Estimation de l'Onde de température de surface à partir du flux de conduction thermique dans le sol

A simple computation scheme is presented, allowing the reconstruction of the daily wave of the ground surface temperature by Fourier analysis of the ground heat flux. This method is tested against experimental data collected in the West African savannah. A good agreement between calculated and measured values is shown.     

De l'efficacité des prévisions à courte et moyenne échéances de la pression atmosphérique,basées sur des informations locales de la pression

Résumé L'auteur examine les fondements de la prévision de la pression à courte et moyenne échéances, basée sur des autocorrélations (Vialar) et des corrélations locales de la pression ainsi que sur l'utilisation de moyennes glissantes de la pression atmosphérique (Grappe).Pour apprécier la qualité d'une prévision de la pression, il introduit la notion d'efficacité. Cette notion est liée à la prévision du signe de la variation de la pression.L'auteur montre que la méthode des équations autorégressives ne conduit pas à une prévision efficace de pressions moyennes, tandis que celle des équations de régression locale, appliquée aux moyennes glissantes de la pression journalière, fournit une prévision efficace de la pression moyenne de plusieurs jours (2 à 5 jours). Cependant, l'efficacité de cette dernière prévision est illusoire, car elle ne résulte que des propriétés algébriques des moyennes glissantes.L'auteur remarque que l'échec de ces méthodes de prévision coïncide avec le manque d'autorégressivité de la série chronologique de la variation de la pression journalière. De ce fait, il est peu vraisemblable qu'une quelconque méthode de prévision de la pression atmosphérique, à courte ou moyenne échéance, basée sur des informations locales de la pression, puisse conduire à des prévisions efficaces non illusoires lorsque la série chronologique de la variation première de la pression n'est pas autorégressive.

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Summary The author investigates the bases of a short or medium range pressure forecast, based on autocorrelations (Vialar) and local correlations of pressure as well as on the use of running time means of atmospheric pressure (Grappe).In order to appreciate the degree of quality of a forecast, he introduces the concept of efficiency. This concept is based on the forecast of the sign of the pressure variation.The author points out that the method of autoregressive equations does not lead to an efficient forecast of pressure averages, whilst that of local regression equations, applied to the running means of daily pressure, gives an efficient forecast of pressure averages over a time interval of several days (2 to 5 days). The efficiency of this latter forecast, however, is illusive, this efficiency being a result of the algebraic properties of the running means only.The author notices that the failure of the forecast methods coincides with the lack of autoregressivity of time-series of daily pressure variation. Therefore, it is very unlikely that any method of short or medium range pressure forecast, based on local pressure data, can produce really efficient forecasts if the time series of the first variation of pressure is not autoregressive.

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Zusammenfassung Es werden die Grundlagen der kurz- und der mittelfristigen Luftdruckprognosen untersucht, die auf Autokorrelationen (Vialar) und lokalen Korrelationen des Druckes, sowie auf der Verwendung gleitender Mittel des Luftdruckes (Grappe) beruhen.Zur Abschätzung der Qualität einer Luftdruckprognose wird der Begriff der Treffsicherheit (efficacité) verwendet. Dieser Begriff beruht auf der Vorhersage des Zeichens der Druckänderung.Es wird gezeigt, daß die Methode der Autoregressionsgleichungen nicht zu einer treffsicheren Vorhersage des mittleren Druckes führt, während die der Gleichungen der lokalen Regression, wenn sie auf gleitende Mittel des täglichen Druckes angewandt wird, eine zuverlässige Vorhersage des Druckes im Mittel über mehrere Tage (zwei bis fünf Tage) gestattet. Indessen ist die Wirksamkeit dieser letzteren Prognose nur scheinbar, da sie nur auf den algebraischen Eigenschaften der gleitenden Mittel beruht.Das Versagen dieser Vorhersagemethoden fällt zusammen mit dem Fehlen einer Autoregression der Zeitreihen der täglichen Druckänderungen. Es ist daher wenig wahrscheinlich, daß irgendeine Vorhersagemethode des Luftdruckes für kurze oder mittlere Zeiträume, welche auf lokalen Beobachtungen des Druckes beruht, zu tatsächlich zuverlässigen Vorhersagen führen kann, wenn die Zeitreihe der ersten Differenzen des Luftdruckes nicht autoregressiv ist.

