De wereld verandert snel, en het verleden is niet langer een gids voor de toekomst in termen van extreme gebeurtenissen en overstromingen. Dat is een van de bevindingen van een paper over het Changing Cold Regions Network (CCRN), een samenvatting van het onderzoeksprogramma dat in 2018 werd afgesloten en dat onlangs veel van zijn wetenschappelijke vorderingen heeft gebundeld in een speciale uitgave van het tijdschrift Hydrologie en aardsysteemwetenschappen .

Het CCRN-onderzoek was gericht op het verbeteren van voorspellings- en voorspellingsmodellen om beter te begrijpen met welke uitdagingen West- en Noord-Canada in de toekomst te maken kunnen krijgen als de planeet warmer wordt.

Ongekende gebeurtenissen zoals het Fort McMurray, Alt., bosbranden in 2016 en de overstroming van Calgary in 2013 kunnen vaker voorkomen en ernstiger worden, zei dr. Chris DeBeer, wetenschapsmanager van CCRN en het pan-Canadese Global Water Futures (GWF)-programma, geleid door de University of Saskatchewan (USask), Global Institute for Water Security (GIWS) en Centre for Hydrology.

"Het is erg belangrijk voor de samenleving om beter te begrijpen wat de toekomst in petto heeft, voor onze watervoorraden en voor infrastructuur en gezondheid en vele andere aanverwante zaken, ' zei De Beer.

Uitdagende omgevingen

Zoals het blijkt, de prairies, de bergen, en het noorden kan moeilijk te modelleren zijn.

"Oppervlaktewateraansluitingen zijn er niet altijd, en een groot deel van het prairielandschap is bedekt met ijzige depressies die slechts periodiek met elkaar in verbinding staan, "Zei DeBeer. "Het is altijd een uitdaging geweest voor standaardmodellen om dat te vertegenwoordigen."

Het onderzoek van CCRN verbeterde het vermogen van de modellen om de hydrologie in West- en Noord-Canada weer te geven, die unieke kenmerken heeft, zoals permafrost en gletsjers. GWF, een uitgebreid vervolgprogramma van CCRN, ontwikkelt de modellen verder en concentreert zich op heel Canada, evenals op de koude en hoge berggebieden van de wereld, die een groot deel van de wereldbevolking van water voorzien.

"Dit zijn uitdagende omgevingen, "Zei DeBeer. "Processen zoals het smelten van sneeuw en infiltratie in bevroren grond en het bevriezen en ontdooien van bodems - processen in koude regio's zijn uniek en moeilijk weer te geven in computermodellen."

Klimaatverandering heeft ook gevolgen voor het landschap en de bodembedekking, zoals landbouw en graslanden die naar het noorden kruipen, struiken die de toendra binnendringen, en loofbomen ter vervanging van groenblijvende planten in het boreale bos. Deze veranderingen kunnen van invloed zijn op de voorspellingen van deze modellen.

Veranderende landschappen

Dr. Jennifer Baltzer, universitair hoofddocent en Canada Research Chair aan de Wilfrid Laurier University en hoofdonderzoeker bij GWF, maakte deel uit van CCRN met een focus op verandering van landbedekking op hoge breedtegraden.

Parallel hieraan worden hydrologische en landbedekkingsmodellen ontwikkeld. Een belangrijke stap is het samenbrengen van deze modellen om de nauwkeurigheid van onze voorspellingen te verbeteren, aldus Baltzer.

"Het type vegetatie dat je in deze regio's hebt, heeft een sterke controle op sommige van deze fysieke water- en energiegerelateerde uitwisselingen, " ze zei.

Het CCRN-onderzoek heeft belangrijke door klimaatopwarming veroorzaakte vegetatietransitiescenario's vastgelegd in simulatieruns van de landoppervlakmodellen die Environment and Climate Change Canada (ECCC), en CCRN gebruikten.

De modellen hebben een reeks verschillende soorten landbedekking die worden gebruikt als onderdeel van de scenario's die ze uitvoeren. Baltzer zei dat door de landbedekkingen aan te passen, we kunnen beginnen te beoordelen wat de implicaties zijn van door klimaatopwarming veroorzaakte vegetatieverandering.

Parallel hieraan worden hydrologische en landbedekkingsmodellen ontwikkeld. Een belangrijke stap is het samenbrengen van deze modellen om de nauwkeurigheid van onze voorspellingen te verbeteren, aldus Baltzer.

"Als je probeert te anticiperen op het ene en het andere negeert, je krijgt het niet goed omdat de twee met elkaar praten en met elkaar omgaan."

Een nationale inspanning om de paraatheid voor noodsituaties op het gebied van klimaatverandering te verbeteren

Het GWF-programma werkt samen met de federale overheid en de provincies en territoria om de nationale watervoorspelling te verbeteren, die gebruikers kunnen helpen informeren over de impact van klimaatverandering op de beschikbaarheid van water, extremen van overstromingen en droogte, uiterwaarden en de impact van afnemend sneeuwdek, gletsjers en ontdooiende permafrost op toekomstige waterstromen.

Onderzoekers hebben gewerkt aan het verbeteren van het grootschalige hydrologische modelleringsplatform voor koude gebieden, en het grootschalige MESH-model (Modélisation Environmentale Communautaire-Surface and Hydrology) - het hydrologie-landoppervlakschema van ECCC's systeem voor gemeenschapsmilieumodellering.

Het modelleringssysteem heeft wetenschappelijke vorderingen van CCRN en GWF overgenomen en toegepast in belangrijke rivierbekkens in heel Canada, inclusief de Grote Meren-St. Laurens, Saskatchewan-Nelson, Mackenzie, Fraser, Colombia, Sint Jan, en Yukon.

"Samen, we ontwikkelen een nationaal raamwerk voor watervoorspelling dat is verbonden met verschillende overheidsniveaus en in elk stroomgebied voorziet in nationale en lokale behoeften, "DeBeer zei. "We boeken vooruitgang in verschillende delen van het land op het gebied van modelmogelijkheden en operaties, en we gebruiken deze CCRN-wetenschap om dat te doen."