Hydrologie et cycle de l’eau
Voici un aperçu des projets de recherche présentement actifs à la Forêt Montmorency sous le thème de l'hydrologie et du cycle de l’eau.
Évap-eau : Vers une meilleure compréhension de l'évaporation et des sécheresses estivales du nord-est américain
Personnes responsables :
- François Anctil, professeur à la Faculté des sciences et de génie, Université Laval
- Daniel Nadeau, professeur à la Faculté des sciences et de génie, Université Laval
Partenaire : Ministère de l’Environnement, de la Lutte contre les changements climatiques, de la Faune et des Parcs
Les sécheresses, souvent exacerbées par l'évaporation, peuvent avoir des impacts dévastateurs sur l'environnement, l'économie et la santé humaine. Ce projet s'appuie sur les installations et les données hydrométéorologiques de la Forêt Montmorency et la mise en œuvre d'un modèle de surface. Les sécheresses sont identifiées et caractérisées à l'aide d'indicateurs variés; les modèles de surface sont validés et améliorés pour mieux représenter les relations plante-eau lors de sécheresses. Le projet utilise notamment le modèle Canadian Land Surface Scheme (CLASS) pour spatialiser les observations et se projeter dans le futur, avec des simulations basées sur des réanalyses climatiques et des projections régionales. Les résultats attendus incluent une meilleure anticipation des risques de sécheresse, une amélioration des modèles d'évaporation et de surface, et des informations cruciales pour la gestion de la ressource en eau et l'adaptation au changement climatique. Le projet prévoit la formation de personnel hautement qualifié et la pérennisation des installations hydrométéorologiques de la Forêt Montmorency.
Bassin expérimental du Ruisseau des Eaux-Volées
Personne responsable : Sylvain Jutras, professeur à la Faculté de foresterie, de géographie et de géomatique, Université Laval
Partenaires : Ministère de l’Environnement, de la Lutte contre les changements climatiques, de la Faune et des Parcs; Ministère des Ressources naturelles et des Forêts; Département de génie civil et de génie des eaux (Faculté des sciences et de génie, Université Laval).
À la Forêt Montmorency, un observatoire hydrométéorologique dénommé Bassin expérimental du ruisseau des Eaux-Volées (BEREV) est maintenu depuis 1965. Ce site de recherche est unique au Canada quant à la densité, la longévité et la qualité des données hydrométéorologiques qui y ont été accumulées au fil du temps. On y retrouve quatre bassins versants jaugés en forêt boréale et plusieurs stations météorologiques, de même qu’un site expérimental dédié à l’étude des précipitations solides (site NEIGE). Les données acquises depuis plus de 50 ans sont tout aussi exceptionnelles que la chance qui a permis au site de survivre, bon an mal an, grâce à l’obtention de financements ponctuels. Plusieurs recherches sont en cours en lien avec les processus de sous-captation des précipitations solides, l’interception des précipitations en milieu forestier, la mesure directe de l’évapotranspiration et la modélisation hydrologique.
Amélioration de la caractérisation écologique régionale des cours d’eau de tête à partir de données topographiques à haute résolution
Personne responsable : Sylvain Jutras, professeur à la Faculté de foresterie, de géographie et de géomatique, Université Laval
Partenaires : Ministère de l’Environnement, de la Lutte contre les changements climatiques, de la Faune et des Parcs; Ministère des Ressources naturelles et des Forêts.
Ce projet vise à développer et valider des outils et algorithmes numériques qui pourront être directement utilisés pour le développement de la nouvelle cartographie des cours d’eau actuellement nommée la GRHQ à haute résolution (GRHQ-HR). Plusieurs cours d’eau de tête seront instrumentés dans différentes régions au Québec afin de mesurer l’intermittence et la permanence de leur écoulement. Les cours d’eau de la forêt Montmorency sont reconnus comme étant particulièrement actifs et ils pourront être avantageusement comparés à des cours d’eau situés dans des contextes géomorphologiques et climatiques contrastés (Gaspésie, Outaouais, Montérégie).
