Verdens vannressurser: 1700-2100 Ingjerd Haddeland, NVE / Universitetet i Oslo
Innhold Bakgrunn Hvorfor, hva Metode Modell, data Resultater Konklusjoner
Innhold Bakgrunn Hvorfor, hva Metode Modell, data Resultater Konklusjoner
Innhold Bakgrunn Hvorfor, hva Metode Modell, data prosent 70 50 30 10 Resultater -10-30 Konklusjoner -50
Bakgrunn: Dyrka mark Prosent av totalt landareal: 1700 3 1992 14 Fraksjon dyrka mark 0.0 0.5 1.0 Ramankutty and Foley, Global Biogeochem. Cycles, 1999
Bakgrunn: Områder med jordbruksvanning Prosent irrigasjon >50 30-50 15-30 5-15 1-5 0.1-1 <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: 60-70 % of globale vannuttak (Shiklomanov, 1997) Økt evapotranspirasjon (Jackson: 60% of vannuttak)
Bakgrunn: Effekter av vegetasjonsendringer Bladarealindeks (LAI) => Evapotranspirasjon Evapotranspirasjon => Latent varmefluks => Bakketemperatur Nemani et al., J. Geophys. Res., 1996
Bakgrunn: Dammer/Magasin > 45 000 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, 2003. World Register of Dams 2003, International Commission on Large Dams (ICOLD), Paris, France. Vörösmarty et al. (1997, 2003)
Bakgrunn: Dammer/Magasin > 45 000 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 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 ICOLD, 2003. 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
Mål 15000 12000 9000 6000 3000 0 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
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
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
Modellutvikling: Irrigasjonsmodul Non irrigated Irrigated
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 ), 365 365 365 = min S i 1 S end + Qin day Qmin E res day day =i day = i +1 day = i
Studieområde og inndata Prosent irrigasjon >50 30-50 15-30 5-15 1-5 0.1-1 <1 Romlig oppløsning: 0.5 grader Tidsskritt: Døgn Inndata: Nåtidens nedbør, maks/min temperatur, vind HadCM3 og ECHAM5 scenarier 2071-2100 Arealbruksdata (vegetasjon, jord, topografi) Potensiell vegetasjon Dyrka mark 1700 1992 Irrigerte områder De største av de største dammene
Resultater: Q og ET Asia 108.00 117.00 105.00 113.00 1992 - naturlig 102.00 1992 - irrigasjon 1700 - vegetasjon 99.00 2085 - klima 96.00 93.00 98.00 100.00 102.00 104.00 Evapotranspirasjon (Prosent) 106.00 Avrenning (Prosent) Avrenning (Prosent) Nordamerika 109.00 1992 - naturlig 1992 - irrigasjon 105.00 1700 - vegetasjon 2085 - klima 101.00 97.00 93.00 98.00 100.00 102.00 104.00 106.00 Evapotranspirasjon (Prosent) 2085-klima: Gjennomsnittet av de hydrologiske resultatene, gitt simuleringer med HadCM3og ECHAM5, a1b og b1 (2071-2100) 108.00
Resultater: Vannføring Dam Percent irrigated areas >50 30-50 15-30 5-15 1-5 0.1-1 <0.1 75 a) km3month-1 60 228 30 152 fraction 1) 1700: No reservoirs, no irrigation 2) 1950: Reservoirs and irrigation 76 Eastern Pacific (S) 1.2 b) 304 45 15 3) 1992: Reservoirs and irrigation Western Pacific (S) 1.2 1.0 1.0 0.8 0.8 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
Resultater: Vannføring 15000 1) Columbia, 2) Colorado og 3) Missouri m3s-1 12000 9000 6000 3000 Columbia, The Dalles 0 JFMAMJJASOND 2100 m3s-1 1680 1260 840 420 Colorado, Glen Canyon 0 JFMAMJJASOND 6200 m3s-1 4960 3720 2480 1240 Missouri, Hermann 0 JFMAMJJASOND Naturalized streamflow Simulated, no reservoirs, no irrigation Observed streamflow Simulated, reservoirs and irrigation Percent irrigated areas >50 30-50 15-30 5-15 1-5 0.1-1 <1 Dam
Resultater: Vannforbruk, irrigasjon 10000 1000 km3/year Baseline (CRU) HadCM3_a1b 100 HadCM3_b1 Echam5_a1b Echam5_b1 10 1 Asia Australia Europe Namerica Polar Samerica Africa World
Simulert (km3year-1) Resultater: Vannforbruk, irrigasjon 300 200 a) Pakistan India 40 30 20 50 b) 40 Iran Thailand c) California 30 Florida 20 China Texas 10 10 Former USSR Indonesia Nebraska 0 0 0 0 100 200 300 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 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.
Resultater: Vannforbruk, irrigasjon
Resultater: Vannforbruk, irrigasjon Dagens vannforbruk: Tilleggsforbruk, 2085: (ECHAM, a1b)
Resultater: Vannføring Huang He, Kina
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?
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), 210-223 Haddeland, I., T. Skaugen, and D.P. Lettenmaier, 2006, Anthropogenic impacts on continental surface water fluxes, Geophysical Research Letters, 33, L08406, doi:10.1029/2006gl026047 Haddeland, I., T. Skaugen, and D.P. Lettenmaier, 2007, Hydrologic effects of land and water management in North America and Asia: 1700-1992, Hydrology and Earth System Sciences, 11(2), 1035-1045