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Avec 4 Figures

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Titulaire d'un mandat d'Aspirant du Fonds National de la Recherche Scientifique.     

Contribution durant des épisodes hydrologiques extrêmes des apports atmosphériques et souterrains en ions majeurs à la qualité des eaux de surface*

Résumé

Le comportement des ions majeurs (Ca⁺², Mg⁺², Na⁺, K⁺, Cl^?, SO₄ ^?2) et de la conductivité en rivière en fonction des épisodes hydrologiques extrêmes est examiné. Plus précisément, les concentrations moyennes de chaque ion majeur, de même que la composition chimique globale des eaux en étiage et en crue sont confrontées aux valeurs obtenues dans les eaux de précipitation et les eaux souterraines. Il en ressort que, dans les eaux de la rivière Sainte‐Anne, même pour les épisodes d'étiage les plus sévères, la concentration des ions majeurs diffère sensiblement de celle des eaux souterraines. Par ailleurs, on observe que les concentrations sont significativement plus élevées en étiage qu'en crue pour l'ensemble des paramètres, ce qui est également mis en évidence par les relations concentration‐débit. Un bilan massique chimique par épisode a été esquissé, mais la contribution des eaux souterraines y apparaît généralement trop forte; on en déduit qu'une fraction seulement des eaux souterraines possède la concentration typique des eaux de puits ou que la nappe superficielle alimentant principalement l'écoulement en étiage, est bien moins chargée. Ces résultats mettent en évidence la complexité de l'évolution de la qualité même pour les éléments de comportement réputé simple.     

Quelques appareils pour l'étude de la structure physique des brouillards et des nuages

Résumé L'auteur décrit un appareil permettant de déterminer le contenu en eau liquide des brouillards et des nuages, dont il discute le principe thermodynamique. En plus, on décrit un tunnel placé au Monte Cimone (2164 m) qui, par sa tourelle tournante, permet d'observer et de mesurer la structure physique des nuages sous les conditions de la circulation naturelle. Enfin, on montre la construction d'une chambre à expansion qui permet d'étudier en laboratoire les différentes phases de développement des gouttelettes sous les conditions d'une expansion qui se produit d'une manière aussi lente qu'elle est observée dans la nature.

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Summary The author describes an apparatus for the determination of the content of liquid water in fogs and clouds and discusses its thermodynamic principle. Further, a wind channel placed on Mount Cimone (2164 m) is described which, owing to a revolving turret, allows to observe and measure the physical structure of the clouds under the natural conditions of the circulation. Finally, the construction of an expansion chamber is shown, which can be used for investigating in the laboratory the different phases in the formation of droplets, this under conditions happening as slowly as in nature.

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Zusammenfassung Es wird eine Apparatur zur Bestimmung des Gehaltes von Nebeln und Wolken an flüssigem Wasser beschrieben und ihr thermodynamisches Prinzip erläutert. Sodann wird ein Windkanal beschrieben, der auf dem Monte Cimone (2164 m) aufgestellt ist und dank seinem Drehturm gestattet, die physikalische Struktur der Wolken unter den Bedingungen der natürlichen Strömung zu beobachten und zu messen. Schließlich wird die Konstruktion einer Expansionskammer entwickelt, mit der die verschiedenen Phasen der Tröpfchenentwicklung im Laboratorium untersucht werden können, und zwar unter den Bedingungen einer Expansion, die so langsam verläuft wie in der Natur.

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Avec 5 figures.     

