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Atlas climatique des glaces de mer pour la Côte Est 1981-2010

Cartes des glaces Régionales et les Produits de l'Atlas

Données utilisées lors des analyses

Les cartes des glaces canadiennes qui servent à produire cet atlas sont créées à l’aide de l’imagerie de RADARSAT-1 (depuis 1996) et de RADARSAT-2 (depuis 2008). Parmi les autres sources de données de télédétection, il y a Envisat, l’AVHRR de la NOAA et l’imagerie Modis. Lorsque c’est possible, l’interprétation des données satellitaires est vérifiée à l’aide des observations des spécialistes du Service des glaces à bord d’avions réservés et de bateaux de la GCC. Les États-Unis échangent des données sur les glaces depuis plusieurs années: le National Ice Center de Suitland, au Maryland (données sur les glaces de l’Arctique), et l’International Ice Patrol (IIP), qui est sous la juridiction de la Garde côtière américaine (Côte Est du Canada - glace de mer et icebergs). De plus, l’Institut météorologique du Danemark, à Copenhague, fournit des informations sur les glaces à l’ouest du Groenland.

Étant donné que ces cartes ne sont pas produites à la même date chaque année, une période de sept jours centrée sur les dates historiques d’origine a été choisie pour cet atlas climatique. Il faut donc se rappeler que la date indiquée pour les données sur les glaces n’est exacte qu’à trois jours près.

À noter que l’échelle d’origine de la carte régionale des glaces était de 1:4,000,000, et tracée sur des cartes imprimées. Même si les analyses actuelles sont réalisées à l’aide d’applications informatiques du SIG, les détails et l’exactitude sont comparables à ceux des cartes originales.

Méthodologie

De 1980 à 1995, les cartes régionales étaient tracées sur papier. À la fin des années 1990, ces cartes ont été numérisées pour qu’elles puissent servir en climatologie. Depuis 1995, on utilise la technologie informatique pour produire une version numérique des cartes. La collection de cartes des glaces régionales comporte plus de 40 années de renseignements sur la glace de mer, allant de 1968 à aujourd’hui.  

Les dates de l’analyse varient selon la période, tout comme les premières et dernières cartes de chaque saison. Dans les premiers temps, les cartes des glaces régionales commençaient et prenaient fin selon les ressources disponibles. Pour fournir des renseignements plus complets pour cette climatologie, un prévisionniste des glaces expérimenté examinait le début et la fin de la saison, afin de s’assurer que les observations de la première glace et de la dernière glace étaient comprises. Lorsque c’était nécessaire, on se servait de cartes similaires représentant un régime de formation des glaces approprié pour s’assurer d’avoir un ensemble complet de cartes pour chaque date historique. On traitait les cartes manquantes à l’occasion de la manière semblable.

Dans l’atlas précédent, on a analysé à nouveau le lac Melville à l’aide d’années similaires afin de refléter l’état des glaces. Dans cet atlas, on a précisé la technique, et on a appliqué une méthodologie plus systématique et robuste pour faire cette analyse. Dans le cas de la baie de Fundy, il n’existe pas suffisamment de renseignements pour fournir des statistiques. C’est pourquoi la région a été isolée par masquage lors du traitement des données. Dans d’autres régions, des corrections mineures ont été apportées, après le fait, afin d’assurer l’uniformité entre les dates historiques et aussi entre les produits.

Les zones de banquise côtières de cet atlas comprennent maintenant un stade de développement. Depuis 2004, ces données sont ajoutées au moment de la production des cartes. Cependant, dans le cas des cartes produites avant 2004, un prévisionniste principal fournissait les stades de développement des zones de glace fixée en se fondant surtout sur les degrés jours de gel (DJG), en plus d’autres paramètres météorologiques pour la période.

Les données sont analysées à l’aide d’un logiciel SIG et de scripts adaptés bien établis pour produire différents résultats statistiques. Lorsqu’on a attribué une date historique à des données vectorielles originales, on les convertit en données de trame avec une résolution d’un kilomètre. Différents algorithmes réalisent des opérations pour résumer, sur le plan statistique, les cartes des glaces individuelles, et produire les résultats climatologiques se trouvant dans l’atlas.  

