PREDICTING TEMPORAL AND VOLUMETRIC CHANGES IN RUNOFF REGIMES UNDER CLIMATE WARMING SCENARIOS

Abstract

Climate research has warned that potential climatic warming may have a serious impact on arid regions with major developments in irrigation agriculture. The impact would be felt in two ways: warmer temperatures would add to the potential crop water use, and runoff volumes would be lower because of greater evapotranspiration potential by crops and natural vegetation. This study evaluates potential changes in streamflow temporal and volumetric characteristics under various climatic warming scenarios. Generalized regression equations relating mean annual temperature, precipitation, and runoff data for arid areas are used to predict climate change impacts on annual water supplies. Two methods are examined here in an attempt to improve these estimates. First, a statistical analysis of data for short time steps is applied to precipitation and temperature data. The relationships developed are used to estimate changes for three warming scenarios. A probability distribution for runoff under each scenario is developed. These probability distributions allow, for example, estimation of a one in ten year low runoff situation. This analysis is critical to provide water managers with the ability to design systems with reasonable failure risk levels. The second analysis applies a climatic/hydrologic model with a daily time step to assess the relative relations of fall, winter and spring temperature and precipitation patterns. The impacts of each on the spring runoff are also determined.

Les recherches effectuées sur le climat attirent notre attention sur l’impact important qu’un éventuel réchauffement climatique pourrait avoir sur les régions arides où le développement de l’agriculture dépend largement de l’irrigation. L’impact de températures plus élevées pourrait se faire sentir de deux façons : par une augmentation des besoins en eau pour irriguer les cultures et une diminution du volume de ruissellement découlant d’une évapotranspiration plus abondante des cultures et de la végétation naturelle. Cette étude analyse les changements possibles dans les caractéristiques temporelles et volumétriques du débit des cours d;’eau sous différents scénarios de réchauffement climatique. Des équations de régression généralisée servent à prévoir les impacts des changements climatiques sur l’alimentation en eau, en établissant une relation entre la température annuelle moyenne, les précipitations et le ruissellement. Dans le but d;améliorer ces prévisions, deux méthodes ont été étudiées.Dans la première, une analyse statistique des données enregistrées sur de courtes périodes est appliquée aux données relatives aux précipitations et aux températures. Les relations ainsi établies servent à prévoir les changements sous trois scénarios de réchauffement et une répartition probable des eaux de ruissellement est mise au point pour chaque scénario. Ces répartitions permettent, entre autres, de prévoir une situation de faible ruissellement une fois tous les dix ans. Une telle analyse est cruciale pour les gestionnaires de l’eau qui doivent concevoir des réseaux en tenant compte des risques raisonnables de bris. Quant à seconde analyse, elle applique un modèle climatique et hydrologique à une période journalière afin d’établir une relation entre la répartition relative des températures et des précipitations au cours de l’automne, de l’hiver et du printemps. L’impact de chacune des ces relations sur le ruissellement printanier est aussi établi.