Étude des processus hydrométéorologiques sous couvert forestier en présence d'une couverture de neige
Personne responsable : Sylvain Jutras, professeur à la Faculté de foresterie, de géographie et de géomatique, Université Laval
Partenaires : Ministère de l’Environnement, de la Lutte contre les changements climatiques, de la Faune et des Parcs; Environnement et Changement climatique Canada; Hydro-Québec.
Ce projet vise à réduire les écarts de mesure de l’équivalent en eau de la neige en territoire boréal. Actuellement, des centaines de stations météorologiques mesurent l’épaisseur de la neige en continu tout l’hiver, mais ces données ne sont pas valorisées afin de prédire efficacement la quantité d’eau qui sera disponible, entre autres, lors de la fonte printanière. Le projet est basé sur le développement d’un modèle prédisant l’équivalent en eau de la neige à partir de la mesure automatisée de la hauteur de neige, qui est ensuite majoré pour prédire l’équivalent en eau de la neige en forêt, à partir de données prélevées en milieu déboisé, dans une station météorologique.
Dynamique de la glace et de la neige sur les lacs en milieu nordique
Personne responsable : Daniel Nadeau, professeur à la Faculté des sciences et de génie, Université Laval
Partenaires : Environnement et Changements Climatiques Canada, Hydro-Québec
Dans les régions froides, la glace recouvre les lacs plusieurs mois par année, ce qui influence les échanges de chaleur, de quantité de mouvement et d’eau entre la surface de la Terre et l’atmosphère. Les modèles de lacs, chargés de simuler ces échanges au sein des modèles climatiques, ont de la difficulté à bien simuler l’apparition et la fonte du couvert de glace. Une des raisons est la quantité limitée de données d’observation, souvent dû à des contraintes logistiques et au coût élevé des méthodes d’échantillonnage traditionnelles. Ce projet propose une analyse de l’évolution spatio-temporelle de la couverture de glace du lac Piché à l’aide de mesures in situ et compare les résultats obtenus sur le terrain avec le Canadian Small Lake Model (CSLM), employé de façon opérationnelle par Environnement et Changement Climatique Canada. La collecte de données sur le terrain s’appuie sur du carottage de glace à intervalles régulier et aux mesures prises par un profileur de température à faible coût mesurant l’épaisseur de glace en continu.
Objectifs principaux :
- Caractériser la phénologie du couvert de glace au lac Piché, de même que sa structure verticale.
- Améliorer le modèle de lac CSLM grâce à ces observations.
Suivi et modélisation de l’accumulation et de la fonte de neige en forêt
Personne responsable : Daniel Nadeau, professeur à la Faculté des sciences et de génie, Université Laval
Partenaires : Ministère de la Sécurité Publique du Québec; Ministère de l’Environnement, de la Lutte aux Changements Climatiques, de la Faune et des Parcs; Environnement et Changement Climatique Canada.
La neige est un élément incontournable de l’hydrologie et de la météorologie des régions froides. Modéliser l’accumulation et la fonte du couvert de neige au sol est donc crucial pour prévoir les inondations, qui tendent à survenir au printemps à nos latitudes. Au Canada, la forêt boréale est l’une des principales occupations du sol et la neige y recouvre le sol plusieurs mois par année. Comme la forêt est une mosaïque de zones de canopée fermée et de trouées, il en résulte une grande hétérogénéité dans les propriétés de la neige au sol qu’il faut comprendre afin de bien pouvoir la modéliser. Ce projet propose un suivi détaillé des interactions entre la neige et son milieu environnant dans quelques peuplements contrastés de la Forêt Montmorency grâce à des instruments scientifiques de nouvelle génération. Ce laboratoire en milieu naturel devient alors un véritable banc d’essai permettant d’améliorer nos modèles de neige utilisés en contexte de prévision hydrométéorologique.
