Atlas climatique des glaces de mer pour les eaux du Nord canadien de 1981 à 2010 : chapitre 1

Analyses Régionales

Les cartes des glaces canadiennes 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, on compte Envisat, le radiomètre 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 spécialisés et de bateaux de la Garde côtière canadienne (GCC). Les États-Unis échangent avec nous des données sur les glaces depuis plusieurs années : le National Ice Center de Suitland, au Maryland, et l’International Ice Patrol (IIP), qui est sous l'autorité 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. 

Les produits contenus dans cet atlas proviennent d’une compilation statistique des cartes régionales des glaces du Service canadien des glaces de 1981 à 2010. Des cartes régionales distinctes sont produites pour l'Arctique de l'Ouest, l'Arctique de l'Est et la baie d’Hudson. Elles ont été réunies dans cet atlas afin de fournir une représentation globale des conditions climatiques des glaces pour l'ensemble des eaux du Nord canadien. Les régions en blanc se trouvent en dehors des limites des cartes régionales et aucune information n'est fournie dans cet atlas pour ces régions. Veuillez noter que la couverture des cartes régionales a légèrement changé au cours des années et nous avons limité notre analyse aux régions pour lesquelles les données étaient disponibles pour toute la période. C’est ce qui explique l’exclusion de la partie sud-est de la baie James ainsi que la forme inhabituelle de la région de la mer de Beaufort.

If faut noter que les cartes régionales ont été produites dans un environnement opérationnel pour soutenir des activités maritimes et sont sujettes à certaines limitations. Elles ne sont pas disponibles sur une base hebdomadaire pendant toute l’année mais, en général, elles le sont seulement pendant la saison opérationnelle (c'est-à-dire de juin à novembre). Toutefois, depuis 1980, des cartes d’hiver sont produites sur une base mensuelle et aux deux semaines au cours des dernières années. Cet ensemble réduit a été utilisé dans cet atlas pour concevoir des produits statistiques pour les mois d'hiver.

Étant donné que les cartes régionales des glaces 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. Les dates historiques sont hebdomadaires, à compter du 1er janvier chaque année.

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 de systèmes d'information géographique (SIG), les détails et l'exactitude demeurent comparables à ceux des cartes originales.

Méthodologie

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

Les zones de banquise côtière représentées dans cet atlas comprennent maintenant une indication du 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 a estimé les stades de développement des zones de banquise côtière en se fondant surtout sur les degrés jours de gel (DJG), en plus d’autres paramètres météorologiques pour la période.

Les données concernant l'état des glaces sont analysées à l’aide d’un logiciel de SIG en utilisant des 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 matricielles avec une résolution d’un kilomètre. Différents algorithmes réalisent des opérations pour réassembler, sur le plan statistique, les cartes des glaces individuelles, et donner les produits 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 considère 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 de zéro après le déglacement. Dans les faits, une concentration de quatre à six dixièmes est rare, 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. Cela 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 des glaces de la baie d’Hudson et ses abords, au début des années 1980.

Un examen des produits climatiques initiaux a révélé plusieurs incohérences, particulièrement pour les événements extrêmes et les faibles concentrations de vieille glace; il a alors été nécessaire de revenir aux cartes régionales afin de déterminer les causes des problèmes et de corriger les incohérences. Voici une liste des types de problèmes cernés et les mesures prises pour corriger les produits climatiques :