Étude de la variation des précipitations dans quelques stations de France et d'Algérie

Résumé Les auteurs cherchent: 1) à comparer les régimes pluviométriques d'Algérie et de France; 2) à caractériser l'évolution dans le temps de ces régimes. Ils ont rassemblé les données des onze stations françaises qui leur ont paru les plus homogènes.En ce qui concerne l'Algérie, excepté Alger-Port qui a fonctionné dès 1838, aucune station ne possède de long enregistrement des hauteurs des précipitations. Les auteurs ont été amenés à créer neuf stations fictives, en se servant des relevés de plusieurs stations voisines. La méthode des moyennes courantes, (ou glissantes) a permis d'avoir l'allure générale des variations des précipitations, en éliminant les fluctuations interannuelles.La méthode deLabrouste, qui permet la recherche des composantes sinusoïdales dans les graphiques, a été appliquée, aux relevés de Paris-Observatoire, d'Alger-Port et de la station, fictive d'Oran Littoral. Excepté l'allure quasi sinusoïdale de la courbe de Paris (période 90 ans environ), aucune périodicité nette n'a été trouvée.Les allures opposées des graphiques de Paris-Observatoire et d'Oran Littoral ont suggéré aux auteurs de calculer le coefficient de corrélationr des hauteurs des précipitations de ces deux stations. Ils ont trouvér=–0,24 ce qui les a conduits à étudier plus particulièrement les situations météorologiques qui amèment de la pluie à Paris et à Oran.Enfin les auteurs ont remarqué la bonne concordance qui existe entre les pluies à Paris et la vitesse de la circulation générale.

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Summary The authors have tried: 1) to compare the rainfall regimes of France and Algeria; 2) to characterize the evolution of these regimes. They gathered data of eleven French stations which presented the longest and most homogeneous measures.In Algeria, except Alger-Port, which exists since 1838, there are no long observations. The authors have created nine fictive stations by using the data of several neighbouring stations. The method of overlapping means gave the behaviour of precipitation variations by eliminating the year to year fluctuations.UsingLabrouste's method, the authors tried to discover the sinusoidal components, if any, of the graphs from Paris-Observatoire, Alger-Port and Oran-Littoral. Except for the quasi sinusoidal pattern of the Paris-Observatoire curve (period 90 years), no decided periodicity has been discovered.The authors computed the correlation coefficientr of the precipitation quantities of the two stations Paris-Observatoire and Oran-Littoral and foundr=–0,24. Consequently they studied more accurately the meteorological situations causing rain at Paris and Oran.Finally, the authors noted the good agreement between rain at Paris and the velocity of the general circulation of the atmosphere.

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Zusammenfassung Die Verfasser versuchten 1. die Regenfälle Frankreichs und Algeriens zu vergleichen und 2. den zeitlichen Ablauf zu charakterisieren. Sie stellten Daten von elf französischen Stationen zusammen, die die längsten und regelmäßigsten Reihen aufwiesen.Mit Ausnahme der Station Alger-Port, die seit 1838 besteht verfügt keine algerische Station Über sehr lange Beobachtungsreihen. Die Verfasser sahen sich daher gezwungen, mit Hilfe der Daten zahlreicher Nebenstationen neun Reihen fiktiver Hilfsstationen zu rekonstruieren. Die Methode der übergreifenden Mittel ergab den algemeinen Verlauf der Niederschlagsschwankungen und schied die Schwankungen von Jahr zu Jahr aus.Die MethodeLabrouste, die das Aufsuchen sinusoidaler Komponenten graphischer Darstellungen ermöglicht, wurde auf die Meßreihen von Paris-Observatoire, Alger-Port und der Hilfsstation Oran-Littoral angewandt. Abgesehen vom quasisinusoidalen Verlauf der Pariser Registrierung (Periode ungefähr 90 Jahre) konnte keine deutliche Periodizität festgestellt werden.Die Berechnung des Korrelationskoeffizientenr für die Reihen von Paris-Observatoire und Oran-Littoral ergabr=–0,24, was die Verfasser veranlaßte, jene Wetterlagen näher zu untersuchen, welche für Paris und Oran niederschlagsreich waren.Schließlich wird auf die enge Beziehung zwischen den Pariser Regenfällen und der Geschwindigkeit der allgemeinen Strömung hingewiesen.

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Avec 7 Figures     

Mesures de la grêle à l'aide de données physiologiques

Résumé

L'utilisation de valeurs physiques pour évaluer les dommages occasionnés par la grêle aux récoltes se heurte à des difficultés qui tiennent à la réponse variable d'un élément de végétal au choc d'un grêlon. L'énergie cinétique n'est probablement pas un excellent paramètre d'évaluation, et on suggère que la percussion est une valeur physique plus intéressante, bien que plus difficile à déterminer parce que faisant intervenir la vitesse du végétal après percussion.