Objectifs principaux :
- Comprendre l’impact hydrologique des épisodes de pluie sur neige en présence d’un couvert forestier.
- Améliorer la représentation de l’interception de la précipitation par les modèles de surface employés en modélisation climatique.
- Contraster les propriétés de la neige sous les arbres et dans les trouées forestières.
Suivi des débits des sous-bassins versants du BÉREV
Personne responsable : William Larouche, Ministère de l’Environnement, de la Lutte contre les changements climatiques, de la Faune et des Parcs
Partenaire : Université Laval
Assurer la mesure en temps réel des débits des 4 sous-bassins versants du BÉREV par le biais des seuils de béton ainsi que de la station 051005 dans la rivière Montmorency (en amont du pont de bois en arche).
Simulation d’une augmentation des apports atmosphériques d'azote en forêt boréale
Personne responsable : Jean-David Moore, Ministère des Ressources naturelles et des Forêts
Vérifier si le phénomène de saturation en azone est présent ou pourrait survenir dans certains écosystèmes forestiers du Québec et en déterminer, le cas échéant, les effets sur le sol ainsi que sur la nutrition, la vigueur et la croissance des arbres.
Réseau de suivi des eaux souterraines du Québec
Personne responsable : Louis Ricard, Environnement et Changement climatique Canada
Partenaire : Ministère de l’Environnement, de la Lutte contre les changements climatiques, de la Faune et des Parcs
Mesurer les effets des changements climatiques sur la ressource en eau souterraine au Québec, diffuser les données de niveaux d'eau aux profits des usagers de l'eau souterraine pour appuyer une gestion durable et assurer la pérennité de cette ressource renouvelable.
Station nivométriques de ligne de neige
Personne responsable : Richard Simard, Ministère de l’Environnement, de la Lutte contre les changements climatiques, de la Faune et des Parcs
Partenaires : Université Laval; Ministère de l’Environnement, de la Lutte contre les changements climatiques, de la Faune et des Parcs.
4 lignes de neiges, 2 dans le BEREV, 1 près de la route 33 et de la 175, et uns sur le site NEIGE.
Station météorologique provinciale
Personne responsable : Éric Larrivée, Ministère de l’Environnement, de la Lutte contre les changements climatiques, de la Faune et des Parcs
Mesurer les précipitations de neige pour évaluer la sous-captation des précipitations solides.
Adaptable Earth Observation System
Project leads :
- John R. Gyakum, Department of Atmospheric and Oceanic Sciences, McGill University
- Hans Larsson, Department of Biology, McGill University
- Julie Thériault, Département des sciences de la Terre et de l'atmosphère; Université du Québec à Montréal
Partners : Canadian Foundation for Innovation, Provincial Government of Québec
The Adaptable Earth Observation System’s (AEOS) goal is to study the Saint-Lawrence River Valley’s regional weather, climate, and Earth System. At the Gault Nature Reserve in Mont-Saint-Hilaire, a new Earth Observation System-Laboratory was constructed. This new facility houses a biological wet lab, an operational base for meteorological deployment, and a mobile laboratory deployment site.
The acquired infrastructure includes seven fully instrumented meteorological stations, or climate sentinels, located throughout the Saint-Lawrence River Valley, ranging from Forêt Montmorency southwestward to the Ottawa River Valley.
The project also consists of mobile customizable and autonomous laboratories to be used in Earth-System related research projects throughout Québec, Canada, and North America. For example, AEOS facility has already supported an atmospheric river study in British Columbia, Canada, a freezing-rain field campaign in southern Québec, and northern New York, along with other internationally subscribed field campaigns.
Main objectives :
- To establish a real-time archivable network of atmospheric data throughout the Saint Lawrence River Valley
- To monitor the regional climate of the Saint Lawrence Valley Earth System
- To attract national and international interest among researchers and stakeholders to study the novel Earth System of southeastern Québec
- To deploy our unique Earth-Observing-System infrastructure to more remote regions of Québec, Canada, and other countries