Impacts of Changing Climatic Conditions in the Upper Thames River Basin

Abstract

This paper presents the application of the inverse approach in the study of high and low flows due to changing climatic conditions in the Upper Thames River basin, southwestern Ontario. The inverse approach is an alternative to statistical downscaling of global circulation model outputs, typically used in climate change studies. At the core of the inverse approach is a weather generator model that uses locally observed climate data, together with outputs from global circulation models, to generate an arbitrary long record of regional climatic conditions. A base case and two climate scenarios are produced by a weather generator, whose output is used as input into: (a) an event hydrologic model (for high flows); and (b) a continuous hydrologic model (for low flows). Changing hydrologic conditions are identified through frequency analysis for both flood and low flow hydrographs (obtained as outputs from hydrologic models). Changes in local water resources management practices, guidelines and design standards are recommended on the basis of the analysis of altered climates and their impacts on the hydrologic flow regime.

Le présent article décrit l'application de l'approche inverse dans l'étude des débits élevés et des basses eaux attribuables à des conditions climatiques changeantes dans le bassin de la rivière Upper Thames, dans le sud-ouest de l'Ontario. L'approche inverse constitue une solution de rechange aux méthodes statistiques de réduction d'échelle des données de sortie des modèles de circulation générale, dont on se sert habituellement pour les études sur le changement climatique. Au cœur de l'approche inverse se trouve un modèle générateur stochastique de conditions météorologiques qui fait appel à des données climatiques observées à l'échelle locale, combinées à des données de sortie des modèles de circulation générale, le tout visant à générer un dossier arbitrairement long de conditions climatiques régionales. Un scénario de référence et deux scénarios climatiques sont produits par un générateur stochastique de conditions météorologiques, dont les données de sortie servent de données d'entrée à (a) un modèle hydrologique de simulation des événements (pour les débits élevés) et à (b) un modèle hydrologique de simulation en continu (pour les basses eaux). Les conditions hydrologiques changeantes sont identifiées au moyen d'une analyse des fréquences à la fois pour les hydrogrammes de crue et de basses eaux (obtenus en tant que données de sortie à partir des modèles hydrologiques). Des changements touchant les normes de conception, les lignes directrices et les pratiques de gestion des ressources en eau locales sont recommandés à la lumière de l'analyse des climats perturbés et de leurs impacts sur le régime hydrologique.