Pour mesurer l'intérêt pratique d'une opération de lutte contre la grêle, il reste donc intéressant, sinon indispensable, d'utiliser des données établies directement à partir d'observations physiologiques, et non physiques, telles que celles recueillies par les experts des sociétés d'assurances contre la grêle. On présente la méthode d'utilisation de ce type de données adoptée pour le contrôle de l'expérience française de lutte contre la grêle par réseaux de générateurs au sol de noyaux d'iodure d'argent, et on suggère certaines améliorations qui pourraient être apportées à cette méthode.     

La forme rotationnelle des équations de la dynamique atmosphérique et les invariants du mouvement de l'air

Résumé Après avoir rappelé quelques notions de calcul tensoriel et les équations de la dynamique atmosphérique en coordonnées généralisées, l'auteur établit l'équation fondamentale de la rotationnelle absolue de l'air. Diverses formes de cette équation sont mentionnées. La première de ces formes est celle d'un bilan qui permet de définir le transport et le taux de production de la rotationnelle absolue de l'air. De la forme particulière de ce transport, il résulte que ce bilan se réduit à un bilan dans un espace à deux dimensions. Deux exemples illustrent les formules générales, le premier, en coordonnées sphériques (, ,r), le second, en coordonnées (, , ) où est un scalaire quelconque (pression atmosphérique, température potentielle, ...). Une autre forme de l'équation fondamentale est celle qui donne le taux d'accroissement individuel d'une composante de la rotationnelle absolue. Cette forme conduit à l'équation d'Ertel. En terminant, l'auteur généralise l'invariant d'Ertel-Rossby.

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Summary Having recalled some results of the tensor analysis and the equations of atmospheric motion in general coordinates, the writer establishes the fundamental equation of the absolute vorticity. Different forms of this equation are mentioned. One of these is the equation of balance from which it is possible to deduce the definition of transport and production of vorticity. It is shown that the equation of balance of the absolute vorticity may be reduced to an equation of balance in two-dimensional space. Two examples illustrate the general equations and formulas: the first example, in spherical coordinates (, ,r), the second one in the coordinates (, , ) where is an arbitrary single-valued scalar quantity (pressure, potentiel temperature, ...). Another form of the absolute vorticity equation expresses the individual change of an arbitrary component of the absolute vorticity. This form leads toErtel's equation. Finally, the writer generalizes theErtel-Rossby invariant.

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Zusammenfassung Nach einer Rekapitulation einiger Resultate der Tensorrechnung und der atmosphärischen Bewegungsgleichungen in generalisierten Koordinaten wird die absolute Wirbelgleichung aufgestellt und es werden verschiedene Formen dieser Gleichung erwähnt. Eine derselben ist die Bilanzformel, aus der die Definition des Wirbeltransports und der Anteil der Wirbelbildung abgeleitet werden können. Es wird gezeigt, daß die Bilanzgleichung des absoluten Wirbels auf eine Bilanzgleichung im zweidimensionalen Raum reduziert werden kann. Die allgemeinen Formeln werden durch zwei Beispiele erläutert: das erste in Kugelkoordinaten (, ,r), das zweite in den Koordinaten (, , ), wo eine beliebige skalare Größe (luftdruck, potentielle Temperatur usw.) darstellt. Eine andere Form der absoluten Wirbelgleichung gibt die individuelle Zunahme einer beliebigen Komponente der absoluten Wirbelstärke wieder; diese Form führt zurErtelschen Gleichung. Zum Schlusse wird dieErtel-Rossbysche Invariante verallgemeinert.

     

Influence des rejets atmosphériques d'anhydride sulfureux sur la qualité de l'eau des lacs de la région de Rouyn‐Noranda*

Résumé

En mars 1982, le ministère de l'Environnement du Québec a entrepris un échantillonnage physico‐chimique de 64 lacs de tête de la région de Rouyn‐Noranda. Les objectifs de l'étude étaient de déterminer la sensibilité des lacs de cette région et de délimiter l'aire d'influence de la plus importante source anthropique d'émission d'anhydride sulfureux au Québec.