  • Des cartes manquantes de juin à novembre causaient de l’incohérence, d'une semaine à l'autre, dans les événements extrêmes; des ajustements ont été apportés pour assurer la cohérence. Dans le cas des produits du 15 mai, plusieurs semaines (cartes du 12 au 25 mai) ont été combinées pour former un ensemble de cartes complet; par cette mesure, la situation des glaces est correctement décrite, car il y a très peu de changements à cette époque de l'année.
  • Le 1er octobre est la « date d’anniversaire » de la glace. Pour près de la moitié des cartes dans la semaine entourant cette date se trouvant en septembre, il a fallu convertir la glace de première année en glace de deuxième année afin de rendre l'ensemble des cartes compatibles. Pour certaines années, cette procédure a pu introduire certaines erreurs minimes.
  • Les procédures pour la préparation des cartes permettent l'utilisation de plusieurs œufs dans un même polygone (jusqu'aux alentours de 1984-1985), pourvu que la catégorie prédominante de glace et de concentration soit la même. Cela a introduit des erreurs dans la distribution de la vieille glace lors de la numérisation des cartes et le résultat est une incohérence dans les produits climatiques concernant la vieille glace. Des corrections appropriées aux frontières et aux attributs ont été faites directement sur les produits climatiques en se basant sur l'examen des cartes régionales, pour assurer autant que possible l’uniformité d'une semaine à l'autre. Toutefois, certaines incohérences peuvent persister, particulièrement dans le cas des concentrations de vieille glace de moins de 4/10. Ces incohérences persistantes peuvent être plus importantes dans des régions de grande mobilité et dispersion telles que la baie de Baffin, le détroit de Davis, le bassin Foxe, le détroit d’Hudson et la partie nord de la baie d'Hudson où il est difficile de suivre l'évolution de petites quantités de vieille glace parmi de la glace de première année raboteuse et se déplaçant rapidement. Pour les mêmes raisons, des incohérences encore plus importantes ont été observées dans le cas de traces de vieille glace qui peuvent se retrouver presque partout dans les eaux du Nord canadien, et nous avons choisi de ne pas tenir compte de ces traces dans nos produits climatiques.
  • La banquise côtière sur les cartes régionales est indiquée soit comme une banquise côtière standard (en « noircissant » la région où celle-ci est présente), soit comme une zone de glace ayant des attributs spécifiques (en y rattachant un œuf). Le noircissement des petites baies pour montrer la banquise côtière est la méthode traditionnelle employée et, dans la plupart des cas, elle indique le stade de développement de glace de première année. Cependant, on a utilisé à l'occasion cette méthode pour les cartes régionales de l'Arctique lorsqu'il y avait des concentrations variées de vieille glace à l'intérieur de la banquise côtière. Cela peut entraîner des difficultés au moment de calculer des données statistiques concernant la vieille glace et le type de glace prédominant. Afin de minimiser les effets indésirables dans les cartes découlant de cette représentation de la banquise côtière, certaines régions ont été ré-analysées et corrigées.
  • Les séries de cartes hivernales montrent une très large région de glace consolidée. Jusqu'à la fin des années 1990, les cartes étaient tracées manuellement et, lorsque l'on tient compte de l'échelle des cartes numérisées, même la largeur d'un crayon ou d'un stylo pouvait être mal interprétée. Des différences dans les zones consolidées apparaissaient donc d’un mois à l’autre, mais celles-ci ont été corrigées.

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 » de divers paramètres des glaces. Deux termes statistiques clés ont été utilisés pour produire et décrire ces cartes : la médiane et la fréquence. La « médiane » est une valeur statistique utilisée pour examiner un ensemble de données; toutes les données d'un ensemble étant disposées en ordre croissant de valeurs puis l’ensemble partagé en deux groupes égaux en nombre de données, la médiane est la valeur de la donnée centrale quand le nombre de données est impair, ou la moyenne des valeurs des deux données centrales quand le nombre de données est pair. 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 a un plus haut rang qu'une concentration de 9/10 et une glace de première année est classé plus épais qu'une glace blanchâtre.

La valeur médiane est plus appropriée que la valeur moyenne pour les attributs des glaces. Par exemple, 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, alors que la valeur médiane de 10/10, quant à elle, est bien représentative d'une situation réelle.

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

Ce qui suit est une description des produits climatiques contenus dans cet atlas. Certains produits sont affectés à des degrés divers par les problèmes intrinsèques décrits dans la section sur la méthodologie et une indication du niveau de confiance est fournie. Les régions affichées en blanc sur le produit sont hors des limites des cartes régionales, donc l'information offerte pour ces régions est insuffisante.

Médiane de la concentration des glaces
Les cartes intitulées « Médiane de la concentration des glaces » représentent la concentration totale de glace pour une date donnée au cours d'une année. Elles ne représentent aucune saison de glace spécifique et réelle mais plutôt une moyenne statistique de toutes les années disponibles de 1981 à 2010.

Les cartes représentent la concentration de glace « normale » pour la date indiquée. Le niveau de confiance est élevé pour toute cette série de cartes.

Dates d’englacement et de déglacement
Les produits « Dates d'englacement et de déglacement » montrent l'étendue de la glace par intervalles de deux semaines aux périodes d'englacement et de déglacement. Ils donnent une représentation graphique de l'évolution de l'étendue de la glace pendant ces deux périodes.

Ces produits sont faits à partir des cartes « Médiane de la concentration des glaces » et, par conséquent, le niveau de confiance est élevé.

