Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Quản lý rủi ro khí hậu cho nguồn nước ở các vùng bán khô hạn
Tóm tắt
Nguồn thông tin về khí hậu thủy văn mới dựa trên các mô hình dự báo và dữ liệu quan trắc có tiềm năng lớn trong việc cải thiện quản lý tài nguyên nước ở các vùng bán khô hạn dễ bị hạn hán. Việc quản lý tốt hơn các rủi ro và cơ hội liên quan đến khí hậu yêu cầu cả phương pháp mới để phát triển dự báo các chỉ dẫn hạn hán và dòng chảy sông, cũng như các chiến lược tốt hơn để tích hợp những dự báo này vào các hệ thống quản lý hạn hán, dòng sông hoặc hồ chứa. Trong mỗi trường hợp, bối cảnh thể chế và chính sách hiện tại là điều quan trọng, khiến cho một phương pháp hợp tác với sự tham gia của các bên liên quan trở nên cần thiết. Bài báo này mô tả công việc đã được thực hiện tại IRI trong suốt một thập kỷ qua để phát triển các mô hình dự báo thủy văn thống kê và phân bổ nước cho các vùng bán khô hạn ở Đông Bắc Brazil ("Nordeste") và miền trung phía bắc Chile dựa trên dự báo khí hậu theo mùa. Tại cả hai địa điểm, các dự báo lượng mưa đã được điều chỉnh dựa trên các yếu tố dự đoán SST trễ hoặc dự báo lượng mưa GCM đều thể hiện khá cao. Dòng chảy tan tuyết vào mùa xuân - hè ở Chile cho thấy có thể dự đoán cao dựa trên ước lượng lượng mưa vào mùa đông trước đó, và có thể dự đoán ở mức độ trung bình lên đến 6 tháng trước thông qua các dự báo khí hậu. Các dự báo dòng chảy lịch sử tại đây khá hiệu quả trong việc dự đoán sự giảm sút quyền sử dụng nước trong những năm khô hạn. Đối với hồ chứa Oros đa năng ở Đông Bắc Brazil, các dự báo dòng chảy có tiềm năng lớn nhất để tối ưu hóa phân bổ nước trong các giai đoạn lưu lượng thấp nhiều năm, trong khi tiềm năng cao hơn đối với các hồ chứa nhỏ hơn, so với nhu cầu. Công việc này chứng minh giá trị tiềm năng của việc dự báo khí hậu theo mùa như một phần không thể tách rời trong hệ thống cảnh báo hạn hán sớm và hệ thống hỗ trợ quyết định phân bổ nước ở các vùng bán khô hạn. Khi nhu cầu nước của con người gia tăng theo thời gian, tiềm năng này chắc chắn sẽ tăng lên trong tương lai.
Từ khóa
#quản lý rủi ro khí hậu #tài nguyên nước #vùng bán khô hạn #dự báo khí hậu theo mùa #hệ thống hỗ trợ quyết định phân bổ nướcTài liệu tham khảo
Aceituno P: On the functioning of the Southern Oscillation in the South American sector. Part I: Surface climate. Mon Weather Rev 1988, 116: 505–524. 10.1175/1520-0493(1988)116<0505:OTFOTS>2.0.CO;2
Barnston AG, Li S, Mason SJ, DeWitt DG, Goddard L, Gong X: verification of the first 11 years of IRI’s seasonal climate forecasts. J Appl Meteorol Climatol 2009, 49(3):493–520. [http://dx.doi.org/10.1175/2009JAMC2325.1]
Barrett BS, Carrasco JF, Testino AP: Madden–Julian Oscillation (MJO) modulation of atmospheric circulation and Chilean winter precipitation. J Climate 2011, 25(5):1678–1688.
