Climate Change Impacts in the Elbow River Watershed

Abstract

The Elbow River Watershed originates in the foothills of the Rocky Mountains and is a primary source of water for the City of Calgary. Consequently, the long-term protection and investment of this resource is a primary interest to the City of Calgary. While droughts and water shortages are a serious concern to Albertans, spring freshet flooding may lead to enormous costs virtually overnight. The impacts of climate change on spring flooding in the Elbow River Watershed were determined using both a statistical analysis of historical hydro-climatological data and a modelling analysis using the Canadian Regional Climate Model (CRCM) forcing to the SSARR Watershed model, which is used by Alberta Environment for flood forecasting. Statistical analyses revealed that there were significantly increasing trends in annual mean temperature in the eastern most part of the watershed (+0.007°C/yr) caused by significant trends during February and March only. Significantly increasing trends in annual mean temperature in the western portion of the watershed were also observed (+0.056°C/yr) and were primarily due to increases in January, March, April, July and August. There were no demonstrated trends in total annual precipitation but significant decreases in snowfall were observed in the eastern portion of the watershed. Conversely, increases in snowfall were observed in the western portion near the foothills. No significant trends were observed in discharges within this watershed. Modelling spring freshet flooding using the SSARR and CRCM models showed that spring time flooding due to expected increases in precipitation during the month of May can nearly double flood peaks.

Le bassin de la rivière Elbow prend naissance dans les contreforts des Rocheuses et constitue la principale source d'eau pour la ville de Calgary. Par conséquent, la protection à long terme de cette ressource ainsi que les investissements qui la concernent revêtent un intérêt prioritaire pour la ville de Calgary. Bien que les sécheresses et les pénuries d'eau représentent une sérieuse préoccupation pour les Albertains, les crues nivales de printemps peuvent entraîner des coûts énormes presque du jour au lendemain. Les incidences du changement climatique sur les crues printanières dans le bassin de la rivière Elbow ont été déterminées à la fois au moyen d'une analyse statistique de données hydroclimatologiques historiques et d'une analyse faisant appel au Modèle régional canadien du climat (MRCC) avec forçage du modèle informatisé de bassin SSARR, dont se sert Environnement Alberta pour la prévision des crues. Les analyses statistiques ont révélé d'importantes tendances à la hausse de la température moyenne annuelle dans la partie la plus à l'est du bassin hydrographique (+0,007 °C / an), provoquées par des tendances importantes au cours des mois de février et de mars seulement. D'importantes tendances à la hausse de la température moyenne annuelle dans la partie ouest du bassin ont également été observées (+0,056 °C / an) et étaient principalement attribuables à des hausses survenues en janvier, mars, avril, juillet et août. Aucune tendance n'a pu être dégagée pour ce qui est de la précipitation annuelle totale, bien que l'on ait observé des diminutions considérables des chutes de neige dans la partie est du bassin. Réciproquement, des augmentations des chutes de neige ont été observées dans la partie ouest près des contreforts. Aucune tendance importante n'a été observée dans les débits d'eau à l'intérieur de ce bassin. La modélisation des crues printanières à l'aide des modèles SSARR et MRCC a révélé que les crues du printemps attribuables aux hausses prévues des précipitations au cours du mois de mai peuvent presque faire doubler les débits de pointe de crue.