Modelling Streamflow in Present and Future Climates: Examples from the Georgia Basin, British Columbia

Abstract

The Georgia Basin is one of the most hydrologically complex areas of Canada. The form in which precipitation occurs in winter, either snow or rain, is the primary determinant of the hydrologic patterns of rivers. The region consists of mountains, valleys and plains, and has extensive variations in elevation. Variations in temperature and precipitation exert tremendous influence on the amount and form of water that reaches the land surface of the Georgia Basin. The amalgamation of the climatic and geographical factors creates homogenous zones in which distinctly different hydrological processes occur. Climate change could have major regional effects on temperature, precipitation, evapotranspiration and ultimately runoff. In previous work, zones of homogenous hydrologic processes in the Georgia Basin were delineated. In the present work, we used downscaled data from GCMs for future periods as inputs to a hydrologic model. These results are used to forecast the location of these zones in three periods in the 21st century. The results indicate important changes to the three hydrologic types found in the Georgia Basin: rainfall-driven streams demonstrate increased winter flows, snowmelt-driven streams demonstrate an increasingly early onset to spring snowmelt, and hybrid (mixed rain and snow) streams become increasingly rainfall driven. These large changes illustrate some of the impacts to which the Pacific Northwest may have to adapt in the near future.

Le bassin de Géorgie correspond à l’une des zones les plus complexes du Canada sur le plan hydrologique. La façon dont les précipitations se produisent en hiver, soit sous forme de neige, soit sous forme de pluie, constitue le principal facteur déterminant des tendances hydrologiques des rivières. La région consiste en des montagnes, des vallées et des plaines et présente des écarts considérables dans les altitudes. Les variations de température et de précipitations exercent une influence énorme sur la forme et la quantité d’eau qui atteint la surface des terres du bassin de Géorgie. La réunion des facteurs climatiques et géographiques donne lieu à des zones homogènes à l’intérieur desquelles des processus hydrologiques distinctement différents se produisent. Le changement climatique pourrait avoir des effets régionaux majeurs sur la température, les précipitations, l’évapotranspiration et à la limite le ruissellement. Dans des travaux antérieurs, on a délimité les zones de processus hydrologiques homogènes dans le bassin de Géorgie. Dans les travaux en cours, nous avons eu recours à des données à échelle réduite tirées du modèle de circulation générale pour les périodes futures comme données d’entrée pour un modèle hydrologique. Ces résultats servent à prédire l’emplacement de ces zones au cours de trois périodes à venir pendant le XXIe siècle. Les résultats indiquent les importants changements touchant les trois types hydrologiques qu’on trouve dans le bassin de Géorgie : les cours d’eau caractérisés par les précipitations présentent des débits hivernaux accrus, les cours d’eau caractérisés par la fonte des neiges présentent un début de plus en plus précoce de fonte des neiges au printemps et les cours d’eau hybrides (pluie et neige combinées) sont de plus en plus entraînés par les précipitations. Ces profonds changements illustrent certaines des conséquences auxquelles le nord-ouest du Pacifique devra sans doute s’adapter dans un avenir prochain.