On utilise les valeurs médianes plutôt que les valeurs moyennes dans la préparation d’un atlas sur les glaces. Si l’on se concentre sur un point particulier près de la lisière d’une banquise côtière à la fin du printemps, la concentration de la glace peut être de dix dixièmes en présence de banquise, ou zéro après le déglacement. Une concentration de quatre à six dixièmes est rare en fait, mais on l’obtient inévitablement si l’on calcule la moyenne entre zéro et dix dixièmes. Par contre, la médiane sera zéro ou 10/10 selon la fréquence relative du déglacement de part et d’autre d’une date donnée. Ceci semble beaucoup plus approprié dans le cas d’un atlas décrivant les conditions des glaces. Avec une période de 30 ans, un nombre pair de valeurs est utilisé pour chaque point de grille et la plus grande des deux valeurs centrales est choisie comme valeur médiane, règle qui a été adoptée pour l’Atlas des glaces, Baie d’Hudson et ses abords, au début des années 1980.

Définition des cartes climatiques de glace de mer

Description des données statistiques

Les cartes des glaces contenues dans cet atlas sont des produits climatologiques dérivés représentant les valeurs « normales » sur 30 ans de divers paramètres des glaces. Deux termes statistiques clés ont été utilisés pour produire et décrire ces cartes : la médiane et la fréquence. La valeur médiane est une grandeur statistique utilisée pour examiner un ensemble de données; elle est déterminée en ordonnant toutes les valeurs de l’ensemble de données par ordre croissant et en choisissant la valeur centrale quand le nombre de valeurs est impair, ou la moyenne des deux valeurs centrales quand le nombre de valeurs est pair. Dans cet atlas, on a choisi la plus élevée des deux valeurs centrales de l’ensemble de données pair au lieu de calculer la moyenne des deux valeurs centrales. On utilise la valeur médiane dans les statistiques sur les glaces en raison de la nature ordinale des attributs des glaces. Par exemple, une concentration de 9+/10 est plus grande qu’une concentration de 9/10 et une glace de première année est plus épaisse qu’une glace blanchâtre.

La valeur médiane est plus appropriée que la valeur moyenne pour les attributs des glaces. L’exemple de la section Méthodologie, de la lisière d’une banquise côtière où, durant la saison du déplacement, les concentrations en un même endroit au cours des années sont soit de 10/10 soit inférieures à 1/10, peut être utilisé pour illustrer pourquoi la médiane est plus appropriée. Examinons l’ensemble suivant de cinq observations de la concentration de la glace en dixièmes: (10, 10, 10, 0, 0). La valeur moyenne serait (10 + 10 + 10 + 0 + 0)/5 = 6/10, ce qui ne peut correspondre à une situation « réelle » pour la glace.

La « fréquence » est une autre technique statistique utilisée pour examiner un ensemble de données; on la détermine en additionnant le nombre d’observations d’une occurrence ou d’un événement (présence de glace de mer ou de vieille glace) et en divisant cette somme par le nombre total d’observations pour l’ensemble de données, le résultant étant exprimé en pourcentage du nombre d’observations total.

Les dates de l’englacement et du déglacement

Les dates de l’englacement et du déglacement illustrent la portée l’étendue de la glace aux deux semaines, durant les saisons de l’englacement et du déglacement. Elles proposent une représentation graphique de l’évolution de la glace durant ces périodes.

Médiane de la concentration des glaces

Les cartes intitulées « Médiane sur 30 ans des concentrations de glace » indiquent la concentration totale de glace par période d’une semaine entre le 12 novembre et le 27 août. Elles ne représentent pas une saison de glace réelle, mais plutôt une moyenne composée statistique pour la période.

Les cartes représentent la concentration de glace « normale » pour la date indiquée.

Médiane des concentrations de glace en présence de glace

Les cartes intitulées « Médiane des concentrations de glace en présence de glace » indiquent considèrent la concentration totale de glace par période d’une semaine entre le 12 novembre et le 27 août.

