Linking streamflow drought to the occurrence of atmospheric circulation patterns

Abstract

The growing use of surface water resources calls for more intense research on low flow causes and characteristics. This paper presents an investigation linking regional streamflow drought to the occurrence of atmospheric circulation patterns (CPs). Streamflow drought events of 74 basins in southern Germany were determined using the threshold level approach. The regional classification of the basins through a cluster analysis of the drought series provided the basis for the definition of a regional drought index and the following investigation of the influence of CP occurrence on drought. Frequency cross-tabulation showed several high-pressure and anticyclonic CP types to be strongly associated with streamflow drought in southern Germany. The influence of these CPs on streamflow drought was quantified using a logistic regression model. The model results revealed important regional differences concerning the time lag of the drought response and the relevant CPs.

Résumé

L'accroissement de l'usage des eaux de surface exige de s'intéresser aux causes et aux caractéristiques des étiages. Cet exposé présente une analyse de l'influence des types de circulation atmosphérique (CPs) sur les étiages. Les périodes d'étiage de 74 bassins versants du sud de l'Allemagne ont été définies par un seuil de débit. Ces bassins versants ont été classifies selon leurs séries d'étiages. On a défini un indice régional de sécheresse, qui a été relié aux fréquences d'apparition des types de circulation atmosphérique. Pour toutes les régions les étiages ont pu être associés à des types de circulation atmosphériques caractéristiques, en particulier aux circulations atmosphériques de haute pression et de type anticyclonique. L'influence de ces types de circulation atmosphérique a finalement été analysé à l'aide d'un modèle de régression logistique calculant la probabilité d'un étiage en se basant sur l'histoire des circulations atmosphériques. La variabilité des délais entre les signaux atmosphériques de sécheresse et les étiages est essentiellement d'origine régionale.