Broad K, Pfaff A, Taddei R, Sankarasubramanian A, Lall U, de Assis de Souza Filho F: Climate, stream flow prediction and water management in northeast Brazil: societal trends and forecast value. Climatic Change 2007, 84(2):217–239. [http://dx.doi.org/10.1007/s10584-007-9257-0] 10.1007/s10584-007-9257-0
Byun HR, Wilhite DA: Objective quantification of drought severity and duration. J Climate 1999, 12: 2747–2756. 10.1175/1520-0442(1999)012<2747:OQODSA>2.0.CO;2
Carrasco JF, Osorio R, Casassa G: Secular trend of the equilibrium-line altitude on the western side of the southern Andes, derived from radiosonde and surface observations. J Glaciology 2008, 54(186):538–550. 10.3189/002214308785837002
Challinor AJ, Wheeler TR, Craufurd PQ, Slingo JM, Grimes DIF: Design and optimisation of a large-area process-based model for annual crops. Agric Forest Meteorol 2004, 124(1–2):99–120. [http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168192304000085]
Charles SP, Bates BC, Hughes JP: A spatiotemporal model for downscaling precipitation occurrence and amounts. J Geophys Res–Atmospheres 1999, 104(D24):31657–31669. 10.1029/1999JD900119
Donoso G: Water markets: case study of Chile’s 1981 water code. Cienc Investig Agrar 2006, 33: 131–146.
Falvey M, Garreaud R: Wintertime precipitation episodes in central Chile: associated meteorological conditions and orographic influences. J Hydrometeor 2007, 8: 171–193. 10.1175/JHM562.1
Gangopadhyay S, Clark M, Rajagopalan B: Statistical downscaling using K-nearest neighbors. Water Resour Res 2005, 41: W02024,. doi:10.1029/2004WR003444
Garreaud R, Vuille M, Compagnucci R, Marengo J: Present-day South American climate. Palaeogeogr Palaeocl 2009, 281: 180–195. 10.1016/j.palaeo.2007.10.032
Guttman N: Comparing the palmer drought index and the standardized precipitation index. J Amer Water Resour Assoc 1998, 34: 113–121. 10.1111/j.1752-1688.1998.tb05964.x
Hansen JW, Challinor A, Ines A, Wheeler T, Moron V: Translating climate forecasts into agricultural terms: advances and challenges. Climate Res 2006, 33: 27–41.
Hastenrath S, Heller L: Dynamics of climatic hazards in Northeast Brazil. Quart J R Meteor Soc 1977, 103(435):77–92. 10.1002/qj.49710343505
Hughes JP, Guttorp P: A class of stochastic models for relating synoptic atmospheric patterns to regional hydrologic phenomena. Water Resour Res 1994, 30: 1535–1546. 10.1029/93WR02983
Kwon HH, de Assis de SouzaFilho F, Block P, Sun L, Lall U, Reis DS: Uncertainty assessment of hydrologic and climate forecast models in Northeastern Brazil. Hydrological Process 2012, 26(25):3875–3885. [http://dx.doi.org/10.1002/hyp.8433] 10.1002/hyp.8433
Lall U: Yield model for screening surface-water and groundwater development. J Water Resour Plann Manage 1995, 121: 9–22. 10.1061/(ASCE)0733-9496(1995)121:1(9)
Lall U, Miller C: An optimization model for multi-purpose, multi-reservoir screening, with explicit yield reliability consideration. Water Resour Res 1988, 24(7):953–968. 10.1029/WR024i007p00953
Montecinos A, Aceituno P: Seasonality of the ENSO-related rainfall variability in central Chile and associated circulation anomalies. J Climate 2003, 16: 281–296. 10.1175/1520-0442(2003)016<0281:SOTERR>2.0.CO;2
Moron V, Robertson AW, Ward MN: Seasonal predictability and spatial coherence of rainfall characteristics in the tropical setting of Senegal. Mon Weather Rev 2006, 134(11):2148–2148.
Moron V, Robertson AW, Ward MN, Camberlin P: Spatial coherence of tropical rainfall at the regional scale. J Climate 2007, 20(21):5244–5263. 10.1175/2007JCLI1623.1
Moron V, Robertson AW, Ward MN, Ndiaye O: Weather types and rainfall over Senegal. Part II: downscaling of GCM simulations. J Climate 2008, 21: 288–307. 10.1175/2007JCLI1624.1
Moura AD, Shukla J: On the dynamics of droughts in Northeast Brazil – observations, theory and numerical experiments with a general-circulation model. J Atmos Sci 1981, 38(12):2653–2657. 10.1175/1520-0469(1981)038<2653:OTDODI>2.0.CO;2
Nobre P, Shukla J: Variations of sea surface temperature, wind stress, and rainfall over the tropical Atlantic and South America. J Climate 1996, 9(10):2464–2479. 10.1175/1520-0442(1996)009<2464:VOSSTW>2.0.CO;2
Nuñez JH, Verbist K, Wallis J, Schaeffer M, Morales L, Cornelis W: Regional frequency analysis for mapping drought events in north-central Chile. J Hydrol 2011, 405: 352–366. 10.1016/j.jhydrol.2011.05.035
Orphanopoulos D, Verbist K, Chavez A, Soto G: Water use efficiency in an arid watershed: a case study. Sci Cold Arid Regions 2013, 5: 16–26.