Les cartes sont un nouvel ajout à l’atlas. Elles servent à aider à interpréter, en plus d’être complémentaires, aux cartes « Médiane du type de glace prédominant en présence de glace ». La façon la plus appropriée de les interpréter est de considérer la médiane du type de glace prédominant en présence de glace conjointement avec la carte de la fréquence de présence de glace de mer. Par exemple, à un endroit donné, la fréquence de présence de glace de mer pourrait être dans l’intervalle de 34 à 50 % et la médiane du type de glace prédominant en présence de glace pourrait correspondre à 9/10 à 9+/10. À cet endroit, il y a donc une probabilité de 34 à 50 % de trouver de la glace de mer et, quand il y a de la glace, c’est « normalement » à une concentration de 9/10 à 9+/10. Il est doncpossible d’extraire de l’information additionnelle en examinant les cartes du type de glace prédominant en présence de glace. 

Les cartes représentent la concentration de glace prédominante « normale » en présence de glace à la date indiquée.

Médiane du type de glace prédominant en présence de glace

Les cartes intitulées « Médiane du type de glace prédominant en présence de glace » indiquent le type de glace prédominant (c.-à-d. le type de glace ayant la plus grande concentration) par période d’une semaine entre le 12 novembre et le 27 août.

La façon la plus appropriée de les interpréter est de considérer la médiane du type de glace prédominant conjointement avec la carte de la fréquence de présence de glace de mer. Par exemple, à un endroit donné, la fréquence de présence de glace de mer pourrait être dans l’intervalle  de 34-50 % et la médiane du type de glace prédominant pourrait correspondre à la glace de première année. À cet endroit, il y a donc une probabilité de 34-50 % de trouver de la glace de mer et, quand il y a de la glace, c’est « normalement » de la glace de première année. Il est possible d’offrir de l’information additionnelle en examinant les cartes sur la concentration de glace en présence de glace.

Les cartes représentent le type de glace prédominant « normal » en présence de glace à la date indiquée.

Fréquence de présence de glace de mer (%)

Les cartes intitulées « Fréquence de la présence de glace de mer (%) » décrivent la probabilité d’une concentration de glace supérieure ou égale à 1/10, par période d’une semaine entre le 12 novembre et le 27 août, et renseignent l’utilisateur sur la probabilité de présence de glace à un endroit donné à la date indiquée.

Les cartes indiquent « la probabilité de présence de glace de mer à ce moment de l’année durant la période déterminée ». Elles indiquent l’étendue supérieure à la normale (de 1 à 33 %), l’étendue voisine de la normale (de 34 à 66 %) et l’étendue inférieure à la normale (de 67 à 99 %). Le trait 0 % représente l’extension maximale de la glace de mer, c’est-à-dire la limite au-delà de laquelle aucune présence de glace n’a été observée dans la période; le trait 100 % représente l’extension minimale de la glace de mer, c’est-à-dire la limite à l’intérieur de laquelle une présence de glace a toujours été observée dans la période.

Fréquence de la présence de vieille glace (%) 

Les cartes intitulées « Fréquence de la présence de vieille glace : 1 à 10/10 (%) » indiquent la probabilité de présence de vieille glace supérieure ou égale à 1/10 par période d’une semaine entre le 12 novembre et le 27 août, et renseignent l’utilisateur sur la probabilité de présence de vieille glace à un endroit donné à la date indiquée. Veuillez prendre note que l’atlas précédent comprenait des traces de vieille glace. Dans le présent atlas, on a jugé approprié d’omettre ces traces de vieille glace.

Les cartes indiquent « la probabilité de présence de vieille glace à ce moment de l’année durant la période déterminée » .Elles indiquent l’étendue à la normale (de 1 à 33 %), l’étendue  voisine de la normale (de 34 à 66 %) et l’étendue inférieure à la normale (de 67 à 99 %). Le trait 0 % représente l’extension maximale de la vieille glace, c’est-à-dire la limite au-delà de laquelle aucune présence de vieille glace n’a été observée dans la période; le trait 100 % représente l’extension minimale de la vieille glace, c’est-à-dire la limite à l’intérieur de laquelle une présence de vieille glace a toujours été observée dans la période.

Couverture accumulée totale (CAT)

Dans cet atlas, on présente un nouveau paramètre qui illustre une pleine saison de glace comme une valeur simple, soit « la couverture accumulée totale (CAT) ». Au cours des années qui ont suivi la dernière publication, c’est devenu un paramètre plus important que les observations individuelles. De plus, il permet de comparer une saison à une autre.