Le traitement graphique et statistique des résultats, ainsi que l'application de modèles empiriques d'acidification ont permis de dégager les zones les plus vulnérables à l'acidification. L'application de ces techniques d'analyse a montré, entre autres, que les concentrations de sulfates en lac étaient beaucoup plus élevées à proximité de Rouyn‐Noranda où est située l'usine Mines Noranda Itée. De fait, la concentration de sulfates dans les lacs de cette région passe de 16 mg L^?1, aux alentours de Rouyn‐Noranda, à moins de 2 mg L^?1 en direction du nord‐est, alors qu'elle baisse à 8 mg L^?1 en bordure de la rivière des Outaouais. De plus, en faisant abstraction de la distribution en forme de cloche des concentrations de sulfates autour de Rouyn‐Noranda, l'étude a permis de faire ressortir la décroissance générale des sulfates du sud‐ouest vers le nord‐est.

Les points majeurs qui ressortent de cette étude sont la présence de lacs très acides à proximité de Rouyn‐Noranda et V extrême vulnérabilité des plans d'eau situés au sud et sud‐est de la ville. En effet, l'eau des lacs de la région du Témiscamingue est en général moins minéralisée et plus acide que celle des lacs au nord de cette région. Cette distinction est due à la nature géologique des substrats dans les bassins versants. Ainsi, les lacs sensibles à l'acidification sont principalement situés sur des bassins versants associés à des roches granitiques et gneissiques, comparativement aux roches volcaniques et aux dépôts d'argiles lacustres qui caractérisent les lacs aux eaux plus minéralisées.     

Considérations sur l'évaluation des bénéfices à attendre d'une opération de lutte contre la grêle

Résumé

Dans la mesure où l'on entrevoit la possibilité de réduire, sinon de sup‐primer les chutes de grêle dévastatrices, il est nécessaire d'établir un bilan coût /bénéjîce ajin dejuger l'intérêt de telles opérations. La connaissance des relations entre caractéristiques physiques des chutes de grêle et les dégâts qu'elles occasion‐nent à la végétation est une élément indispensable à ce calcul. La méthode analytique, étant donné la diversité des cas de figures, risque d'être longue à mettre en ?uvre. Il peut être intéressant de rapprocher les résultats d'une réseau de grêlimètres aux constats des Compagnies d'assurances pour déterminer des seuils de façon statistique.     

Le principe d'extremum et la stabilité de certains états de mouvement de l'air atmosphérique

Résumé Une particule qui ne subit que des transformations adiabatiques, occupe sa position d'équilibre au sein d'une masse d'air en équilibre hydrostatique, lorsque la sommeS de son enthalpie spécifique et de son énergie potentielle par unité de masse est extremum. Suivant que cet extremum est un minimum ou un maximum, l'état d'équilibre hydrostatique est stable ou instable. On peut généraliser cette proposition au cas de l'état de mouvement géostrophique, à condition d'ajouter, à la sommeS, l'énergie cinétique longitudinale, par unité de masse, de la particule. On peut étendre immédiatement ce dernier résultat au cas du tourbillon circulaire permanent.

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Summary A particle of air which undergoes but adiabatic changes of state occupies its position of equilibrium inside a mass of air in hydrostatic equilibrium if the sumS of its specific enthalpy and of its potential energy per unit of mass assumes an extreme value. According as this extreme is a minimum or a maximum the state of hydrostatic equilibrium is stable or unstable. This postulate can be generalized in case of geostrophic state of motion on condition that the kinetic longitudinal energy of the particle per unit of mass is added to the sumS. This last result can be immediately extended on the case of a permanent circular vortex.

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Zusammenfassung Ein Luftpartikelchen, das ausschließlich adiabatischen Zustandsänderungen unterliegt, nimmt seine Gleichgewichtslage im Innern einer im hydrostatischen Gleichgewicht befindlichen Luftmasse ein, wenn die SummeS seiner spezifischen Enthalpie und seiner potentiellen Energie in der Masseneinheit ein Extrem wird; je nachdem dieses Extrem ein Minimum oder ein Maximum ist, ist das hydrostatische Gleichgewicht stabil oder instabil. Diese Forderung läßt sich für den Fall der geostrophischen Bewegung verallgemeinern, indem man zur SummeS die kinetische Longitudinalenergie der Partikel (je Maßeinheit) addiert. Dieses letztere Resultat läßt sich unmittelbar auf den Fall des permanenten Kreiswirbels ausdehnen.

