines, y compris le sud du Manitoba, a connu des conditions arides environ 1700 ap. J. C. et que ces conditions ont sévi pendant près d'un siècle (St. George et Nielsen, 2002). Les données dendrochronologiques sont particulièrement pertinentes pour fournir des informations sur les conditions hydrologiques passées dans le bassin de la rivière Winnipeg en raison de la large répartition des sites forestiers convenables, de la fine résolution temporelle des données et du grand nombre de données disponibles, ainsi qu'en raison de la relation claire entre la croissance des arbres et l'humidité disponible.

Les prélèvements d'échantillons sur le terrain effectués en 2004 et en 2005 ont permis d'établir un nouveau réseau de sites d'étude des anneaux de croissance dans la région de la rivière Winnipeg, la plupart de ces sites se trouvant dans une zone délimitée de manière approximative par les collectivités de Kenora, de Thunder Bay et de Fort Frances en Ontario (fig. 2). L'échantillonnage a porté principalement sur les trois espèces d'arbres à la plus grande longévité dans cette zone : le pin blanc (Pinus strobus), le pin rouge (Pinus resinosa) et le thuya occidental (Thuja occidentalis). Le dénombrement préliminaire des anneaux de croissance des échantillons recueillis en 2004 révèle que la plupart des arbres échantillonnés avaient au moins 120 ans, le plus vieil arbre étudié étant âgé de 255 ans (fig. 3).

Les échantillons prélevés en 2005 seront préparés aux fins d'analyse au Laboratory of Tree-Ring Research de la University of Arizona. Ces échantillons, ainsi que ceux prélevés en 2004, feront l'objet de mesures au cours de l'année universitaire 2005 2006, et les données obtenues seront utilisées pour caractériser la croissance des arbres dans la région de la rivière Winnipeg au cours des deux ou trois derniers siècles. Une analyse subséquente permettra de déterminer si ces données peuvent être utilisées pour étudier les cas de sécheresse passés (p. ex. leur gravité) dans le réseau hydrographique de la rivière Winnipeg et pour étudier les sécheresses récentes dans un contexte plus étendu.

Les travaux sur le terrain dans le sud est du Manitoba et le nord ouest de l'Ontario ont été habilement appuyés par J. Balmat, E. Nielsen et le personnel de la Commission géologique du Manitoba. La préparation des échantillons a été effectuée par J. Rowland à la University of Arizona. Conservation Manitoba, Pêches et Océans Canada, le ministère des Richesses naturelles de l'Ontario et la Greenwood Lake Nature Reserve ont autorisé le prélèvement d'échantillons dendrochronologiques dans les zones qui relèvent de leurs compétences. Les informations sur l'emplacement des forêts anciennes ont été gracieusement offertes par C. Bowling, W. Carmine. R. Suffling, Abitibi Consolidated et le ministère des Richesses naturelles de l'Ontario. Le soutien financier du présent projet a été assuré par Manitoba Hydro, la Commission géologique du Manitoba, le Collectif des Prairies pour la recherche en adaptation et le Conseil de recherche en sciences naturelles et en génie du Canada.

Manitoba Hydro 2005: 2004/05 Annual Report. (disponible en anglais seulement sur Internet à l'adresse suivante : http://www.hydro.mb.ca/about_us/ar_2004/ar_2004_report.shtml).

St. George, S., and Nielsen, E. 2002: Hydroclimatic change in southern Manitoba since AD 1409 inferred from tree rings. Quaternary Research, v. 58, p. 103-111.