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Alain Mailhot

Expertises

Hydrologie urbaine

  • Professeur à l’INRS

Téléphone
418 654-3821

Courriel
alain.mailhot@ete.inrs.ca

Centre Eau Terre Environnement

490, rue de la Couronne
Québec (Québec)  G1K 9A9
CANADA

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Intérêts de recherche

Gestion des eaux pluviales et changement climatique

L’augmentation des gaz à effet de serre aura une incidence sur les régimes pluviométriques et notamment sur les probabilités d’occurrence d’événements de pluies extrêmes. Ces changements auront une incidence à long terme sur le niveau de performance des systèmes de gestion des eaux pluviales actuellement en place et ceux qui seront mis en place au cours des décennies à venir. Cet axe de recherche s’intéresse à cet enjeu et entend analyser les impacts des changements climatiques sur les modes et les systèmes actuels de gestion des eaux pluviales et à évaluer diverses mesures d’adaptation afin de maintenir un niveau de performance adéquat à long terme.

Analyse de séries hydroclimatiques

L’analyse statistique des séries hydroclimatiques observées, et notamment des séries de précipitations, est importante puisque les résultats de telles analyses sont très souvent utilisées dans la conception d’ouvrages hydrauliques ou plus généralement dans la gestion du risque. Dans un contexte de changements climatiques, elles sont aussi utiles dans une perspective de détection de tendances dans les séries historiques. Ce type d’analyse est aussi essentiel dans l’établissement de scénarios d’évolution future de diverses variables climatiques (dont les précipitations) à partir des résultats de simulation des modèles climatiques. Les travaux de cet axe de recherche portent tant sur l’analyse de séries observées que celles produites par les modèles régionaux et globaux du climat.

Incertitudes en modélisation hydrologique

L’utilisation opérationnelle des résultats d’un modèle hydrologique, que ce soit dans une optique de prévision des crues ou d’estimation de zones inondables, doit prendre en compte les incertitudes associées à ces résultats. Plusieurs sources d’incertitudes sont à considérer : incertitudes sur les données d’entrée, sur les paramètres du modèle, erreurs structurales du modèle, etc. Les travaux visent à développer et à tester différentes approches permettant d’estimer les incertitudes sur les résultats du modèle considérant les incertitudes sur l’un ou l’autre des intrants au modèle. Une application du modèle HYDROTEL à un bassin versant du Québec est utilisée.

 

Futurs étudiants

J’invite les étudiant(e)s intéressé(e)s par mes recherches et désireux de poursuivre des études de 2e et 3e cycles à me contacter. Vous pouvez aussi consulter le répertoire des offres de projets de maîtrise et de doctorat à l’INRS.

Son équipe

Samuel Bolduc

Agent de recherche

Guillaume Talbot

Agent de recherche

Alexis Pérez Bello

Doctorat

Formation universitaire

  • Maîtrise, Physique, Université de Sherbrooke
  • Doctorat, Physique, Université de Sherbrooke

 

Projets de recherche récents

 

Caractérisation de l’impact des opérations aux barrages sur le régime hydrique de tronçons non jaugés de rivières

La Direction de l’expertise hydrique du Ministère du Développement durable, de l’Environnement et de la Lutte contre les changements climatiques (MDDELCC) a produit, en 2013 et en 2015, deux versions d’un atlas hydroclimatique décrivant les régimes de crue, d’étiage et d’hydraulicité au Québec (CEHQ, 2013 et 2015). Cet atlas présente des indicateurs hydrologiques calculés aux tronçons de rivières situés à l’emplacement d’une station hydrométrique et dont le régime hydrique n’est pas influencé par la gestion de barrages. En 2017, le Centre d’expertise hydrique du Québec (CEHQ) vise à diffuser des résultats en milieu non jaugé, c’est-à-dire pour tous les tronçons de rivières en présence ou absence de stations hydrométriques. Il importe toutefois de pouvoir caractériser comment le régime hydrique de ces tronçons est influencé par l’opération des barrages. L’INRS a effectué des travaux sur l’influence de l’opération et de la présence des barrages sur les observations faites aux stations hydrométriques dans le cadre d’un contrat avec le MDDELCC (Mailhot et al. 2014). Les résultats obtenus ont permis de caractériser le régime hydrique aux stations hydrométriques selon le niveau d’influence des ouvrages de rétention situés en amont. Il reste cependant à approfondir l’impact que peuvent avoir les opérations aux barrages sur le régime hydrique en l’absence de séries de débits mesurés (milieu non jaugé). Le MDDELCC souhaite connaître l’impact des opérations aux barrages sur le régime hydrique des tronçons de rivières sur le territoire québécois à partir d’un (ou de plusieurs) indice d’impact robuste dont le calcul sera automatisé. Le présent projet s’appuie sur les résultats obtenus dans le cadre d’un précédent projet réalisé en 2013-14 qui s’était intéressé plus spécifiquement à l’identification de l’influence des barrages sur le régime hydrologique sans discerner l’influence de l’opération des barrages (régime hydrique avec et sans opérations des barrages) de celle résultant de leur construction (régime hydrique avant et après construction des barrages).

