Změna vodnosti povodí Hačky s ohledem na předpokládanou změnu klimatu

Vojtěch Moravec

Master's thesis

The assessment of change in the water balance of Hačka catchment due to the climate change

Abstract:

V předkládané práci jsou uvedeny výsledky analýzy změn odtoků a základních meteorologických veličin v povodí Hačky během pozorovaného období 1962-2015. Dále jsou v práci uvedeny výsledky modelování změny hydrologické bilance v důsledku změny klimatu mezi časovými obdobími 1984-2014 a 2035-2065 a 2068-2098 podle tří regionálních klimatických modelů v povodí Hačky. Pro interpolaci srážkových úhrnů a průměrných teplot vzduchu byla využita metoda Thin Plate Spline. Pro správnou interpretaci pozorovaných průtokových řad neovlivněných vnější dotací byla využita modifikovaná varianta hydrologické analogie. Časové řady srážek a teploty ovlivněné změnou klimatu byly získány jednoduchou přírůstkovou metodou, tj. pozorované časové řady srážek a teploty byly opraveny pro každou simulaci pomoc přírůstkových faktorů tak, aby měsíční změny těchto veličin byly stejné jako podle uvažované simulace klimatického modelu. Hydrologická bilance byla modelována pomocí konceptuálního hydrologického modelu Bilan, kdy byl model nakalibrován na základě pozorovaných dat a identifikované parametry byly následně využity pro simulaci hydrologické bilance pro řady ovlivněné klimatickou změnou. Tímto postupem byl zjištěn nárůst průměrné roční teploty dle použitých modelů v průměru o 1.7 °C v prvním výhledovém období a o 2.8 °C v druhém období. Tyto změny povedou k časovému přerozdělení srážek během roku, nicméně roční úhrn srážek zůstane poměrně nezměněn (maximální změny -8.1 %; +9.3 %). Vlivem těchto změn je předpokládán pokles ročních odtoků z povodí v období 2035-2065 průměrně 5.7 %, maximálně 20.3 %. Podstatný pokles ročních odtoků je však předpokládán v období 2068-2098, průměrně 25.5 %, maximálně 45.9 %. Četnost výskytu období sucha se dle projekcí použitých modelů zvýší až dvojnásobně. Studie také prokázala podstatné změny uvnitř ročního hydrologického cyklu. Nárůst srážkové činnosti lze předpokládat v období od začátku podzimu do začátku léta s poměrně malým přírůstkem v zimním období a mírným poklesem na jaře. Navýšení srážkové činnosti bude doprovázeno nárůstem územního výparu, který bude zapříčiněn růstem teploty. V letním období lze očekávat pokles srážek spolu s poklesem odtoku. Vlivem rostoucí teploty je předpokládán posun doby tání sněhu z období března-dubna na období leden-únor, který zapříčiňuje nárůst odtoku v tomto období. Tyto poznatky lze v budoucnu uplatnit ve vodohospodářském plánování v povodí Hačky.

Abstract:

In the presented paper the changes in mean runoff, temperature and precipitation totals in an observed period 1962-2015 in the catchment river Hačka are assessed. The paper further presents the analysis of climate change impact on mean runoff between the periods 1984-2014 (control period) and 2035-2065 and 2068-2098 (scenario periods) using the projections of three regional climate model simulations. Thin Plate Spline interpolation was used to estimate basin precipitation and temperature. Modified hydrological analogy was used for precise quantification of naturalized runoff (i.e. not affected by water use). Climate change scenarios were derived using simple delta change approach, i.e. observed series of precipitation and temperature were adjusted in order to give the same changes between the control and scenario period as regional climate model simulations. Hydrological balance was modelled with a conceptual hydrological model Bilan. The parameters of the hydrological model were estimated using observed data. These parameters were subsequently used to derive discharge series under climate change conditions for each regional climate model simulation. Results showed a 1.7 °C average increase in mean annual temperature in the scenario period 2035-2065 and a 2.8 °C average increase in the scenario period 2068-2098. The seasonal cycle of precipitation in the scenario conditions is shifted, although mean annual precipitation totals remain practically unchanged (max changes -8.1 %; +9.3 %). The mean annual discharge decreases by 5.7% in average (most 20.3 %) in period 2035-2065 and a significant decrease of 25.5% in average (most 45.9 %) in annual mean discharge is expected in the period 2068-2098. Frequency of minimal runoff is expected to increase up to two times. Precipitation increase is expected from the beginning of the fall to the beginning of the summer, with a slight decrease in spring. Increase in precipitation is followed by evapotranspiration increase, caused by increase in temperature. Summer precipitation is expected to decrease as well as summer runoff. Due to the temperature increase, time shift of the snowmelt is expected from the periods between March-April to January-February. This will also affect the increase of the discharge in this period. This knowledge can be applied in water management planning in the future.

Keywords

ALADIN-CLIMATE/CZ, CLM_Q0, hydrologická analogie, hydrologická bilance, hydrologický model, klimatická změna, model Bilan, REMO_EH5, Thin Plate Spline

Keywords

ALADIN-CLIMATE/CZ, CLM_Q0, Bilan model, climate change, hydrological analogy, hydrological balance, hydrological model, REMO_EH5, Thin Plate Spline

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 19. 4. 2016

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Martin Hanel, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Master programme / field:
Landscape Engineering / Landscape Engineering