Ingjerd Haddeland, NVE / Universitetet i Oslo

Transkript

1 Verdens vannressurser: Ingjerd Haddeland, NVE / Universitetet i Oslo

2 Innhold Bakgrunn Hvorfor, hva Metode Modell, data Resultater Konklusjoner

3 Innhold Bakgrunn Hvorfor, hva Metode Modell, data Resultater Konklusjoner

4 Innhold Bakgrunn Hvorfor, hva Metode Modell, data prosent Resultater Konklusjoner -50

5 Bakgrunn: Dyrka mark Prosent av totalt landareal: Fraksjon dyrka mark Ramankutty and Foley, Global Biogeochem. Cycles, 1999

6 Bakgrunn: Områder med jordbruksvanning Prosent irrigasjon > <1 Siebert et al., 2005, Global map of irrigated areas version 3, Institute of Physical Geography, University of Frankfurt, Germany / Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome, Italy Irrigerte områder, globalt: 2.8*106 km2 2% av globalt landareal Hvor de irrigerte områdene er: Asia: 68% Amerika: 16% Kina, India, USA: 47% Irrigasjon: % of globale vannuttak (Shiklomanov, 1997) Økt evapotranspirasjon (Jackson: 60% of vannuttak)

7 Bakgrunn: Effekter av vegetasjonsendringer Bladarealindeks (LAI) => Evapotranspirasjon Evapotranspirasjon => Latent varmefluks => Bakketemperatur Nemani et al., J. Geophys. Res., 1996

8 Bakgrunn: Dammer/Magasin > store dammer Magasinkapasitet: 6600 km3, eller 15% av årlig avløp fra kontinentene De største av de største: 70% av volumet i World Register of Dams ICOLD, World Register of Dams 2003, International Commission on Large Dams (ICOLD), Paris, France. Vörösmarty et al. (1997, 2003)

9 Bakgrunn: Dammer/Magasin > store dammer Magasinkapasitet: 6600 km3, eller 15% av årlig avløp fra kontinentene De største av de største: 70% av volumet i World Register of Dams Fraction of all dams Main purpose of dam Irr i ga tio n Fl oo d H yd r Fi o sh in N g av ig R atio ec n r W eat i at er on su p U ply nk no w n ICOLD, World Register of Dams 2003, International Commission on Large Dams (ICOLD), Paris, France. Vörösmarty et al. (1997, 2003) Irrigation Flood Hydro Fishing Navigation Recreation Water supply Unknown

10 Mål m3s-1 1. Inkludere en irrigasjonsmodul og en dammodul i en hydrologisk modell. 4. Analysere effekten av irrigasjon og store magasin, samt effekten av historiske vegetasjonsendringer og framtidige klimaendringer. J F M A M J J A S O N D Naturlig Observert

11 Metode Makroskala hydrologisk modell VIC (Variable Infiltration Capacity) Oppløsning Rom: 0.5 grader Tid: Døgn Modellutvikling Irrigasjonsmodul: VIC. Kun uttak av overflatevann Magasinmodul: Rutingmodell Modellsimuleringer Med og uten irrigasjon og dammer Dagens og historisk vegetasjon Dagens og framtidas klima

12 Metode Makroskala hydrologisk modell VIC (Variable Infiltration Capacity) Oppløsning Rom: 0.5 grader Tid: Døgn Modellutvikling Irrigasjonsmodul: VIC. Kun uttak av overflatevann Magasinmodul: Rutingmodell Modellsimuleringer Med og uten irrigasjon og dammer Dagens og historisk vegetasjon Dagens og framtidas klima

13 Modellutvikling: Irrigasjonsmodul Non irrigated Irrigated

14 Modellutvikling: Magasinmodul 1st prioritet: Irrigasjon 2nd prioritet: Flomkontroll 3rd prioritet: Vannkraftproduksjon Qmin i = 7Q10 River Non-irrigated part of grid cell Irrigated part of grid cell Reservoir Dam Water withdrawal point Water withdrawn from local river Water withdrawn from reservoir Qmax i ( S i 1 + Qin i ), = min S i 1 S end + Qin day Qmin E res day day =i day = i +1 day = i

