Approches statistiques optimales en analyse fréquentielle non-stationnaire des variables hydrométéorologiques

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L’analyse statistique des valeurs extrêmes des variables hydrométéorologiques permet l'interprétation du passé et l'inférence sur les probabilités futures d’apparition d'événements extrêmes tels que les inondations, les précipitations extrêmes, canicules ou rafales de vent. Les valeurs extrêmes sont souvent représentées par la valeur maximale d'une variable sur une période de temps comme une année. L'analyse fréquentielle est un outil privilégié pour estimer l'événement « XT » de période de retour T. Une période de retour est la fréquence à laquelle on pourrait s'attendre, en moyenne sur une longue période, à observer un événement d’une intensité donnée. Pour obtenir une bonne estimation, plusieurs modèles peuvent être considérés. Il est donc important de choisir le modèle approprié qui représente de manière adéquate l’événement extrême à estimer. En effet, une sous-estimation de " XT " augmente les risques d'inondation et peut conduire à des pertes de vies humaines et des conséquences en termes d'activités économiques; tandis qu'une surestimation de «XT» conduit à des coûts de construction inutilement élevés. Des données récentes concernant l'impact des tendances persistantes de la variabilité du climat régional, couplées avec l'intensification des activités humaines, a conduit les hydrologues à étudier le régime des crues dans un cadre non-stationnaire. Plusieurs approches ont été récemment développées pour prendre en compte la non-stationnarité des séries hydrométéorologiques. Ces modèles ont pour objectifs d'intégrer le maximum d'informations dans le processus d'évaluation des risques en tenant compte des interactions entre les variations climatiques et les variables hydrométéorologiques. Ces approches permettent de généraliser les méthodes classiques en tenant compte des relations complexes entre covariables. Pour ce faire, on considère des méthodes tels que les modèles additifs généralisés, les réseaux de neurones et les copules. Les principaux objectifs du présent programme de recherche sont: (1) d'introduire la persistance d'épisodes climatiques pour estimer les événements extrêmes hydrométéorologiques, (2) d'intégrer le maximum d'informations géomorphologiques et climatiques, (3) de développer des outils pour l'ajustement et la sélection du modèle le plus adéquat afin de minimiser l'incertitude et (4) d'étudier les propriétés régionales de certaines variables hydrométéorologiques extrêmes pour des fins d'interpolation. Des comparaisons des approches développées seront effectuées avec des applications sur des données observées provenant de bassins versants de différentes régions climatiques au Canada. Des webinaires seront organisés durant la période du projet ainsi qu'un atelier, pendant la cinquième année, pour assurer un transfert des approches et outils développés à l'ensemble des chercheurs et ingénieurs œuvrant dans le domaine de l'estimation et la gestion des événements hydrométéorologiques extrêmes.