Hiệu suất của hồ chứa và quản lý động dưới các giả định hợp lý về khí hậu trong tương lai từ mùa đến thập kỷ

Climatic Change - Tập 118 - Trang 307-320 - 2012
M. Neil Ward1, Casey M. Brown2, Kye M. Baroang3, Yasir H. Kaheil4
1Independent Scholar, Basking Ridge, USA
2Department of Civil and Environmental Engineering, University of Massachusetts, Amherst, USA
3Earth Institute at Columbia University, New York, USA
4Risk Management Solutions, Newark, USA

Tóm tắt

Một quy trình phân tích được phát triển để khám phá độ tin cậy và năng suất tổng thể của quản lý hồ chứa dưới các giả định hợp lý về biến động và biến đổi khí hậu. Kết quả được trình bày dựa trên một phiên bản kiểu mẫu của mô hình quản lý hồ chứa đa mục đích đã được điều chỉnh từ đập Angat, Philippines. Phân tích tập trung vào tháng Mười đến tháng Ba, trong đó dòng chảy khí hậu giảm xuống khi mùa khô đến, và việc quản lý hồ chứa trở nên quan trọng và thách thức. Dòng chảy được giả định là bị ảnh hưởng bởi các biến động khí hậu đại diện cho biến đổi giữa các năm (nhiễu trắng), biến động theo thập kỷ đến đa thập kỷ (MDV, ở đây được đại diện bởi một quá trình tự hồi quy ngẫu nhiên) và biến đổi toàn cầu (GC), ở đây được đại diện bởi một xu hướng tuyến tính hệ thống trong tổng dòng chảy theo mùa trong giai đoạn mô phỏng từ 2008 đến 2047. Các mô phỏng ngẫu nhiên (Monte Carlo) được thực hiện để khám phá hiệu suất của hồ chứa. Theo cách này, độ tin cậy của hồ chứa và rủi ro thiếu nước kéo dài cực đoan được đánh giá trong sự hiện diện của các kết hợp và cường độ khác nhau của GC và MDV. Hiệu quả của quản lý động sau đó được khám phá như một phương pháp thích ứng với biến đổi khí hậu có thể, tập trung vào hiệu suất của hồ chứa trong sự hiện diện của xu hướng giảm 20% của dòng chảy. Trong những thí nghiệm quản lý động này, phân bổ nước từ tháng Mười đến tháng Ba mỗi năm được điều chỉnh dựa trên dự báo theo mùa và các điều kiện khí hậu cập nhật. Các kết quả cho thấy rằng trong thời gian gần, MDV có thể quan trọng như GC trong tác động đối với loại vấn đề liên quan đến khí hậu này. Các kết quả cũng cho thấy cách mà quản lý động có thể giảm thiểu các tác động. Tổng thể, loại phân tích này có thể cung cấp hướng dẫn về những lợi ích và rủi ro dự kiến của các chiến lược quản lý khác nhau và các kịch bản khí hậu.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Akhtar M (1998) Rainfall variability and desertification. In Servat E, Hughes D, Fritsch J-M, Hulme M (eds) Water resources variability in Africa during the XXth century, IAHS, pp357-366 Arguez A, Vose RS (2011) The definition of the standard WMO climate normal – the key to deriving alternative climate normals. Bull Am Meteororol Soc 92:699–704 Barrett CB et al (2007) Poverty traps and climate risk: limitations and opportunities of index-based risk financing. IRI Technical Report 07–02:53 Brown C, Carriquiry M (2007) Managing hydroclimatic risk with option contracts and reservoir index insurance. Water Resour Res 43:W11423. doi:10.1029/2007WR006093 Brown C, Conrad E, Sankarasubramanian A, Someshwar S, Elazegui D (2009) The use of seasonal climate forecasts within a shared reservoir system: The case of Angat reservoir, the Philippines. In Ludwig F, Kabat P, van Schaik H, van der Valk M(eds) Climate change adaptation in the water sector. Earthscan, pp249-264 Carter MR, Little PD, Mogues T, Negatu W (2007) Poverty traps and natural disasters in Ethiopia and Honduras. World Dev 35:835–856 Dessai SM, Hulme M, Lempert R, Pielke Jr R (2009) Climate prediction: a limit to adaptation? In: Adger WN, Lorenzoni I, O’Brien KL (eds) Adapting to climate change: thresholds, values, governance. Cambridge University Press, pp64–78 Feldman DL, Ingram HM (2009) Making science useful to decision makers: climate forecasts, water management, and knowledge networks. Weather Clim Soc 1:9–21 Groves DG, Knopman R, Lempert RJ, Berry SH, Wainfan L (2008) Presenting uncertainty about climate change to water-resource