Extreme Klimaereignisse wie Dürren, Hitzewellen und Kälteperioden verändern nicht nur die hydrometeorologischen Bedingungen, sondern verändern auch die zugrunde liegenden Eigenschaften (z. B. Waldbrände aufgrund von Dürren, die die Vegetationsdecke verändern). Intensive menschliche Aktivitäten wie Flusskanalmodifikationen, Aufforstung, Entwaldung, Industrialisierung und Urbanisierung verstärken die Variabilität der Komponenten des Wassereinzugsgebietssystems weiter.
Diese Veränderungen wirken sich direkt oder indirekt auf die hydrologischen Prozesse des Wassereinzugsgebiets aus. Der Wasserertrag des Wassereinzugsgebiets kann durch verstärkte extreme Klimaereignisse und menschliche Aktivitäten im Zuge der globalen Erwärmung anhaltende Störungen erfahren, die sowohl Systemkomponenten als auch das Systemgleichgewicht gefährden.
Der Wasserertrag oder das hydrologische System des Wassereinzugsgebiets verändert sich ständig dynamisch, da menschliche Aktivitäten und der Klimawandel den Gleichgewichtszustand dieses Systems verändern und möglicherweise zu Störungen, Wiederherstellungen oder Umwandlungen in einen neuen Zustand führen. Daher ist die Stabilität des Wasserertrags im Wassereinzugsgebiet die Fähigkeit, seinen ursprünglichen Zustand wiederherzustellen oder unter dem Einfluss von Störungen (z. B. Änderungen des Klimas oder der zugrunde liegenden Eigenschaften) in einen neuen Zustand überzugehen.
In diesem Zusammenhang hat die Forschungsgruppe unter der Leitung von Prof. Zhiyong Liu und Prof. Xiaohong Chen von der Sun Yat-Sen-Universität und Yu Yan Ph.D. Der Student übernahm das Budyko-Framework und nutzte Simulationen aus den CMIP6-Simulationen, um die Stabilität des Wasserertrags in Wassereinzugsgebieten zu untersuchen.
Ihre Ergebnisse zeigen, dass Wasserertragsänderungen im Zusammenhang mit zugrunde liegenden Merkmalen durch klimabedingte Wasserertragsänderungen in allen Klimazonen ausgeglichen werden könnten, wodurch das Wasserertragsverhältnis stabil bleibt (dh die Kompensationseffekte). In Wassereinzugsgebieten feuchter Zonen gibt es höhere Kompensationseffekte als in ariden Zonen.
Allerdings werden globale Wassereinzugsgebiete in Zukunft empfindlicher auf zugrunde liegende Merkmale und weniger empfindlich auf Klimaschwankungen reagieren. In Wassereinzugsgebieten mit trockenem Klima nehmen sowohl klimabedingte als auch zugrunde liegende Empfindlichkeiten zu. Die Stabilität (geschätzt durch gemeinsame Wahrscheinlichkeit) des Wasserertrags im Einzugsgebiet wird in Zukunft allmählich abnehmen. Die Wassereinzugsgebiete in Trockengebieten verzeichneten den stärksten Rückgang der Stabilität des Wasserertrags.
Was die Kompensationseffekte betrifft, weisen Wassereinzugsgebiete in feuchten Zonen einen starken Widerstand des Wassersystems auf, der den Wasserertrag auch nach großen Änderungen des Wasserertrags aufgrund des Klimas oder der Untergrundlage stabil halten kann. In Bezug auf die Sensitivitätskoeffizienten nimmt die Sensitivität des Wasserertrags sowohl gegenüber dem Klima als auch gegenüber dem Untergrund in ariden Wassereinzugsgebieten zu.
In einer weiteren Quantifizierung der hydrologischen Stabilität von Wassereinzugsgebieten basierend auf der gemeinsamen Wahrscheinlichkeit wird erneut argumentiert, dass trockene Wassereinzugsgebiete destabilisiert sind und es nicht einfach ist, einen konstanten Wasserertrag aufrechtzuerhalten.
Die Empfindlichkeitskoeffizienten innerhalb der Wassereinzugsgebiete in den Wassereinzugsgebieten von Trockengebieten und die äußeren Grundeigenschaften haben sich von einem Zustand zum anderen weiterentwickelt. Die Ergebnisse liefern eine Referenz für die zukünftige nachhaltige Entwicklung der Wasserressourcen im Zuge des Klimawandels und verdeutlichen die Anfälligkeit der Wasserressourcen in ariden und semi-ariden Wassereinzugsgebieten.
Die Arbeit ist veröffentlicht im Tagebuch Wissenschaft China Geowissenschaften.
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Yu Yan et al., Stabilität des Wasserertrags in Wassereinzugsgebieten, Wissenschaft China Geowissenschaften (2024). DOI: 10.1007/s11430-023-1206-4