Pour calculer la CAT, on multiple chaque superficie du polygone par la concentration totale en glace associée, additionnée pour l’ensemble de la carte, puis normalisée par la superficie totale, afin d’obtenir une seule valeur pour chaque carte. On additionne ensuite cette valeur pour l’ensemble de la saison, puis on la normalise par le nombre de semaine d’une saison, afin d’obtenir une seule valeur pour la saison.

Influences météorologiques

Les conditions météorologiques influent directement sur la navigation d’hiver et sa planification, parce que la température détermine l’étendue et l’épaisseur de la glace qui se forme, et les vents de surface en modifient l’emplacement, la configuration et la distribution. Les vents jouent aussi un rôle important quant à l’étendue  de la glace, surtout au début de la saison. De forts vents peuvent détruite la glace lorsque celle-ci est relativement mince. De plus, ils peuvent prévenir temporairement la formation de la glace. Au cours de l’hiver, l’air froid de l’Arctique canadien peut être transporté vers la mer en traversant l’Est du Canada et donner des températures très inférieures au point de congélation, ce qui givre les superstructures et augmente rapidement le volume et l’étendue  de la glace de mer. Par contre, les centres de basse pression provenant du sud-est des États-Unis peuvent transporter vers le nord de l’air chaud et produire des conditions de fonte pouvant durer de quelques heures à plusieurs semaines. La rigueur des hivers varie considérablement selon la fréquence relative et les trajectoires de ces tempêtes en migration.

Dans la formation, la croissance et la détérioration de la glace, la quantité de chaleur échangée entre la glace, l’eau et l’air a une importance fondamentale. Toutefois, en raison de la complexité de ces processus et des opérations de mesure connexes, la température de l’air est souvent utilisée pour quantifier l’effet des conditions de congélation et de fonte. Plus précisément, quand la température moyenne de l’air au cours d’une journée est inférieure à 0°C, elle peut être exprimée par le nombre de degrés-jours de gel (DJG), et, quand elle est supérieure à 0°C, par le nombre de degrés-jours de fonte (DJF).

Facteurs océanographiques

Les principaux facteurs océanographiques qui influencent le régime des glaces sont la bathymétrie, les courants et les marées.

Bathymétrie

La bathymétrie de ces régions est raisonnablement bien connue. Le golfe du Saint-Laurent comporte une fosse profonde, appelée chenal Laurentien, qui s’étend du détroit de Cabot jusqu’au Saguenay, avec des profondeurs de 500 m qui remontent à 200 m en amont de Rivière-du-Loup. La profondeur du Saguenay varie de 90 à 275 m.

Cette fosse profonde se prolonge dans le détroit de Jacques-Cartier et le bras nord-est du golfe, la profondeur de l’eau variant de 175 à 275 m. Dans la partie sud-ouest du golfe, la profondeur est inférieure à 75 m, et elle n’est que de 50 m dans le détroit de Belle Isle. Le détroit de Northumberland a également des eaux peu profondes, la profondeur variant entre 17 et 65 m et les eaux les plus profondes se trouvant à chaque extrémité du détroit. Les bancs de pêche au sud et à l’est de la Nouvelle-Écosse sont relativement peu profonds, généralement de 50 à 90 m.

Le Grand Banc, à l’est-sud-est de Terre-Neuve, est très bien connu, et sa profondeur moyenne est d’environ 75 m. Au nord-est, entre l’île Fogo et le détroit de Belle Isle, la profondeur est plus grande, dépassant en moyenne 300 m, mais il existe quelques petits bancs où la profondeur est inférieure à 200 m.

Le long de la côte du Labrador, entre 50 et 100 km du littoral, se trouve une fosse dont la profondeur varie de 200 à 800 m. Plus loin au large, on trouve une série de bancs étendus d’une profondeur minimum de 100 à 200 m. La plate-forme continentale s’étend à 150 à 175 km du littoral.

