Адаптация и применение гидрологической модели YHyM для бассейна р. Меконг (mgeorgievsky@hotmail.com) Михаил Георгиевский (Государственный гидрологический. - презентация

1 Адаптация и применение гидрологической модели YHyM для бассейна р. Меконг Михаил Георгиевский (Государственный гидрологический институт, Санкт-Петербург, Россия) Конференция по обмену опытом в области управления водными ресурсами в рамках сотрудничества с Комиссией по реке Меконг ноября 2015 года Минприроды России

2 Почему YHyM и р. Меконг? Почему YHyM и р. Меконг? Yamanashi Нуdrological Model (YHyM) Yamanashi Нуdrological Model (YHyM) Применение YHyM для бассейна р. Меконг Применение YHyM для бассейна р. Меконг Взаимосвязь между ENSO и площадью Взаимосвязь между ENSO и площадью покрова в бассейне р. Меконг покрова в бассейне р. Меконг Содержание презентации

3 Почему YHyM и р. Меконг? Стажировка в Университете Яманаси, г. Кофу, Япония (англ. University of Yamanashi, Kofu, Japan) Обучение в аспирантуре в рамках программы Центры передовых знаний 21 века (англ. 21st Century COE Program) в Университете Яманаси Защита диссертации Snowmelt Modeling For Data Poor Basins с присвоением степени доктора инженерных наук (англ. Doctor of Philosophy in Civil Engineering) Высшая аттестационная комиссия при Минобрнауки России признала диплом, выданный Инженерно-медицинским факультетом Университета Яманаси, эквивалентным диплому кандидата географических наук

4 (Snowmelt Modeling For Data Poor Basins) 21st Century Center of Excellence (COE) Special Doctoral Course on Integrated River Basin Management Interdisciplinary Graduate School of Medicine and Engineering Научные руководители: Проф. Игорь Шикломанов (Государственный Гидрологический Институт) Проф. Куниеши Такеучи (Университет Яманаси) 2001 – 2005 президент международной ассоциации гидрологических наук (англ. International Association of Hydrological Science, IAHS). University of Yamanashi Моделирование снеготаяния для малоизученных бассейнов рек

5 Meso-scale Precipitation Model Topographic model Runoff Generation Flow Routing Water Use/Control (dam, irrigation) Potential Evapotranspiration model Water quality model Core BTOPMC Core BTOPMC Parameter identification Sediment movement model Snowmelt Model HydrographSediment Water Quality Sub-surface model P Гидрологическая модель YHyM (University of Yamanashi Distributed Hydrological Model)

6

7 Jan-82Jan-83Jan-84Jan-85Jan-86 Discharge (m3/s) Precipitation (mm) Precipitation Observed Discharge Simulated Discharge Гидрограф стока рассчитанный YhyM для р. Желтая (at Guide)

8 Почему YHyM и р. Меконг? Почему YHyM и р. Меконг? Yamanashi Нуdrological Model (YHyM) Yamanashi Нуdrological Model (YHyM) Применение YHyM для бассейна р. Меконг Применение YHyM для бассейна р. Меконг Взаимосвязь между ENSO и площадью Взаимосвязь между ENSO и площадью покрова в бассейне р. Меконг покрова в бассейне р. Меконг Содержание презентации

9 Meso-scale Precipitation Model Topographic model Runoff Generation Flow Routing Water Use/Control (dam, irrigation) Potential Evapotranspiration model Water quality model Core BTOPMC Core BTOPMC Parameter identification Sediment movement model Snowmelt Model HydrographSediment Water Quality Sub-surface model P Гидрологическая модель YHyM (University of Yamanashi Distributed Hydrological Model)

10 What is BTOPMC Block-wise use of the TOPMODEL with Muskingum-Cunge flow routing method (Takeuchi et al. 1999; Ao et al. 2003) A grid & sub-basin based distributed hydrological model The non uniformity of the root zone depth over the catchment is taken into account using the distribution of the land cover Runoff generation is based on the TOPMODEL concepts (Beven and Kirkby et al., 1979; Beven and Binley et al 1992) Flow routing is carried out using the Muskingum-Cunge method Total basin is subdivided into natural sub-basins using the Pfafstetter numbering system

11 Необходимые данные Digital Elevation Model (DEM) (GTOPO30, HYDRO1K) Land cover map (IGBP) Soil map (FAO) Precipitation data Evaporation data (NDVI satellite data) Observed discharge data Water Use data Параметры модели DescriptionParameterUnits Block average Manning's coefficientn0n0 Decay factor of lateral transmissivitymm Lateral transmissivity under saturated conditionsT0T0 m 2 /h Maximum root zone capacitySr max m

12 Почему YHyM и р. Меконг? Почему YHyM и р. Меконг? Yamanashu Нуdrological Model (YHyM) Yamanashu Нуdrological Model (YHyM) Применение YHyM для бассейна р. Меконг Применение YHyM для бассейна р. Меконг Взаимосвязь между ENSO и площадью Взаимосвязь между ENSO и площадью покрова в бассейне р. Меконг покрова в бассейне р. Меконг Содержание презентации

13 Meso-scale Precipitation Model Topographic model Runoff Generation Flow Routing Water Use/Control (dam, irrigation) Potential Evapotranspiration model Water quality model Core BTOPMC Core BTOPMC Parameter identification Sediment movement model Snowmelt Model HydrographSediment Water Quality Sub-surface model P Гидрологическая модель YHyM (University of Yamanashi Distributed Hydrological Model)

