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Modelling Climate Change Impacts on Spring Runoff for the Rocky Mountains of Montana and Alberta I: Model Development, Calibration and Historical Analysis

机译:模拟蒙大拿州和艾伯塔省落基山脉气候变化对春季径流的影响I:模型开发,校准和历史分析

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摘要

L'approvisionnement en eau provenant de la fonte des neiges en région montagneuse est une ressource importante dans les Grandes Plaines de l'Amérique du Nord. Les hydrologistes reconnaissent que les débits des cours d'eau pourraient être sensiblement réduits dans un climat plus chaud, avec un impact négatif sur l'approvisionnement en eau à l'échelle régionale. En général, il existe peu de données météorologiques disponibles dans les bassins hydrographiques alpins. Par conséquent, les modèles hydrologiques de distribution nivale en milieu alpin se limitent généralement à de petits bassins versants instrumentés. Ces modèles ne permettent pas de simuler les variations temporelles et l'ampleur des débits printaniers à une échelle spatiale suffisante pour la gestion des bassins hydrographiques. Dans cette étude, le modèle de microclimats simulés « SIMGRID » a été raffiné et appliqué à la simulation de l'équivalent en eau de la neige (EEN) et au débit mesuré du printemps dans la partie amont du bassin de la rivière St. Mary au Nord du Montana. Des relations entre l'altitude et les précipitations hivernales ont été dégagées à partir de données de relevés nivométriques. L'algorithme de bilan massique de l'EEN a été amélioré pour inclure l'effet des conditions de pluie sur neige et pour distinguer le ruissellement provenant de la fonte des neiges du ruissellement provenant des pluies. Une analyse de régression multiple a été utilisée pour relier les prévisions d'EEN et de ruissellement provenant des pluies au débit observé au printemps (Qs) à Babb, MT, pour la période 1961-1990. Le modèle SIMGRID raffiné a ensuite été appliqué à la période 1991-2004 pour simuler de façon adéquate le débit printanier (régression linéaire, r2 = 0,67). Le modèle SIMGRID raffiné permet de simuler le ruissellement printanier sur des terrains complexes peu instrumentés, à une échelle pertinente pour la gestion des ressources en eau. Cet article présente les résultats de la partie I d'une étude en deux parties, qui évalue les impacts du changement climatique sur le ruissellement printanier pour le bassin d'étude.%Water supply from mountain snowmelt is a key resource on the Great Plains. Hydrologists recognize that water yields could be significantly reduced in a warmer climate, with negative impacts upon regional water supplies. Weather data availability is usually sparse in alpine watersheds. Consequently, distributed alpine snow hydrology models are generally limited to small instrumented watersheds. Such models are unable to simulate the timing and magnitude of spring streamflow at a sufficient spatial scale for watershed management. In this study, the Simulated Grid microclimate model (SIMGRID) was refined and applied to the simulation of snowwater equivalent (SWE) and spring streamflow volume in the headwaters of the St. Mary basin of northern Montana. Relationships between winter precipitation and elevation were derived from snow survey data. The SWE mass balance algorithm was enhanced to include the effect of rain-on-snow conditions, and to differentiate between snowmelt and rainfall runoff. Multiple regression analysis was used to relate predicted SWE and rainfall runoff to observed stream discharge (Q_s) at Babb, MT, for the 1961-1990 period. The refined SIMGRID model was then applied to the 1991-2004 period, and accurately simulated spring discharge (linear regression, r2 = 0.67). The refined SIMGRID model is capable of simulating spring runoff in poorly-instrumented complex terrain, at a scale of relevance to water resource managers. This paper presents the results of Part I of a two-part study, which assesses the impacts of climate change on spring runoff for the study watershed.
机译:山区融雪的水供应是北美大平原的重要资源。水文学家认识到,在气候变暖的情况下,溪流流量可能会大大减少,这对区域供水有不利影响。一般来说,高山流域的气象数据很少。因此,高山环境中降雪分布的水文模型通常仅限于小型仪器化集水区。这些模型不允许在足以管理水文盆地的空间尺度上模拟时间变化和春季水流的大小。在这项研究中,模拟微气候模型“ SIMGRID”得到了完善,并被用于模拟雪水当量(EEN)和圣玛丽河流域上游部分的实测泉水流量。在蒙大拿州北部。海拔和冬季降水之间的关系是根据雪位数据确定的。 EEN质量平衡算法已得到改进,包括降雨对雪况的影响,并区分了融雪的径流和降雨的径流。使用多元回归分析将1961年至1990年期间NDE和降雨的径流预报与密歇根州巴巴的观测到的春季流量(Qs)联系起来。然后将改进的SIMGRID模型应用于1991-2004年,以充分模拟弹簧流量(线性回归,r2 = 0.67)。改进的SIMGRID模型以与水资源管理相关的规模模拟了复杂,仪器差的土地上的春季径流。本文介绍了一项由两部分组成的研究的第一部分的结果,该研究评估了气候变化对研究盆地春季径流的影响。%山融雪的水供应是大平原地区的重要资源。水文学家认识到,在气候变暖的情况下,水的产量可能会大大降低,这对区域水供应产生了负面影响。在高山流域中,天气数据的可用性通常很少。因此,分布式高山积雪水文模型通常仅限于小型仪器化集水区。这样的模型无法在足够的空间尺度上模拟流域的时间和规模。在这项研究中,改进了模拟网格微气候模型(SIMGRID),并将其用于模拟蒙大拿州北部圣玛丽盆地上游水域的雪水当量(SWE)和春季水流量。冬季降水和海拔之间的关系是从雪调查数据得出的。增强了SWE质量平衡算法,以包括雪天降雨条件的影响,并区分融雪和降雨径流。使用多元回归分析将1961-1990年期间预测的SWE和降雨径流量与在密西根州巴巴的观测到的溪流流量(Q_s)相关联。然后将改进的SIMGRID模型应用于1991-2004年期间,并精确模拟了弹簧流量(线性回归,r2 = 0.67)。改进后的SIMGRID模型能够模拟在仪表差的复杂地形中的春季径流,其规模与水资源管理者相关。本文介绍了一项由两部分组成的研究的第一部分的结果,该研究评估了该研究流域的气候变化对春季径流的影响。

著录项

  • 来源
    《Water News A propos de l'eau》 |2011年第1期|p.17-33|共17页
  • 作者单位

    Department of Geography, Water and Environmental Science Program, University of Lethbridge,4401 University Dr., Lethbridge, Alberta,T1K 3M4;

    Department of Geography, Water and Environmental Science Program, University of Lethbridge,4401 University Dr., Lethbridge, Alberta,T1K 3M4;

    Department of Geography, Water and Environmental Science Program, University of Lethbridge,4401 University Dr., Lethbridge, Alberta,T1K 3M4;

    Department of Geography, Water and Environmental Science Program, University of Lethbridge,4401 University Dr., Lethbridge, Alberta,T1K 3M4;

    Department of Geography, Water and Environmental Science Program, University of Lethbridge,4401 University Dr., Lethbridge, Alberta,T1K 3M4;

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