Modelling historical and potential future climate impacts on Keremeos Creek, an Okanagan-Similkameen watershed, British Columbia, Canada: Part II. Forecasting change in farm-level greenhouse gas emissions

Abstract

This manuscript, Part II of a climate change impacts assessment series, describes changes in CO₂, CH₄, and N₂O emissions and soil carbon storage on a theoretical farm in the Keremeos Creek watershed under scenarios of historical and potential climate using Holos v3.0.3 greenhouse gas (GHG) emissions model. The GENerate Earth SYstems Science input (GENESYS) spatial hydro-meteorological model outputs from Part I, which represent future hydro-meteorological conditions in the watershed under the ensemble averages of 15 General Circulation Models (GCMs) for two Representative Concentration Pathways (RCP) scenarios (RCP 4.5 and RCP 8.5) and three time periods (2011–2040, 2041–2070, and 2071–2100) relative to the 1961–1990 base period, are adapted to provide Holos v3.0.3 inputs. Adapting the GENESYS output facilitated Holos v3.0.3 modelling of farm GHG emissions to determine whether the simulated farm with both beef and crop production becomes a carbon sink, or source. The result demonstrated that there may be reductions in emissions related to enteric CH₄, manure CH₄, manure direct N₂O, and indirect N₂O for different climate change scenarios and time periods. However, there may also be increases in crop direct N₂O and energy use CO₂ for the same scenarios. Furthermore, soil carbon storage under fruit tree orchards is expected to increase. According to this result, the simulated farm in the Keremeos Creek watershed is a carbon sink and the carbon capture projects an increase to higher levels, depending on different climate change scenarios and time periods. However, if the simulation is conducted without fruit tree orchards as a carbon sink, the simulated farm in the Keremeos Creek watershed is a carbon source and the carbon emissions will increase for different climate change scenarios and time periods. These results demonstrate the importance of woody crops as a mitigation option for reducing farm-level GHG emissions in future.

Résumé

Cet article constitue la deuxième partie d’une série d’évaluations du changement climatique et décrit des changements dans les émissions de CO₂, de CH₄, et de N₂O et dans la rétention de carbone sur une ferme théorique/virtuelle dans le bassin hydrographique de Keremeos Creek à partir de scénarios tirés de donnés climatiques historiques et potentielles et du modèle Holos v3.0.3 des émissions de gaz à effet de serre. Les données de Partie I, produites en utilisant le modèle spatial hydro-métérologique GENerate Earth SYstems Science Input (GENESYS) qui représente des conditions hydro-métérologiques futures dans le bassin dans le cadre de l’ensemble des moyennes de 15 General Circulation Models (GCMs) pour deux scenarios Representative Concentration Pathways (RCP) (RCP 4.5 and RCP 8.5) et trois durées (2011–2040, 2041–2070, and 2071–2100), compare à la période de base 1961-1990 ont été adaptées pour les données Holos v3.0.3. L’adaptation des résultats du GENESYS a facilité la modélisation Holos v3.0.3 des émissions de gaz à effet de serre pour déterminer si la ferme virtuelle avec une production végétale et de viande bovine devient un puit de carbone ou une source de carbone. Les résultats ont démontré qu’il peut y avoir des réductions dans les émissions rattachées au CH₄ entérique, au fumier CH₄, au fumier direct N₂O, et indirect N₂O pour des scenarios de changement climatique et des durées différents. Cependant, il peut aussi y avoir des augmentations dans la production végétale directe N₂O et la consumation énergétique CO₂ pour les mêmes scénarios. Qui plus est, on s’attend à ce que la rétention de carbone du sol sous les vergers d’arbres fruitiers augmente. Selon ces résultats, la ferme virtuelle dans le bassin hydrographique de Keremeos Creek constitue un puit de carbone. La capture du carbone prévoit une augmentation à des niveaux supérieurs, selon les scénarios de changement climatique et des durées différents. Toutefois, si la simulation se fait sans les vergers d’arbres fruitier comme puit de carbone, la ferme virtuelle dans le bassin hydrographique de Keremeos Creek devient une source de carbone. Les émissions de carbone augmenteront pour les scénarios de changement climatique et les durées différents. Ces résultats démontrent l’importance de cultures ligneuses comme mesures de mitigation dans la réduction à l’avenir des émissions de gaz à effet de serre au niveau de la ferme.

Keywords:

• GHG emissions
• climate change
• agriculture
• GENESYS model
• Holos v3.0.3 model

Acknowledgments

Thank you to the University of Lethbridge, the Mitacs Program (Canada), in cooperation with NOVUS Environmental, Guelph, Ontario, Elk River Alliance, and Stantec Consulting Ltd. This research would not have been possible without the financial support provided by them. Special thanks to Aklilu Alemu, Shannan Little, Sarah Pogue, Marcos Cordeiro, Henry Janzen, and Candace Vanin for their help with this research.

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the authors.