14 Статьи, посвященные разработке отдельных модулей YHyM, а также применению модели в различных бассейнах и условиях

15 Mekong River Basin (64 stations)

16 Исходные данные Применение YHyM для бассейна р. Меконг

17 Precipitation Potential Evapo-transpiration Land Cover Topography Geology Integrated Over GIS Integrated Over GIS Mekong Basin Input data are integrated using GIS

18 Применение YHyM для бассейна р. Меконг Параметры модели

19 Nash %Vol %Qobs/P %Qsim/P %Ea/P % Nash %Vol %Qobs/P %Qsim/P %Ea/P % CalibrationValidation Discharge (m 3 /s) Precipitation (mm) Calibration Validation Nash=82.7 Validation Nash=81.7 Discharge (m 3 /s) Precipitation (mm)

20 Nash %Vol %Qobs/P %Qsim/P %Ea/P % Validation Discharge (m3/s) Precipitation (mm) Discharge (m3/s) Precipitation (mm)

21 Оценка качества модели

22 Применение YHyM для бассейна р. Меконг Более 20 публикаций в различных журналах. Основная публикация: Hapu Arachchige Prasantha Hapuarachchi, Kuniyoshi Takeuchi, Maichun Zhou, Anthony Stuart Kiem, Mikhail Georgievski, Jun Magome, Hiroshi Ishidaira (2008.4): Investigation of the Mekong River basin hydrology for using the YHyM, Hydrological Processes, 22(9),

23 Environmental Modelling & Software H. Hapuarachchi, A.S. Kiem, K. Takeuchi, H. Ishidaira, J. Magome, C. Yoshimura, G. Wang, A. Chavoshiang, S. Shrestha, D. Sisinggihi, R. Hapsari, T.Q. Ao, M.C. Zhou, M. Georgievski. YHyM: A comprehensive distributed hydrological model.

24 Почему YHyM и р. Меконг? Почему YHyM и р. Меконг? Yamanashi Нуdrological Model (YHyM) Yamanashi Нуdrological Model (YHyM) Применение YHyM для бассейна р. Меконг Применение YHyM для бассейна р. Меконг Взаимосвязь между ENSO и площадью Взаимосвязь между ENSO и площадью покрова в бассейне р. Меконг покрова в бассейне р. Меконг Содержание презентации

25 RELATIONSHIP BETWEEN ENSO AND SNOW COVER AREA IN THE MEKONG AND YELLOW RIVER BASINS Location of the Mekong and Yellow River basins STUDY REGIONS OBJECTIVE Using snow cover area in the Mekong and Yellow River Basins derived from AVHRR PAL satellite images, make an analysis to examine whether there is any relationship with the ENSO. METHODOLOGY 1. ESTIMATION OF SNOW COVER AREA NOAA/NASA Pathfinder Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) Land data is used to determine the SCA (%) in the MRB and YRB for each month from July 1981 to September IDENTIFICATION OF ENSO EVENTS Each year is assigned an ENSO classification (either El Niño, La Niña or Neutral) based on the six-month October to March average Multivariate ENSO Index (MEI) value (Kiem & Franks, 2001). Using this method there are eight El Niño events (1982, 1986, 1987, 1991, 1992, 1993, 1994, 1997) and four La Niña (1988, 1998, 1999, 2000) between 1981 and 2000.

26 While the sample sizes are too small to perform any rigorous statistical tests (i.e. only 4 La Niña events) there appears to be a reasonable relationship between ENSO and November to March SCA in the MRB and YRB, with El Niño events associated with markedly higher SCA in all study areas. IMPACT OF THE ENSO ON SCA On average, November to March SCA in the Mekong River Basin during El Niño is 12% higherthan the 1981 to 2000 mean (21% lower during La Niña). November to March SCA in the Yellow River Basin is 8% higher than average during El Niño (15% lower during La Niña).

27 РЕЗУЛЬТАТЫ November to March average SCA in (a) the Mekong River basin, (b) the Yellow River basin, and (c) the Guide catchment during El Niño (EN), La Niña (LN) and Neutral (n) years. The mean November to March average SCA (%) for each stratification is also indicated.

28 1988/89 - La Niña 1982/83 - El Niño RESULTS Spatial distribution of mean November to March SCA in the Mekong River basin (a) during 1988/89 – the year with minimum November to March SCA (2.1%), (b) during 1982/83 – the year with maximum November to March SCA (8.4%), and (c) averaged from (5.1%).

29 1982/83 - El Niño1998/99 - La Niña RESULTS Spatial distribution of mean November to March SCA in the Yellow River basin (a) during 1998/99 – the year with minimum November to March SCA (5.7%), (b) during 1982/83 – the year with maximum November to March SCA (15.6%), and (c) averaged from (9.8%).

30 Anthony S. Kiem, Mikhail V. Geogievsky, Hiroshi Ishidaira and Kuniyoshi Takeuchi, Relationship between the El Niño/Southern Oscillation and snow covered area in the Mekong and Yellow River basins, Regional Hydrological Impacts of Climatic ChangeHydroclimatic Variability (Proceedings of symposium S6 held during the Seventh IAHS Scientific Assembly at Foz do Iguaçu, Brazil, April 2005). IAHS Publ. 296, pp , Публикация

31 Спасибо за внимание!

32 Пример создания AVHRR PAL месячной карто-схемы распределения снежного покрова для бассейна р. Желтой (границы бассейна показаны) на основе данных видимого канала 1 и канала ближней инфракрасной области спектра 4 за февраль 1985 года