     

Contribution à l'étude du pH et de la saturation en calcite dans l'estuaire du St‐Laurent (Canada)

Résumé

Des données analytiques récentes sur l'alcalinité des carbonates et le calcium dissous dans l'estuaire moyen du St‐Laurent nous ont permis d'appliquer un modèle thermodynamique simple au calcul du pH et de la concentration en ions carbonate dissous. Ces calculs montrent que le pH varie de façon non linéaire en fonction de la salinité et que le principal facteur de variabilité est la fluctuation de l'apport en carbone inorganique des eaux douces selon la saison. D'autre part le calcul de la concentration en ions carbonate dissous montre que le phénomène de sursaturation des eaux estuariennes en calcite apparaît toujours pour des chlorinités supérieures à 14.5‰, et se trouve pratiquement indépendant de la saison étudiée.     

Sur la représentation des séries météorologiques au moyen de processus aléatoires stationnaires persistants

Résumé On étudie deux modèles aléatoires stationnaires persistants parmi lesquels l'un est autorégressif du premier ordre et l'autre est à persistance finie. Tous deux sont appliqués aux valeurs diurnes de la température de l'air à Uccle et les conclusions sont favorables au schéma autorégressif. Dans ces conclusions, l'examen des caractères de dépendance de la série initiale et de ceux des séries dérivées joue un rôle prépondérant.

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Summary Two stationary and persistent stochastic processes are studied, the first of which is an autoregressive one of the first order and the second shows finite persistence. Both are applied to daily data of air-temperature at Uccle and conclusions are favourable to the autoregressive scheme. In these conclusions the examination of the dependence-properties of the fundamental series as well as of the derived series plays a prevalent part.

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Zusammenfassung Zwei stationäre und persistente stochastische Prozesse werden untersucht, von denen der eine ein autoregressiver erster Ordnung ist und der andere begrenzte Persistenz besitzt. Beide werden auf die täglichen Werte der Lufttemperatur zu Uccle angewandt, wobei sich für den ersten Prozess günstige Folgerungen ergeben. Bei diesen Schlußfolgerungen spielt die Prüfung der Abhängigkeitseigenschaften der Ausgangsreihe sowie derjenigen der abgeleiteten Reihen eine entscheidende Rolle.

     

Occurrence,durée et intensité des précipitations simulées par deux modèles régionaux canadiens du climat sur la région du Maghreb

[Translated by the editorial staff] Simulating the precipitation regime of Northern Africa is challenging for regional climate models, particularly because of the strong spatial and temporal variability of rain events in the region. In this study we evaluate simulations conducted with two recent versions of regional climate models (RCM) developed in Canada: the CRCM5 and CanRCM4. Both are also used in the COordinated Regional Climate Downscaling EXperiment (CORDEX)-Africa. The assessment is based on the occurrence, duration, and intensity indices of daily precipitation in Maghreb during the fall and spring seasons from 1998 to 2008. We also examine the links between the North-Atlantic Oscillation (NAO) index, weather systems, and the precipitation regime over the region. During the rainy season (September to February), the CRCM5 reproduces the frequency and intensity of extreme precipitation adequately, as well as the occurrence of days with rain, while the CanRCM4 underestimates precipitation extremes. The study of links between weather systems and the precipitation regime shows that, along the Atlantic coast, precipitation (occurrence, intensity, and wet sequences) increases significantly with storm frequency in the fall. In winter, these links grow stronger going east, from the Atlantic coast to the Mediterranean coast. The negative phases of the NAO index are statistically associated with the increase in rain intensity, extremes, and accumulation along the Atlantic coast in the fall. However, the link weakens in winter over these regions and strengthens along the Mediterranean coast as the precipitation frequency rises during negative phases of the NAO. Both RCMs generally reproduce the links between the NAO and the precipitation regime well, regardless of location.