Financement : Ministère du Développement durable, de l’Environnement et de la Lutte contre le changement climatique

 

Élaboration du portrait climatique régional en climat futur en soutien à l’analyse des impacts et de l’adaptation aux changements climatiques au Nunavik

L’identification et la caractérisation des vulnérabilités climatiques du Nunavik nécessitent une amélioration des connaissances du climat nordique récent et futur. Un projet précédent a permis d’améliorer les connaissances sur le climat de référence du Nunavik en utilisant les réanalyses comme données alternatives aux stations météorologiques, ces dernières étant relativement rares sur le territoire et essentiellement localisées sur les côtes. Des indicateurs pertinents pour appuyer l’évaluation des vulnérabilités du territoire nordique au climat ont été identifiés, calculés et cartographiés. Les données ont déjà été réutilisées. Certaines variables climatiques et hydrologiques n’ont pu cependant être analysées dans la phase antérieure (extrêmes de température et de précipitations, vents et hydrologie). Grâce à l’avancement des connaissances et aux travaux entrepris dans le cadre d’autres projets du réseau d’Ouranos, ces variables pourront maintenant être étudiées dans la seconde phase afin de répondre aux besoins des collaborateurs du ministère. Les travaux réalisés sur le climat de référence nous permettent donc de passer à la prochaine étape consistant à développer les scénarios climatiques sur les horizons futurs au nord du 55e parallèle. Des scénarios climatiques sur le Nunavik ont déjà été publiés dans Brown et al. (2013), toutefois, ceux-ci méritent d’être actualisés avec des simulations climatiques plus récentes. En effet, la communauté internationale en modélisation régionale du climat a mis sur pied le projet CORDEX (Coordinated Regional Climate Downscaling Experiment) afin de produire un nouvel ensemble de simulations régionales sur différents domaines, dont l’Amérique du Nord, avec de nouvelles versions des modèles climatiques régionaux. Le groupe Simulations et Analyses climatiques d’Ouranos ainsi que l’UQAM et Environnement Canada contribuent à cette initiative et les liens étroits établis entre ces institutions et les collaborateurs au projet proposé ici faciliteront l’accès aux données et l’analyse des résultats obtenus. Mentionnons que le recours à des simulations régionales sur ce territoire est fort pertinent puisque la résolution spatiale plus fine permet de mieux simuler le climat côtier et les extrêmes. Le principal objectif de ce projet est de développer les scénarios climatiques dans la région du Nunavik, au nord du 55e parallèle en soutien à l’adaptation aux changements climatiques.

Financement : Ministère de la Faune, des Forêts et des Parcs du Québec  – Plan d’action sur les changements climatiques 2013-2020
Collaborateurs : Carl Barrette et Steeve Côté (U. Laval), Domnique Berteaux et Pascale Ropars (UQAR), Ross Brown (Environnement Canada), Diane Chaumont et Elyse Fournier (Consortium Ouranos),  Catherine Guay (Institut de recherche d’Hydro-Québec)

 

Révision des critères de conception des ponceaux pour des bassins de drainage de 25 km² et moins dans un contexte de changements climatiques

Le présent projet vise à réviser les critères de conception de ponceaux drainant des bassins de superficies inférieures à 25 km² dans un contexte de changements climatiques. Les objectifs spécifiques du projet de recherche sont : 1) valider les différents paramètres de la méthode rationnelle et les ajuster afin que les débits calculés représentent avec plus de précision les valeurs observées sur le terrain; 2) évaluer l’impact des changements climatiques sur la conception des ponceaux et faire des recommandations quant aux critères de conception à appliquer dans un contexte de changements climatiques. Des bassins de drainage de superficies inférieures à 25 km² seront identifiés et instrumentées afin de recueillir des données météorologiques et de débits sur plusieurs années. Ces données serviront à modéliser ces bassins en vue de générer des séries de débits pour des événements pluvieux extrêmes et de comparer ces débits à ceux estimés à partir de la méthode rationnelle. Les impacts d’une augmentation de l’intensité des pluies en climat futur sur les débits et sur la conception des ponceaux seront également évalués.