15 Studieområde og inndata Prosent irrigasjon > <1 Romlig oppløsning: 0.5 grader Tidsskritt: Døgn Inndata: Nåtidens nedbør, maks/min temperatur, vind HadCM3 og ECHAM5 scenarier Arealbruksdata (vegetasjon, jord, topografi) Potensiell vegetasjon Dyrka mark Irrigerte områder De største av de største dammene

16 Resultater: Q og ET Asia naturlig irrigasjon vegetasjon klima Evapotranspirasjon (Prosent) Avrenning (Prosent) Avrenning (Prosent) Nordamerika naturlig irrigasjon vegetasjon klima Evapotranspirasjon (Prosent) 2085-klima: Gjennomsnittet av de hydrologiske resultatene, gitt simuleringer med HadCM3og ECHAM5, a1b og b1 ( )

17 Resultater: Vannføring Dam Percent irrigated areas > < a) km3month fraction 1) 1700: No reservoirs, no irrigation 2) 1950: Reservoirs and irrigation 76 Eastern Pacific (S) 1.2 b) ) 1992: Reservoirs and irrigation Western Pacific (S) J a) b) 380 M M J S N 4) 1992: No reservoirs, no irrigation J M M J S N Eastern Pacific (S): Rivers draining Western USA and Mexico to the Pacific Oceean, Western Pacific (S): Rivers draining South East Asia to the Pacific Ocean

18 Resultater: Vannføring ) Columbia, 2) Colorado og 3) Missouri m3s Columbia, The Dalles 0 JFMAMJJASOND 2100 m3s Colorado, Glen Canyon 0 JFMAMJJASOND 6200 m3s Missouri, Hermann 0 JFMAMJJASOND Naturalized streamflow Simulated, no reservoirs, no irrigation Observed streamflow Simulated, reservoirs and irrigation Percent irrigated areas > <1 Dam

19 Resultater: Vannforbruk, irrigasjon km3/year Baseline (CRU) HadCM3_a1b 100 HadCM3_b1 Echam5_a1b Echam5_b Asia Australia Europe Namerica Polar Samerica Africa World

20 Simulert (km3year-1) Resultater: Vannforbruk, irrigasjon a) Pakistan India b) 40 Iran Thailand c) California 30 Florida 20 China Texas Former USSR Indonesia Nebraska Rapportert (km3year-1) Rapportert (km3year-1) Rapportert (km3year-1) 100 a) Mean annual simulated and reported irrigation water requirements for countries in Asia. b) The lower values shown in b). c) Mean annual simulated irrigation water requirements (+) and simulated irrigation water use (o) compared to reported irrigation water use in the USA.

21 Resultater: Vannforbruk, irrigasjon

22 Resultater: Vannforbruk, irrigasjon Dagens vannforbruk: Tilleggsforbruk, 2085: (ECHAM, a1b)

23 Resultater: Vannføring Huang He, Kina

24 Konklusjoner Effekten av arealbruksendringer (til dyrka mark) de siste 300 år (Q og ET ) er, på kontinental skala, til en viss grad oppveid av jordbruksvanning. Magasinering av vann har til dels store effekter på vannføring. Store variasjoner i rom og tid. Mer vann i framtida?

25 Takk for meg, takk til, og referanser Takk til: PhD veiledere Thomas Skaugen, Universitetet i Oslo (Institutt for geofag) Dennis P. Lettenmaier, University of Washington Global Water System Project Joe Alcamo, Universität Kassel Referanser: Haddeland, I., D.P. Lettenmaier, and T. Skaugen, 2006, Effects of irrigation on the water and energy balances of the Colorado and Mekong River basins, Journal of Hydrology, 324(1-4), Haddeland, I., T. Skaugen, and D.P. Lettenmaier, 2006, Anthropogenic impacts on continental surface water fluxes, Geophysical Research Letters, 33, L08406, doi: /2006gl Haddeland, I., T. Skaugen, and D.P. Lettenmaier, 2007, Hydrologic effects of land and water management in North America and Asia: , Hydrology and Earth System Sciences, 11(2),