Constructing Intensity-Duration-Frequency Curves Under Changing Climate in Canada Using CMIP5 and CMIP6 Climate Simulations

Depuis la fin du 19ième siècle, le monde est soumis au phénomène de réchauffement climatique, étroitement lié aux activités humaines telles que l'industrie, l'agriculture et le transport, émettrices de gaz à effets de serre. Parmi les conséquences de la hausse des températures terrestres, l'augmentation de la capacité de l'atmosphère à emmagasiner de l'eau, ainsi que l'accélération de l'évaporation sont à la base de nouveau régimes de précipitations. Les pluies extrêmes, plus spécifiquement, deviennent de plus intenses et fréquentes dans de nombreuses régions dans le monde. Le Canada n'est pas une exception, alors qu'il y est prévu un réchauffement plus intense que la moyenne. De plus, la population du pays connaît un fort accroissement, particulièrement dans les villes, qui deviennent plus vulnérables face aux catastrophes naturelles telles que les inondations urbaines. Les courbes Intensité-Duré-Fréquences (IDFs) sont généralement utilisées par les ingénieurs pour estimer statistiquement les caractéristiques de ces pluies sur les lieux d'études. Pour ce faire, les caractéristiques locales des courbes sont souvent utilisées pour le design et la maintenance d'infrastructures. Cependant, le changement climatique affecte les valeurs d'IDF au Canada et il est urgent de les mettre à jour en fonction des projections de pluies extrêmes dans le futur pour assurer la sécurité de projets, mais également afin de réduire la vulnérabilité de la population concentrée en zone urbaine. D'autre part, ces événements extrêmes entraînent des coûts de dédommagement et de réparations en forte croissance sur le territoire.

Abstract

Global warming is a worldwide growing threat induced by human activities since late 19th century. One of the consequences of increasing air temperature is the augmentation of the atmosphere's water holding capacity and acceleration of evaporation, which affect formation of extreme rainfalls and their spatial and temporal distributions. Specifically, extreme rainfalls are becoming more intense and frequent in many regions of the world. Canada is not an exception as global warming is expected to be more severe than the global average. Larger amounts of annual rainfalls are already observed, accompanied with intensifications of extreme rainfall events. As the population is growing in the country, particularly in the cities, they become more vulnerable to extreme rainfall disasters such as urban flooding. The Intensity-Duration-Frequency (IDF) curves are typically used by engineers to statistically estimate the characteristics of extreme rainfall at a given location. The historical characteristics of IDF curves are often used for design and maintenance of various urban infrastructures. However, changes in climate can modify the IDF curves in Canadian cities. Therefore, it is urgent to update the IDF curves accounting projected precipitation to ensure the safety of future projects and lessen the vulnerability of the urban population. Moreover, these extreme events lead to increasing compensation and repair costs in the regions.