Financement : Ministère des Transports du Québec (MTQ) – Plan d’action sur les changements climatiques
Collaborateurs : Annie Gagné et Christian Poirier (MTQ)

 

Amélioration des méthodes de conception de scénarios climatiques pour l’Arctique canadien

L’objectif principal du projet est de fournir aux projets connexes de l’IRIS d’ArcticNet des scénarios climatiques qui bénéficient de méthodes de pointe sur le plan du post-traitement. Les améliorations (en comparaison des scénarios des précédents IRIS et des produits PCIC pancanadiens) incluent l’utilisation de nouvelles simulations des modèles régionaux, la couverture des aires marines, la prise en compte dans le post-traitement des incertitudes observationnelles, et le développement de scénarios pour la vitesse du vent. Une attention particulière sera portée aux extrêmes de précipitation et de températures ainsi qu’aux dépendances entre les variables.

Financement: Réseau ArcticNet – Phase 4
Collaborateurs: Carl Barrette et Mickaël Lemay (U. Laval), Diane Chaumont et Patrick Grenier (Consortium Ouranos), Dany Dumont (UQAR), Ross Brown (Environnement Canada)

 

Structures spatiotemporelles des précipitations en climat historique et futur – applications en gestion du risque et en conception hydraulique

Ce programme de recherche vise à développer des outils et des approches permettant une meilleure caractérisation spatiotemporelle des événements de pluie en climats historique et futur et à appliquer ces outils et approches aux méthodes actuelles de gestion du risque et de conception hydraulique. Ces travaux permettront de répondre à plusieurs préoccupations des gestionnaires et concepteurs d’ouvrages hydrauliques conscients que les méthodes actuellement à leur disposition reposent sur une représentation simplifiée des distributions spatiotemporelles des précipitations.

Financement : CRSNG – Subvention à la découverte

Diplômé(e)s et anciens stagiaires postdoctoraux 

Verge, William-R. (M. Sc.  2020)
El Housni, Hind  (Ph. D.  2019)
Innocenti, Silvia  (Ph. D.  2019)
Diaconescu, Emilia Paula  (Stage postdoctoral  2018)
Khedhaouiria, Dikra  (Ph. D.  2018)
Ghannem, Imen  (M. Sc.  2015)
Ben Nasr, Iméne  (M. Sc.  2014)
Guinard, Karine  (M. Sc.  2014)
Fortier, Claudine  (M. Sc.  2013)
Gagnon, Patrick  (Ph. D.  2012)
Lachance-Cloutier, Simon  (M. Sc.  2011)
Bolduc, Samuel  (M. Sc.  2010)
Turcotte, Richard  (Ph. D.  2010)

Enseignement

Hydrologie (ETE401) – partie Hydraulique

Introduction à l’hydrologie et à la météorologie. Précipitations, évaporation, évapotranspiration et fonte de neige. Hydrogramme unitaire. Influence des caractéristiques physiques du bassin versant sur l’écoulement. Écoulement de surface, hypodermique et de la nappe. Caractéristiques et propriétés des modèles statistiques et déterministes. Gestion des réservoirs. Utilisation d’un modèle hydrologique sur un bassin versant.

Publications

Vaittinada Ayar, Pradeebane et Mailhot, Alain (2021). Evolution of dry and wet spells under climate change over North-Eastern North America. J. Geophys. Res. – Atmosphere, 126 (5) : Art. e2020JD033740.
DOI : 10.1029/2020JD033740

Vaittinada Ayar, Pradeebane; Vrac, Mathieu et Mailhot, Alain (2021). Ensemble bias correction of climate simulations: preserving internal variability. Scientific Reports, 11 (1) : Art. 3098.
DOI : 10.1038/s41598-021-82715-1

Khedhaouiria, Dikra; Mailhot, Alain et Favre, Anne-Catherine (2020). Regional modeling of daily precipitation fields across the Great Lakes region (Canada) using the CFSR reanalysis. Stoch. Environ. Res. Risk Asses., 34 : 1385-1405.
DOI : 10.1007/s00477-019-01722-x

Martel, Jean-Luc; Mailhot, Alain et Brissette, François (2020). Global and regional projected changes in 100-yr subdaily, daily, and multiday precipitation extremes estimated from three large ensembles of climate simulations. J. Climate, 33 (3) : 1089-1103.
DOI : 10.1175/JCLI-D-18-0764.1

Pérez Bello, Alexis et Mailhot, Alain (2020). Improving the representation of historical climate precipitation indices using optimal interpolation methods. Atmos. Ocean, 58 (4) : 243-257.
DOI : 10.1080/07055900.2020.1800444