Quintana JM, Aceituno P: Changes in the rainfall regime along the extratropical west coast of South America (Chile). 2012. 30–43S. Atmosfera 25:1–22
Rajagopalan B, Lall U: A k-nearest-neighbor simulator for daily precipitation and other weather variables. Water Resour Res 1999, 35: 3089–3102. 10.1029/1999WR900028
Robertson AW, Mechoso CR: Circulation regimes and low-frequency oscillations in the South Pacific sector. Mon Weather Rev 2003, 131(8):1566–1576. 10.1175//2548.1
Robertson AW, Kirshner S, Smyth P: Downscaling of daily rainfall occurrence over Northeast Brazil using a hidden Markov model. J Climate 2004, 17: 4407–4424. 10.1175/JCLI-3216.1
Robertson AW, Kirshner S, Smyth P, Charles SP, Bates BC: Subseasonal-to-interdecadal variability of the Australian monsoon over North Queensland. Quart J R Meteor Soc 2006, 132: 519–542. 10.1256/qj.05.75
Robertson AW, Moron V, Swarinoto Y: Seasonal predictability of daily rainfall statistics over Indramayu district, Indonesia. Int J Climatol 2009, 29: 1449–1462. 10.1002/joc.1816
Robertson AW, Qian JH, Tippett MK, Moron V: Downscaling of seasonal rainfall over the Philippines: Dynamical vs. statistical approaches. Mon Wea Rev 2011, 140: 1204–1218.
Saha S, Nadiga S, Thiaw C, Wang J, Wang W, Zhang Q, Van den Dool HM, Pan HL, Moorthi S, Behringer D, Stokes D, Peña M, Lord S, White G, Ebisuzaki W, Peng P, Xie P: The NCEP climate forecast system. J Climate 2006, 19(15):3483–3517. 10.1175/JCLI3812.1
Sankarasubramanian A, Lall U, de Souza Filho F, Sharma A: Improved water allocation utilizing probabilistic climate forecasts: short term water contracts in a risk management framework. Water Resour Res 2009a.,45(W11409)
Sankarasubramanian A, Lall U, Devineni N, Espunevea S: Utility of operational streamflow forecasts in improving within-season reservoir operation. J Appl Meteor Climatol 2009b, 48(7):1464–1482. 10.1175/2009JAMC2122.1
Solomon S, Qin D, Manning M, Chen Z, Marquis M, Averyt K, Tignor M, Miller H (Eds): Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA: Cambridge University Press; 2007.
Souza Filho FA, Lall U, Water Resour Res: Seasonal to interannual ensemble streamflow forecasts for Ceara, Brazil: Applications of a multivariate, semiparametric algorithm. 2003, 1307.http://dx.doi.org/10.1029/2002WR001373
Tippett MK, Barlow M, Lyon B: Statistical correction of Central Southwest Asia winter precipitation simulations. Internat J Climatol 2003, 23: 1421–1433. 10.1002/joc.947
Verbist K, Robertson AW, Cornelis WM, Gabriels D: Seasonal predictability of daily rainfall characteristics in central-northern Chile for dry-land management. J Appl Meteorol Climatol 2010, 49: 1938–1955. 10.1175/2010JAMC2372.1
Wolter K, Timlin M: Measuring the strength of ENSO - how does 1997/98 rank? Weather 1998, 53: 315–324. 10.1002/j.1477-8696.1998.tb06408.x
Wood A, Maurer E, Kumar A, Lettenmaier D: Long-range experimental hydrologic forecasting for the eastern United States. J Geophys Res 2002, 107(D20):4429,. doi:10.1029/2001JD000659
Young G, Zavala H, Wandel J, Smit B, Salas S, Jimenez E, Fiebig M, Espinoza R, Diaz H, Cepeda J: Vulnerability and adaptation in a dryland community of the Elqui Valley. Climatic Change 2010, 98: 245–276. 10.1007/s10584-009-9665-4