Courants marins

Le mouvement général des eaux dans ces régions est relativement simple, mais il se complique à petite échelle. Dans le golfe du Saint-Laurent, il y a des éléments de mouvement anti-horaire. Il y a évidemment un courant net vers l’est dans l’estuaire du Saint-Laurent, mais des courants de marée s’y superposent, et accélèrent et ralentissent alternativement le mouvement. Le courant est le plus fort à une distance de 2 à 12 NM de la péninsule de Gaspésie et a une vitesse moyenne de 6 à 10 NM par jour. Une fois entrée dans la partie principale du golfe, l’eau s’étale sur les petits-fonds madeliniens et dérive vers le détroit de Cabot en général, mais une partie suit le profond chenal Laurentien directement à travers le golfe. Arrivé au voisinage de l’île du Cape Breton, le courant, qui est appelé courant du cap Breton, contourne le cap Nord à une vitesse de 5 à 7 NM par jour, traverse la baie de Sydney et se dissipe sur la plate-forme néo-écossaise au large de l’île Scatarie. La vitesse dans les eaux dans les petits-fonds madeliniens (la zone qui s’étend entre l’Île-du-Prince-Édouard et les Îles de la Madeleine) est normalement de 3 à 5 NM par jour. Il y a un courant vers le nord-est d‘une vitesse moyenne de 2 à 4 NM par jour qui a été observé le long de la côte ouest de Terre-Neuve au-delà de la baie des Îles et de Daniel’s Harbour.

Le mouvement général des eaux au large du sud du Labrador et de l’est de Terre-Neuve est dominé par le courant froid du Labrador. Au large du Labrador, le mouvement vers le sud est surtout confiné à la plate-forme continentale, et l’eau est plus froide dans les couches supérieures au voisinage du littoral. Après le bras Hamilton, le courant s’élargit en même temps que la plate-forme continentale. Il est par conséquent ralenti et s’étale vers l’est sur le Grand Banc, mais une partie continue vers le sud-est, du cap Race vers la Nouvelle-Écosse. Dans la région de Belle Isle et de Terre-Neuve, la vitesse des courants de surface est généralement inférieure à celle des courants de la côte du Labrador et la dérive vers l’ouest, du cap Race vers les eaux de la Nouvelle-Écosse, est encore plus lente. Dans le détroit de Belle Isle, un courant de marée variable complique le mouvement de l’eau, mais un important courant d’une vitesse moyenne de 6 à 8 NM par jour entre dans le golfe du Saint-Laurent.

Le long de la côte nord du Labrador, la vitesse du courant varie de 8 à 10 NM par jour, mais elle n’est généralement pas constante d’une saison ou d’une année à l’autre.

Marées

L’amplitude des marées sur les côtes du Labrador et de Terre-Neuve est plutôt faible, mais constante, l’amplitude moyenne se trouvant entre 0,8 et 1,6 m presque partout. Dans le golfe du Saint-Laurent, la situation est plus compliquée parce que le flux de la marée pénètre par le détroit de Cabot et le détroit de Belle Isle. Le flux principal se déplace dans le sens anti-horaire autour du golfe après y avoir pénétré par le détroit de Cabot et l’amplitude moyenne varie de 0,8 à 1,1 m au cap Nord et au cap Ray, de 1,2 à 1,5 m sur la côte ouest de Terre-Neuve, et de 1,2 à 1,5 m sur la rive nord du golfe. Dans l’estuaire, l’amplitude augmente progressivement en allant vers le sud-ouest, de 2,5 m entre Pointe-des-Monts et Mont-Joli à environ 4,1 m près de Québec. Dans la baie des Chaleurs, l’amplitude des marées varie de 1,3 à 2,0 m, mais elle n’est que de 0,7 m aux Îles de la Madeleine. Le régime des marées est compliqué dans le détroit de Northumberland. Il y a essentiellement une seule marée par jour à l’extrémité ouest, mais il y en a normalement deux à l’extrémité est, l’amplitude variant de 1,2 à 1,8 m. Dans le détroit de Belle Isle, l’amplitude des marées varie de 0,8 à 0,9 m.

Le principal effet de ces forces et de ces courants de marée sur le régime de glaces est associé au mouvement alternatif du flux et du reflux. C’est à la tête de l’estuaire qu’il est le plus apparent, mais on le note également dans la baie des Chaleurs et ses abords. Dans ces régions, la banquise côtière semble être limitée en raison du mouvement constant.