El-Housni, Hind; Duchesne, Sophie et Mailhot, Alain (2019). Predicting individual hydraulic performance of sewer pipes in context of climate changeJ. Water Res. Plan. Manage., 145 (11) : Art. 04019051.
DOI : 10.1061/(ASCE)WR.1943-5452.0001127

Innocenti, Silvia; Mailhot, Alain; Frigon, Anne; Cannon, Alex J. et Leduc, Martin (2019). Observed and simulated precipitation over northeastern North America: how do daily and sub-daily extremes scale in space and time?J. Climate, 32 (Décembre) : 8563-8582.
DOI : 10.1175/JCLI-D-19-0021.1

Innocenti, Silvia; Mailhot, Alain; Leduc, Martin; Cannon, Alex J. et Frigon, Anne (2019). Projected changes in the probability distributions, seasonality, and spatiotemporal scaling of daily and subdaily extreme precipitation simulated by a 50-member ensemble over northeastern North AmericaJ. Geophys. Res. – Atmosphere, 124 (9) : 10427-10449.
DOI : 10.1029/2019JD031210

Leduc, Martin; Mailhot, Alain; Frigon, Anne; Martel, Jean-Luc; Ludwig, Ralf; Brietzke, Gilbert B.; Giguère, Michel; Brissette, François; Turcotte, Richard; Braun, Marco et Scinocca, John (2019). ClimEx project: a 50-member ensemble of climate change projections at 12-km resolution over Europe and northeastern North America with the 3 Canadian Regional Climate Model (CRCM5)J. Appl. Meteorol. Clim., 58 (4) : 663-693.
DOI : 10.1175/JAMC-D-18-0021.1

Diaconescu, Emilia Paula; Mailhot, Alain; Brown, Ross et Chaumont, Diane (2018). Evaluation of CORDEX-Arctic daily precipitation and temperature-based climate indices over Canadian Arctic land areasClim. Dynam., 50 (5-6) : 2061-2085.
DOI : 10.1007/s00382-017-3736-4

Khedhaouiria, Dikra; Mailhot, Alain et Favre, Anne-Catherine (2018). Stochastic post-processing of CFSR daily precipitation across CanadaAtmos. Ocean, 56 (2) : 104-116.
DOI : 10.1080/07055900.2018.1434122

Khedhaouiria, Dikra; Mailhot, Alain et Favre, Anne-Catherine (2018). Daily precipitation fields modeling across the Great Lakes region (Canada) by using the CFSR reanalysisJ. Appl. Meteorol. Clim., 57 (Octobre) : 2419-2438.
DOI : 10.1175/JAMC-D-18-0019.1

Mailhot, Alain; Talbot, Guillaume; Ricard, S.; Turcotte, R. et Guinard, K. (2018). Assessing the potential impacts of dam operation on daily flow at ungauged river reachesJ. Hydrol. Regional Stud., 18 (Août) : 156-167.
DOI : 10.1016/j.ejrh.2018.06.006

Martel, Jean-Luc; Mailhot, Alain; Brissette, François et Caya, Daniel (2018). Role of natural climate variability in the detection of anthropogenic climate change signal for mean and extreme precipitation at local and regional scalesJ. Climate, 31 (Juin) : 4241-4263.
DOI : 10.1175/jcli-d-17-0282.1

Innocenti, Silvia; Mailhot, Alain et Frigon, Anne (2017). Simple scaling of extreme precipitations in North AmericaHydrol. Earth Syst. Sci., 21 (11) : 5823-5846.
DOI : 10.5194/hess-21-5823-2017

Poan, Emmanuel D.; Gachon, Philippe; Dueymes, Guillaume; Diaconescu, Emilia Paula; Laprise, René; Seidou Sanda, Ibrah; Mailhot, Alain; Chaumont, Diane et Brown, Ross (2016). West African monsoon intraseasonal activity and its daily precipitation indices in regional climate models: diagnostics and challengesClim. Dynam., 47 (9-10) : 3113-3140.
DOI : 10.1007/s00382-016-3016-8

Fortier, C. et Mailhot, A. (2015). Climate change impact on combined sewer overflowsJ. Water Res. Plan. Manage., 141 (5) : 04014073.
DOI : 10.1061/(ASCE)WR.1943-5452.0000468

Guinard, K.; Mailhot, A. et Caya, D. (2015). Projected changes in characteristics of precipitation spatial structures over North AmericaInt. J. Climatol., 35 (4) : 596-612.
DOI : 10.1002/joc.4006

Mailhot, A.; Talbot, G. et Lavallée, B. (2015). Relationships between rainfall and Combined Sewer Overflow (CSO) occurrencesJ. Hydrol., 523 (Avril) : 602-609.
DOI : 10.1016/j.jhydrol.2015.01.063