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Hydrological climate change impact assessment - addressing the uncertainties (HIMAUI)

English title Hydrological climate change impact assessment - addressing the uncertainties (HIMAUI)
Applicant Seibert Jan
Number 156606
Funding scheme Project funding (Div. I-III)
Research institution Geographisches Institut Universität Zürich
Institution of higher education University of Zurich - ZH
Main discipline Hydrology, Limnology, Glaciology
Start/End 01.10.2014 - 30.04.2019
Approved amount 237'553.00
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All Disciplines (3)

Discipline
Hydrology, Limnology, Glaciology
Climatology. Atmospherical Chemistry, Aeronomy
Other disciplines of Environmental Sciences

Keywords (4)

Climate change; Hydrological impacts; Uncertainty; Downscaling

Lay Summary (German)

Lead
Es wird erwartet, dass die Klimaveränderung merkbare Auswirkungen auf den Wasserkreislauf und die verfügbaren Wasserressourcen haben wird. Insbesondere werden Veränderungen in der Stärke und Häufigkeit von Extremereignissen, sowohl Überschwemmungen wie Trockenheiten, erwartet. Um rechtzeitig sinnvolle Anpassungen durchführen zu können, sind fundierte Aussagen über mögliche Änderungen in Abfluss (und anderen hydrologischen Grössen) für Entscheidungsträger wichtig. Trotz aller Fortschritte in der Klimamodellierung, sind Klimasimulationen in den Details immer noch unsicher und bereits kleinere Unsicherheiten im Niederschlag können entscheidende Unsicherheiten im Abfluss verursachen.
Lay summary

Dieses Projekt beschäftigt sich daher mit einem Schwerpunkt die Schweiz damit, wie die Simulationen der Klimamodelle am besten in hydrologischen Modellen verwendet werden können, um möglichst sichere Aussagen über den zukünftigen Abfluss und vor allem dessen Variation und Extremwerten treffen zu können.

Hierzu werden verschieden Fragen genauer betrachtet. Zunächst geht es darum, die Klimasimulationen (v.a. Temperatur und Niederschlag) integriert auszuwerten, indem diese mit Hilfe von hydrologischen Modellen mit dem Abfluss verschiedener Einzugsgebiete verglichen werden. Einzugsgebiete erlauben hierbei die verschiedenen klimatischen Grössen kombiniert zu betrachten und die klimatischen Simulationen räumlich und zeitlich zu integrieren. Die Frage, inwiefern sich die Verdunstung in einem veränderten Klima verändert, wird noch intensiv diskutiert. Hydrologische Modelle verwenden häufig die Temperatur, um die Verdunstung abzuschätzen. Vieles deutet darauf hin, dass dadurch die mögliche Veränderung der Verdunstung überschätzt wird. In diesem Projekt werden wir daher auch verschiedenen Möglichkeiten, die Verdunstung und deren Veränderung abzuschätzen, betrachten. Eine weitere Herausforderung ist die mögliche zeitliche Veränderung von Modellparametern, die meistens als konstant angenommen. Als Folge einer Klimaveränderung kann sich jedoch auch die Vegetation ändern. Ausserdem kompensieren Modellparameter häufig Vereinfachungen im Modell und auch diese Kompensation kann sich bei veränderten Klimabedingungen verändern.

Dieses Projekt wird sich mit den genannten Unsicherheitsfaktoren in Bezug zu den Auswirkungen der Klimaveränderung auf Wasserressourcen beschäftigen. Ein wichtiger Aspekt wird auch sein, wie diese Unsicherheiten am sinnvollsten kommuniziert werden können.      

