Μελέτη επιπτώσεων κλιματικής μεταβολής σε βασικές υδρολογικές παραμέτρους και ο ρόλος του μεροληπτικού σφάλματος

Abstract

Η μελέτη των πιθανών επιπτώσεων της κλιματικής μεταβολής στους υδατικούς πόρους στοχεύει στην ανάπτυξη της απαραίτητης πληροφορίας για την προσαρμογή στις αλλαγές αυτές. Στόχος της προσαρμογής είναι η μείωση της ευπάθειας των φυσικών και ανθρωπίνων συστημάτων στις επιπτώσεις της αλλαγής του κλίματος. Το βασικό εργαλείο στην κλιματική έρευνα είναι τα κλιματικά μοντέλα, τα οποία μπορούν να προσμοιάσουν το παρελθών κλίμα, ενώ όταν τροφοδοτηθούν με τα κατάλληλα μελλοντικά σενάρια εκπομπών μπορούν να προβλέψουν το μελλοντικό κλίμα. Ωστόσο οι κλιματικές προσομοιώσεις δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως έχουν λόγω των συστηματικών σφαλμάτων που εμπεριέχουν. Έτσι, είναι αναγκαία η διαδικασία της διόρθωσης αυτών των σφαλμάτων μεροληψίας ώστε τα κλιματικά δεδομένα να γίνονται κατάλληλα σε μοντέλα επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής που είναι βαθμονομημένα με παρατηρημένα δεδομένα. Στην διατριβή που εκπονήθηκε, ιεραρχήθηκαν τα μεγαλύτερα και πιο σύγχρονα κλιματικά πειράματα που έχουν συσταθεί και διεξαχθεί στην περιοχή της Ευρώπης και της Βορείου Αμερικής, CMIP3 και CMIP5, NARCCAP, EURO CORDEX 44, EURO CORDEX 11 και North America CORDEX, με βάσει την ικανότητά τους να αναπαριστούν το παρελθόν καθεστώς κατακρήμνισης και θερμοκρασίας. Τα δεδομένα χρησιμοποιήθηκαν για την εκτίμηση της επίδρασης της κλιματικής αλλαγής στην υδρολογία τεσσάρων λεκανών απορροής στις περιοχές αυτές. Αναπτύχθηκε μια νέα μέθοδος διόρθωσης των μεροληπτικών σφάλματων στα δεδομένα κατακρήμνισης, ώστε αυτά να καθίστανται χρήσιμα στη προβολή των επιπτώσεων της κλιματικής μεταβολής στην υδρολογία των περιοχών μελέτης. Η μεθοδολογία αξιολογήθηκε για την απόδοση της στα αποτελέσματα ενός GCM. Επίσης τα αποτελέσματα στης διόρθωσης σε τρία GCMs συγκρίθηκαν με αυτά μίας άλλης ευρέως χρησιμοποιούμενης μεθοδολογίας. Η μέθοδος που αναπτύχθηκε δίνει βελτιωμένα αποτελέσματα διόρθωσης σε σχέση με άλλες μεθόδους. Επίσης, η διόρθωση στα σφάλματα μεροληψίας στα δεδομένα κατακρήμνισης και θερμοκρασίας αύξησε στην ικανότητα της υδρολογικής προσομοίωσης, και μείωσε την αβεβαιότητα μεταξύ των αποτελεσμάτων που προέρχονται από διαφορετικές κλιματικές προσομοιώσεις. Η κλιματική πληροφορία χρησιμοποιήθηκε έπειτα για την εκτίμηση της επίδρασης της προβλεπόμενης κλιματικής αλλαγής σε τέσσερις λεκάνες απορροής, με και χωρίς διόρθωση του σφάλματος μεροληψίας στα δεδομένα της βροχόπτωσης και θερμοκρασίας. Η σύγκριση κατέδειξε ότι η διόρθωση του σφάλματος βελτίωσε την απόδοση των υδρολογικών προσομοιώσεων, κατά τα παρατηρούμενα δεδομένα παροχής, ενώ επίσης μείωσε και την διακύμανση μεταξύ των αποτελεσμάτων όπως αυτά προήλθαν από διαφορετικές κλιματικές προσομοιώσεις. Στην συνέχεια έγινε ανάλυση των τάσεων, με σκοπό να εξεταστεί ο βαθμός όπου κάθε διαδικασία διόρθωσης του σφάλματος μεροληψίας, θα μπορούσε να επηρεάσει την μακροχρόνια τάση της κατακρήμνισης και της θερμοκρασίας. Παρατηρήθηκε ότι η μέθοδος που αναπτύχθηκε για την διόρθωση του σφάλματος μεροληψίας στην κατακρήμνιση μπορεί να επηρεάσει σε περιορισμένο βαθμό την τάση της μακροπρόθεσμης αλλαγής. Παρόμοια ήταν και τα αποτελέσματα για την μακροπρόθεσμη τάση στην θερμοκρασία. Παρόλα αυτά, η συνδυασμένη αλλαγή στις τάσεις των προαναφερθέντων μεταβλητών δύναται να προκαλέσει μεγαλύτερη αλλαγή στην τάση της παροχής. Επιπλέον, εξετάστηκε η αλλαγή στην εποχικότητα, για την καλύτερη απόδοση του κλίματος σε κάθε περιοχή μελέτης. Τέλος μελετήθηκε η αλλαγή των ακραίων φαινομένων βροχόπτωσης για την επιρροή τους σε ακραία φαινόμενα απορροής υπό το πρίσμα της κλιματικής αλλαγής.