To what extent does climate change result in a shift in Alpine hydrology?A case study in the Austrian Alps

摘要

The quantification of the effect of climate change on the hydrological water balance components within a catchment is invaluable for future planning within the water sector (municipal and industrial water supply, hydropower, irrigation, snowmaking). As the regional effect of global warming is somewhat uncertain, the provi sion of quantitative estimates with error bands is essential. Many studies only take one or a very limited sample of climate change scenarios into account. In this paper, the hydrological response to a number of regional climate change model scenarios for the end of the 21st century within the catchment of the Kitzbuheler Ache in Austria is investigated by means of a distributed hydrological model. These regional climate scenarios originate from the European PRUDENCE project. The results show a shift from a rainfall and snowmelt-dominated flow regime to a rainfall-dominated flow regime for all scenarios. A future decrease in snowmelt and a shortening in snow cover duration is observed, with an increase in winter flow, and a decrease in spring, summer and autumn flow. The typical low-flow period during winter shifts to a low-flow period during late summer and autumn. However, the magnitude of the effects depends strongly on the choice of scenario. Average annual snowmelt reduction ranges from 31 to 81%, average annual runoff reduction from 6 to 33% and average annual evapotranspiration increase from 6 to 20%. These uncertainties are also presented for a monthly and a seasonal time step. These values and observations provide for a future vision within a mountainous catchment in the European Alps. Normal future planning is within a shorter time frame (20-30 years within the water sector), but this future vision puts realistic planning in a wider context.%La quantification de l'effet du changement climatique sur les composantes du bilan hydrologique dans un bassin versant est extrêmement importante pour la planification dans le secteur de l'eau (alimentation en eau municipale et industrielle, énergie hydroélectrique, irrigation, enneigement artificiel). Comme l'effet régional du réchauffement climatique est quelque peu incertain, la fourniture d'estimations quantitatives avec des fourchettes d'erreur est essentielle. De nombreuses études ne prennent en compte qu'un échantillonnage très limité de scénar ios de changement climatique. Dans cet article, on a étudié grâce à un modèle hydrologique distribué, la réponse hydrologique à un certain nombre de scénarios climatiques régionaux pour la fin du 21e siècle dans le bassin versant de l'Ache de Kitzbûhel en Autriche. Ces scénarios climatiques régionaux proviennent du projet européen PRUDENCE. Les résultats montrent, pour tous les scénarios, le passage d'un régime dominé par la pluie et la fonte des neiges à un régime dominé par la pluie. On prévoit une diminution de la fonte des neiges et un raccour cissement de la durée de la couverture de neige. Il y aura une augmentation du débit en hiver, et une baisse au printemps, en été et en automne. La période d'étiage durant l'hiver devient une période d'étiage en fin d'été et en automne. L'ampleur des effets dépend toutefois beaucoup du scénario choisi. La diminution du débit moyen annuel de fonte varie de 31 à 81 %, celle du ruissellement moyen annuel de 6 à 33%, alors que l'évapotranspiration moyenne annuelle augmente de 6 à 20%. Ces incertitudes sont également présentes au pas de temps mensuels etrnsaisonniers. Ces valeurs et ces conclusions fournissent une vision de l'avenir au sein d'un bassin versant montag neux des Alpes européennes. L'horizon habituel de la planification est généralement plus court (20-30 ans pour le secteur de l'eau), mais cette vision de l'avenir situe une planification réaliste dans un contexte élargi.