Modelling historical and potential future climate impacts on Keremeos Creek, an Okanagan-Similkameen watershed, British Columbia, Canada: Part I. Forecasting change in spring and summer water supply and demand

Abstract

The current study is Part I of a two-part assessment of climate change impacts on hydrology and farm-level Greenhouse Gas (GHG) emissions. The effects of climate change on spring and summer water supply and spring and summer water demand related to the vegetation cover in the Keremeos Creek watershed in the Regional District of Okanagan-Similkameen (RDOS), southern British Columbia, Canada in the time-frame of 1961 to 2100 are investigated in Part I. The GENerate Earth SYstems Science input (GENESYS) spatial hydro-meteorological model is applied to predict the potential changes for the ensemble averages of 15 General Circulation Models (GCMs) for two Representative Concentration Pathways (RCP) scenarios (RCP 4.5 and RCP 8.5) in the 2020’s (2011–2040), 2050’s (2041–2070), and 2080’s (2071–2100) relative to the 1961–1990 base period. Timing of snowmelt may be expected to occur one month earlier in all projected periods with RCP 4.5 and 8.5 except RCP 8.5 in the 2080’s, which may be 2 months earlier relative to the 1961–1990 period. Based on predictions, there may be increases in total spring water supply from 35% to 39% and decreases in summer water supply from 36% to 79% relative to the 1961–1990, based on the three projected periods with RCP 4.5 and 8.5. Average spring vegetation water demand may increase from 20% to 47% but summer vegetation water demand may decrease from 10% to 29% relative to the 1961–1990 period based on the projected periods and emission scenarios. The spring and summer evapotranspiration estimates were controlled by the surface energy and soil moisture availability, respectively. These changes are expected to put stress on the future water resources management in the watershed. The results of Part I are then applied to Part II to estimate changes in farm-level GHG emissions and soil carbon storage.

Résumé

L’étude actuelle constitue la première partie d’une évaluation en deux parties de l’impact du changement climatique sur l’hydrologie et les émissions de gaz à effet de serre au niveau des fermes. Dans la première partie, on examine les effets du changement climatique sur la provision et la demande d’eau au printemps et en été au niveau de la végétation dans le bassin hydrographique de Keremeos Creek, situé dans la région Okanagan-Similkameen (RDOS) dans le sud de la Colombie britannique, Canada entre 1961 et 2100. Dans cette étude, le modèle spatial hydro-métérologique GENerate Earth SYstems Science input (GENESYS) est employé afin de prévoir les changements potentiels en fonction de la période de base (1961–1990) pour l’ensemble des moyennes de 15 General Circulation Models (GCMs) pour deux scénarios, Representative Concentration Pathways (RCP) (RCP 4.5 and RCP 8.5) dans les années 2020 (2011–2040), 2050 (2041–2070), et 2080 (2071–2100). On s’attend à ce que l’arrivée de la fonte des neiges ait lieu un mois plus tôt dans toutes les périodes RCP 4.5 and 8.5, sauf dans les années 2080 (RCP 8.5) où il se peut que l’événement se déroule deux mois plutôt, comparé à la période 1961–1990. À partir de ces prévisions, on risque de voir des augmentations de 35% à 39% dans la qualité totale d’eau de source et des baisses de 36% à 79%, comparé à la période 1961-1979 dans la provision d’eau d’été en tenant compte des trois périodes projetées avec RCP 4.5 et 8.5. En moyenne, la demande d’eau de végétation au printemps peut monter de 20% à 47%. La demande d’eau de végétation risque de baisser de 10% à 29% comparée à la période 1961-1990, en tenant compte des périodes projetés et des scénarios d’émission. Les estimations d’évotranspiration printanières et estivales ont été contrôlées par l’énergie du surface et l’humidité du sol disponibles. On s’attend à ce que ces changements exercent des pressions sur la gestion future des ressources d’eau dans le bassin hydrographique. Les résultats de la Partie I sont appliqués à la Partie II afin d’estimer les changements au niveau de la ferme des émissions de gaz à effet de serre et la rétention du carbone dans le sol.

Keywords:

• Climate change
• general circulation models
• hydro-meteorological modelling
• Canada

Acknowledgments

Thank you to the University of Lethbridge, the Mitacs Program (Canada), in cooperation with NOVUS Environmental, Guelph, Ontario, Elk River Alliance, and Stantec Consulting Ltd. This research would not have been possible without the financial support provided by them. Special thanks to Devin Cairns and Celeste Barnes for their help with this research.

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the authors.