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エチオピアの大規模河川流域の水文に関する気候変動の影響評価をローカルスケールの気候モデリング手法を用いて行った
Climate change impact assessment on the hydrology of a large river basin in Ethiopia using a local-scale climate modelling approach.
PMID: 32623168 DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.140504.
抄録
気候変動の悪影響を軽減するために、ローカルスケールでの気候変動適応が注目されている。地域スケール（河川流域など）での適応策を策定するプロセスでは、より高解像度で質の高い気候情報が必要とされています。気候予測は、全球気候モデル（GCM）からより粗い空間分解能で得られるため、水文モデルを駆動するために空間的なダウンスケールとバイアス補正が必要となる。我々は、ハイブリッド重回帰と確率的気象生成モデル（統計的ダウンスケーリングモデル、SDSM）を用いて、GCMから将来の観測点データと同等の位置ベースの気候予測を開発した。24の地上局からの気象データと、その地域で特定された最も精度の高い衛星や再解析製品、例えばClimate Hazards Group InfraRed Precipitation with Station Dataなどを使用した。予測される気候が水文学に与える影響を評価するために、土壌水評価ツール（SWAT）を使用した。SDSMとSWATは、それぞれ観測された気候データと流況データを用いて校正・検証を行った。SDSMに基づく気候予測では、エチオピアの大規模で農業集約的な流域の一つであるアワッシュでは、降水量の変動は大きいが、最高気温（Tmax）と最低気温（Tmin）は上昇しており、地球温暖化と一致している。平均すると、RCP2.6-RCP8.5の下では、2020年代（2011-2040年）、2050年代（2041-2070年）、2080年代（2071-2100年）に、年間降水量（10％以上）、Tmax（0.4℃以上）、Tmin（0.2℃以上）、流量（34％以上）が増加することが示されている。降水量に大きな傾向は見られないが、3～5 月と 6～9 月の流量は、21 世紀を通じて平均でそれぞれ 1.1％以上、24％以上増加すると予測される。しかし、1-2 月と 10-11 月は 6％以上減少すると予測されている。全体として、予測される温暖化と季節的な流量の変化を考慮すると、農業、水、エネルギー分野への影響を制限するための地域的な適応策が必要である。
Local-scale climate change adaptation is receiving more attention to reduce the adverse effects of climate change. The process of developing adaptation measures at local-scale (e.g., river basins) requires high-quality climate information with higher resolution. Climate projections are available at a coarser spatial resolution from Global Climate Models (GCMs) and require spatial downscaling and bias correction to drive hydrological models. We used the hybrid multiple linear regression and stochastic weather generator model (Statistical Down-Scaling Model, SDSM) to develop a location-based climate projection, equivalent to future station data, from GCMs. Meteorological data from 24 ground stations and the most accurate satellite and reanalysis products identified for the region, such as Climate Hazards Group InfraRed Precipitation with Station Data were used. The Soil Water Assessment Tool (SWAT) was used to assess the impacts of the projected climate on hydrology. Both SDSM and SWAT were calibrated and validated using the observed climate and streamflow data, respectively. Climate projection based on SDSM, in one of the large and agricultural intensive basins in Ethiopia (i.e., Awash), show high variability in precipitation but an increase in maximum (Tmax) and minimum (Tmin) temperature, which agrees with global warming. On average, the projection shows an increase in annual precipitation (>10%), Tmax (>0.4 °C), Tmin (>0.2 °C) and streamflow (>34%) in the 2020s (2011-2040), 2050s (2041-2070), and 2080s (2071-2100) under RCP2.6-RCP8.5. Although no significant trend in precipitation is found, streamflow during March-May and June-September is projected to increase throughout the 21 century by an average of more than 1.1% and 24%, respectively. However, streamflow is projected to decrease during January-February and October-November by more than 6%. Overall, considering the projected warming and changes in seasonal flow, local-scale adaptation measures to limit the impact on agriculture, water and energy sectors are required.
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