managers. RAND TR-505-NSF, RAND Corporation, Santa Monica Hamlet AF, Lettenmaier DP (1999) Columbia River streamflow forecasting based on ENSO and PDO climate signals. Am Soc Civil Eng 25:333–341 Hashimoto T, Loucks DP, Stedinger JR (1982) Reliability, resiliency and vulnerability criteria for water resources system performance evaluation. Water Resour Res 18:14–20 Klopper E, Vogel CH, Landman WA (2006) Seasonal climate forecasts – potential agricultural-risk management tools? Clim Chang 76:73–90 Lall U, Mann M (1995) The Great Salt Lake: a barometer of low-frequency climatic variability. Water Resour Res 31:2503–2515 Lemos MC, Finan TJ, Fox RW, Nelson DR, Tucker J (2002) The use of seasonal climate forecasting in policymaking: lesson from Northeast Brazil. Clim Chang 55:479–507 Lempert RJ, Collins MT (2007) Managing the risk of uncertain threshold responses: comparison of robust, optimum, and precautionary approaches. Risk Anal 27:1009–1026 Lempert RJ, Groves DG, Popper SW, Bankes SC (2006) A general, analytic method for generating robust strategies and narrative scenarios. Manag Sci 52:514–528 Livezey RE, Vinnikov KY, Timofeyava MM, Tinker R, van den Dool HM (2007) Estimation and extrapolation of climate normals and climatic trends. J Appl Meteorol Clim 46:1759–1776 Lyon B, Camargo SJ (2009) The seasonally-varying influence of ENSO on rainfall and tropical cyclone activity in the Philippines. Clim Dyn 32:125–141 Mastrandrea MD, Heller NE, Root TL, Schneider SH (2010) Bridging the gap: linking climate–impacts research with adaptation planning and management. Clim Change 100:87–101 Meehl GA, Teng H, Branstator G (2006) Future changes of El Niño in two global coupled climate models. Clim Dyn 26:549–566 Meehl GA et al (2009) Decadal prediction: can it be skillful? Bull Am Meteororol Soc 90:1467–1485 Meinke H, Stone RC (2005) Seasonal and inter-annual climate forecasting: the new tool for increasing preparedness to climate variability and change in agricultural planning and operations. Clim Chang 70:221–253 Pagano TC, Garen DC (2006) Integration of climate information and forecasts into western US water supply forecasts. In: Garbrecht JD, Piechota TC (eds) Climate Variations, Climate Change, and Water Resources Engineering. American Society of Civil Engineers, pp86–103 Rayner S, Lach D, Ingram H (2005) Weather forecasts are for wimps: why water resource managers do not use climate forecasts. Clim Chang 69:197–227 Sankarasubramanian A, Lall U, Devineni N, Espinueva S (2009) The role of monthly updated climate forecasts in improving intraseasonal water allocation. J Appl Meteorol Clim 48:1464–1482 Siebert A, Ward MN (2011) Future occurrence of threshold-crossing seasonal rainfall totals: methodology and application to sites in Africa. J Appl Meteorol Clim 50:560–578 Solomon S et al (2007) Climate change 2007: the physical basis. Cambridge University Press Solomon A et al (2011) Distinguishing the roles of natural and anthropogenically forced decadal climate variability: implications for prediction. Bull Am Meteororol Soc 92:141–156 Someshwar S (2008) Adaptation as climate smart development. Development 51:366–374 Sterl A, van Oldenborgh GJ, Hazeleger W, Burgers G (2007) On the robustness of ENSO teleconnections. Clim Dyn 29:469–485 UNDP (2002) A climate risk management approach to disaster reduction and adaptation to climate change. Report of UNDP Expert Group Meeting: Integrating Disaster Reduction with Adaptation to Climate Change, Havana UNEP (2007) Natural disasters and desertification. In: Sudan post-conflict environment assessment. UNEP, Nairobi, Kenya, pp58–69 Ward MN (1998) Diagnosis and short-lead time prediction of Summer rainfall in tropical North Africa at interannual and multidecadal timescales. J Clim 11:3167–3191 Ziervogel G, Johnston P, Matthew M, Mukheibir P (2010) Using climate information for supporting climate change in water resource management in South Africa. Clim Chang 103:537–554