Médiane de la concentrations des glaces en présence de glace
Les cartes intitulées « Médiane de la concentration des glaces en présence de glace » considèrent la concentration totale de glace tout au long de l'année. Ces cartes sont un nouvel ajout à l'atlas et permettent de mieux interpréter les cartes complémentaires « 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 donc possible d'offrir 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. Le niveau de confiance est généralement élevé, sauf dans les zones où l'on ne retrouve que très peu d'événements pour une date donnée.

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) tout au long de l’année.

Ces cartes demandent plus d'interprétation que toutes les autres cartes des glaces. 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 la 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 pourrait correspondre à la glace de première année. 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 » de la glace de première année. Il est possible d’offrir de l’information additionnelle en examinant les cartes des concentrations de glace en présence de glace.

Les cartes représentent le type de glace prédominant « normal » en présence de glace à la date indiquée. Le niveau de confiance est généralement élevé, sauf dans les zones où l'on ne retrouve que très peu d'événements pour une date donnée.

Fréquence de la 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, tout au long de l'année, et renseignent 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 la date indiquée. Elles indiquent l'extension supérieure à la normale (de 1 à 33 %), l'extension voisine de la normale (de 34 à 66 %) et l'extension 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 à l'étude; 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 au cours de la période. Le niveau de confiance est élevé pour toute cette série.

Médiane de la concentration de vieille glace
Les cartes intitulées « Médiane de la concentration de la vieille glace » indiquent la concentration de la vieille glace tout au long de l'année. Elles ne représentent aucune saison de glace réelle mais plutôt une moyenne statistique des années disponibles.

Les cartes représentent la concentration « normale » de vieille glace pour la date indiquée. Le niveau de confiance n'est pas aussi élevé que pour la médiane de la concentration de glace, mais des efforts ont été déployés pour assurer la fiabilité du produit final.

Fréquence de la présence de vieille glace : 1 à 10/10 (%)
Les cartes intitulées « Fréquence de la présence de vieille glace : 1 à 10/10 (%) » donnent la probabilité de la présence de vieille glace, en concentration de 1/10 ou plus tout au long de l'année et renseignent l'utilisateur sur la probabilité de la présence de vieille glace à un endroit donné à la date indiquée.

Les cartes indiquent la probabilité de la présence de vieille glace en concentration de 1/10 et plus à la date indiquée. Elles indiquent l'extension supérieure à la normale (de 1 à 33 %), l'extension voisine de la normale (de 34 à 66 %) et l'extension 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 pour la période à l’étude; 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 en concentration de 1/10 et plus a toujours été observée pour la période à l’étude.

Le niveau de confiance est généralement bon, mais moins pour les régions où la présence de vieille glace est faible et où l'on observe une grande mobilité de la glace, notamment la baie de Baffin, le détroit de Davis, le bassin Foxe, le détroit d'Hudson et la partie nord de la baie d'Hudson.

Fréquence de la présence de vieille glace : 4 à 10/10 (%)
Les cartes intitulées « Fréquence de la présence de vieille glace : 4 à 10/10 (%) » donnent la probabilité de la présence de vieille glace, en concentration de 4/10 ou plus tout au long de l'année et renseignent l'utilisateur sur la probabilité de la présence de vieille glace à un endroit donné à la date indiquée.

Les cartes indiquent la probabilité de la présence de vieille glace en concentration de 4/10 et plus à la date indiquée. Elles indiquent l'extension supérieure à la normale (de 1 à 33 %), l'extension voisine de la normale (de 34 à 66 %) et l'extension inférieure à la normale (de 67 à 99 %). Le trait 0 % représente l'extension maximale de la vieille glace en concentration de 4/10 ou plus, c'est-à-dire la limite au-delà de laquelle aucune présence de vieille glace en concentration de 4/10 ou plus n'a été observée pour la période à l'étude; le trait 100 % représente l'extension minimale de la vieille glace en concentration de 4/10 ou plus, c'est-à-dire la limite à l'intérieur de laquelle une présence de vieille glace en concentration de 4/10 et plus a toujours été observée pour la période à l'étude.

Le niveau de confiance est généralement bon (et supérieur à celui du produit Fréquence de la présence de vieille glace : 1 à 10/10), mais moins pour les régions où la présence de vieille glace est faible et où l'on observe une grande mobilité de la glace, notamment la baie de Baffin, le détroit de Davis, le bassin Foxe, le détroit d'Hudson et la partie nord de la baie d'Hudson.

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