Direct link to Lay Summary Last update: 30.03.2015

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Publications

Publication
Advances in Sustainable and Environmental Hydrology, Hydrogeology, Hydrochemistry and Water ResourcesProceedings of the 1st Springer Conference of the Arabian Journal of Geosciences (CAJG-1), Tunisia 2018
Dakhlaoui Hamouda, Seibert Jan, Hakala Kirsti (2019), Advances in Sustainable and Environmental Hydrology, Hydrogeology, Hydrochemistry and Water ResourcesProceedings of the 1st Springer Conference of the Arabian Journal of Geosciences (CAJG-1), Tunisia 2018, in Chaminé et al. H (ed.), Springer International Publishing, Cham, 0-0.
Effects of univariate and multivariate bias correction on hydrological impact projections in alpine catchments
Meyer Judith, Kohn Irene, Stahl Kerstin, Hakala Kirsti, Seibert Jan, Cannon Alex J. (2019), Effects of univariate and multivariate bias correction on hydrological impact projections in alpine catchments, in Hydrology and Earth System Sciences, 23(3), 1339-1354.
Hydrological Modeling to Evaluate Climate Model Simulations and Their Bias Correction
Hakala Kirsti, Addor Nans, Seibert Jan (2018), Hydrological Modeling to Evaluate Climate Model Simulations and Their Bias Correction, in Journal of Hydrometeorology, 19(8), 1321-1337.
Climate change impacts on future snow, ice and rain runoff in a Swiss mountain catchment using multi-dataset calibration
Etter Simon, Addor Nans, Huss Matthias, Finger David (2017), Climate change impacts on future snow, ice and rain runoff in a Swiss mountain catchment using multi-dataset calibration, in Journal of Hydrology: Regional Studies, 13, 222-239.
Propagation of biases in climate models from the synoptic to the regional scale: Implications for bias adjustmentCirculation Biases in RCM Simulations
Addor Nans, Rohrer Marco, Furrer Reinhard, Seibert Jan (2016), Propagation of biases in climate models from the synoptic to the regional scale: Implications for bias adjustmentCirculation Biases in RCM Simulations, in Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 121(5), 2075-2089.
The influence of natural variability and interpolation errors on bias characterization in RCM simulationsUNCERTAINTIES IN RCM BIAS CHARACTERIZATION
Addor Nans, Fischer Erich M. (2015), The influence of natural variability and interpolation errors on bias characterization in RCM simulationsUNCERTAINTIES IN RCM BIAS CHARACTERIZATION, in Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 120(19), 10,180-10,195.
From products to processes: Academic events to foster interdisciplinary and iterative dialogue in a changing climateFROM PRODUCTS TO PROCESSES
Addor Nans, Ewen Tracy, Johnson Leigh, Çöltekin Arzu, Derungs Curdin, Muccione Veruska (2015), From products to processes: Academic events to foster interdisciplinary and iterative dialogue in a changing climateFROM PRODUCTS TO PROCESSES, in Earth's Future, 3(8), 289-297.
Hydrological Modeling of Climate Change Impacts
HakalaKirsti, AddorNans, TeutschbeinClaudia, VisMarc, DakhlaouiHammouda, SeibertJan, Hydrological Modeling of Climate Change Impacts, in Maurice Patricia (ed.), John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, 1-20.

Collaboration

Group / person Country
Types of collaboration
MeteoSchweiz Switzerland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
ECWMF Great Britain and Northern Ireland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
ETHZ-IAC Switzerland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
Group E Switzerland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Publication

Scientific events

Active participation

Title Type of contribution Title of article or contribution Date Place Persons involved
EGU Talk given at a conference An ensemble of hydrological projections to support climate change adaptation by a hydropower company, Vienna 08.04.2018 Vienna, Austria Seibert Jan; Hakala Kirsti; Addor Nans;
EGU Talk given at a conference Hydrological modeling as an evaluation tool of EURO-CORDEX climate projections and bias correction methods 10.04.2017 Vienna, Austria Seibert Jan; Hakala Kirsti; Addor Nans;
International Conference on Regional Climate CORDEX 2016 Poster Hydrological modeling as an evaluation tool of CORDEX RCMs and bias correction methods 31.05.2016 Stockholm, Sweden Seibert Jan; Addor Nans; Hakala Kirsti;
EGU Talk given at a conference Hydrological modeling as an evaluation tool of EURO-CORDEX RCMs and bias correction methods 10.04.2015 Vienna, Austria Hakala Kirsti; Seibert Jan; Addor Nans;


Associated projects

Number Title Start Funding scheme
178963 Improving Temporal and Spatial Estimates of Solid Precipitation and Accumulation in High Mountain Regions (High-SPA) 01.05.2018 Project funding (Div. I-III)
131995 Hydrological modelling for climate-change impact assessment based on Regional Climate Model results 01.06.2011 Project funding (Div. I-III)

Abstract

This project will contribute towards assessing climate-change impacts on the temporal variability of catchment runoff and available water resources. This will support deciding on appropriate mitigation and adaptation strategies. We will address the following important issues in hydrological climate change impact modelling: (1) Integrated evaluation of climate model simulations for hydrological projections through catchment modelling, (2) Estimation of potential evaporation for climate change scenarios, (3) Time-variability of hydrological model parameters, (4) Communication of the combined uncertainties for climate-resilient decision making. The evaluation of performances and uncertainties of the different approaches will be based on an integrated evaluation of different climate variables through catchment modelling. This will help to improve the capability for predicting climate change impacts on runoff and its variability, as well as both droughts and floods. An important part of this project is the estimation, visualisation and communication of the combined uncertainties of the simulation of catchment-scale impacts of climate change.
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