Simulating long series of streamflow using data from an atmospheric model

Abstract

Studies using data from a general circulation model (GCM) and from numerical weather prediction models (NWP) as inputs to a hydrological model have produced useful results but were limited by the coarse resolution of the GCM data on the one hand and, on the other hand, by the relatively short period of high-resolution NWP data available. This paper describes an alternative approach using long-term (96 years) daily data from a high resolution atmospheric boundary layer model. The data from the atmospheric model were used as inputs to a daily distributed hydrological model of the Upper Columbia Basin in western Canada. The hydrological model was calibrated for five years and verified using streamflow and other data for a further 18 years. It was found that the hydrological model was able to simulate snowpack and streamflow data for the total period of 96 years of available atmospheric model output with good success. This method provides the opportunity for analysis of water resources systems under alternative climate and land-use scenarios.

Résumé

Les études utilisant les sorties de modèles de circulation générale (GCM) et de modèles de prévision numérique (NWP) comme entrées d'un modèle hydrologique ont produit de bons résultats mais elles se sont révélées limitées par la résolution des GCM d'une part, et par la courte durée des données des NWP d'autre part. Cette étude décrit une approche utilisant des données quotidiennes à long terme (96 années) produites par un modèle atmosphérique à haute résolution. Les résultats du modèle atmosphérique ont été utilisés comme entrées d'un modèle hydrologique journalier distribué du haut bassin de la rivière Columbia, situé à l'ouest du Canada. Le modèle hydrologique a été calé sur cinq ans et validé en utilisant dix-huit années de données hydrométriques et autres. On a constaté que le modèle hydrologique était capable de simuler de façon satisfaisante le manteau neigeux et les débits pour les 96 ans de données atmosphériques. Cette méthode ouvre la voie à des analyses des systèmes de ressources en eau selon différents scénarios d'évolution climatique et d'utilisation des sols.