Torkforskningsinitiativ

Drought Research Initiative ( DRI ) inrättades för att bättre förstå egenskaperna och processerna som påverkar kanadensiska prärietorkar och bättre förutsäga dem, med fokus på den svåra torkan som började 1999 och till stor del slutade 2005. Det är en tvärvetenskaplig insats som involverar 15 finansierade utredare från sex kanadensiska universitet, över 20 medarbetare från andra universitet och federala laboratorier och partners från tre provinsregeringar ( Alberta , Manitoba och Saskatchewan ). DRI fokuserar på fem forskningsteman: kvantifiering, förståelse, förutsägelse, jämförelser med andra torka och konsekvenser för samhället. Detaljer kan hittas i Stewart et al. (2008) och på DRI:s webbplats.

Bakgrund

Torka är en anomali av den atmosfäriska, yt- och underjordiska kretsloppet av vatten och energi, vanligtvis initierad med stor till regional skala atmosfäriska processer, och förstärkt och upprätthållen med regional till lokal atmosfär , ythydrologi , landyta och grundvattenåterkoppling i en årscykel. Torka är ett särdrag i de kanadensiska prärierna , där storskalig atmosfärisk cirkulation påverkas av blockering från intensiv orografi från väster och varma havshärledda atmosfäriska vattenkällor.

DRI tar upp en flerårig torka som började 1999 och avslutade dess atmosfäriska komponent 2004–2005 och många av dess hydrologiska komponenter 2005. Det var den värsta torkan på minst hundra år i delar av prärieprovinserna. Enligt Phillips (2002), för de västra och centrala kanadensiska prärierna under 2001 och 2002 "... var det den värsta av tider. Till och med i dammskålen på 1930-talet var inget enskilt år mellan Medicine Hat, Kindersley och Saskatoon torrare. än 2001". Torkan påverkade jordbruk, rekreation, turism, hälsa, vattenkraft och skogsbruk i prärierna. Bruttonationalprodukten sjönk med cirka 5,8 miljarder dollar, och arbetsförlusterna översteg 41 000 2001 och 2002. Det bidrog till negativa (eller noll netto) jordbruksinkomster för flera provinser för första gången på 25 år, med jordbruksproduktionen i Kanada som föll med uppskattningsvis 3,6 dollar miljarder 2001–2002. Tidigare tillförlitliga vattenförsörjningar, såsom bäckar, våtmarker, reservoarer och grundvatten, var stressade och misslyckades ofta.

Forskning

DRI fokuserar på fem forskningsteman, inklusive kvantifiering, förståelse och bättre förutsägelse av torka, och finansieras till stor del av Canadian Foundation for Climate and Atmospheric Sciences . Jämförelser med andra torka och deras konsekvenser för samhället har också stötts av Environment Canada , Agriculture and Agri-Food Canada , Natural Resources Canada , Prairie Farm Rehabilitation Administration , Saskatchewan Watershed Authority , Saskatchewan Research Council , Manitoba Water Stewardship och Manitoba Hydro .

Karakterisering

För att karakterisera torkan 1999–2005 har DRI kvantifierat dess atmosfäriska, hydrologiska och fysiska egenskaper på landytan på ett antal rumsliga och tidsmässiga skalor. Analysen tar upp tre frågor:

Vilka variabler krävs för att kvantifiera torkan?
Vilka datakällor och modellutdata finns tillgängliga för att kvantifiera variablerna?
Hur kännetecknas budgetar för vatten och energi i prärieprovinserna?

Analysen har inkluderat en fyrdimensionell bedömning av atmosfären under torkan över ett antal tidsmässiga skalor med hjälp av temperatur , luftfuktighet , geopotentialhöjd , vind , moln , nederbördsmängd och aktuellt väder . Vid ytan, de rumsliga och tidsmässiga egenskaperna hos ett vegetativt tillstånd ( vattenstress ) för större vegetationstyper ( grödor och boreala zoner ), markfuktighet , bäcknät , flodflöden, sjönivåer, våtmarker , depressionslagring , grundvatten och under ytan flöden bedöms för att avgöra när och var torkan inträffar. Analys av in-situ- data, satellitdata och modellutgångar ger en översikt över torkans utveckling.

Processer

DRI är också fokuserat på att förstå processerna och feedbacken som styr bildandet, utvecklingen, upphörandet och strukturen av torkan med följande frågor:

Vilka processer var ansvariga för uppkomsten av torkan?
Vilka processer och feedback bidrog till dess utveckling, uthållighet och struktur?
Vilka processer och feedback styrde dess slut?

Torka kan initieras och förlängas på ett antal sätt. Processer som minskar nederbörd inkluderar storskaliga cirkulationsavvikelser, brist på fukt som förs in i en region, minskning av lokal fukttillförsel, produktion av virga (med nederbörd som inte når marken) och den möjliga rollen av aerosoler i en dammig miljö. Under den femåriga torkan verkade dessa processer och andra faktorer vid ett antal tidpunkter och platser för att förhindra betydande nederbörd över stora delar av prärien.

Förutsägelse

Forskningen syftar till att bedöma och minska osäkerheter i förutsägelsen av torka och dess struktur, och är inriktad på utvärdering och förbättring av modeller ; modelleringsverktyg som används är globala och regionala klimatmodeller (GCM och RCM) och hydrologiska modeller . Hydrologiska modeller drivs av utdata från atmosfäriska modeller , data från forskningsplatser och omanalys. DRI-modelleringsstudier tar upp följande frågor:

Hur väl förutspåddes den nuvarande torkan, baserat på samtida tekniker?
Hur mycket skulle förutsägelsen kunna förbättras med bättre initiering?
Hur mycket skulle förutsägelsen kunna förbättras med dynamisk nedskalning och bättre fysik ?
Vilka är de lämpliga skalorna och processerna för att förutsäga prärietorka?

Arkiverade historiska modellutdata och nya simuleringar tar itu med många av dessa problem, och DRI-forskning bedömer vilken roll markfuktighet och snötäcke spelar för säsongsbetonade förutsägelser.

Jämförelser

Torkan 1999–2005 har jämförts med tidigare torka i denna region och på andra håll i samband med klimatförändringar och klimatförändringar . Dessa jämförelser styrs av följande frågor:

Hur jämförs de fysiska egenskaperna, processerna och feedbacken från den senaste torkan i Kanadas prärie med a) tidigare torka i de kanadensiska prärierna, b) landsomfattande torka, c) torka i USA på Great Plains och d ) torka runt om i världen?
Hur står sig förutsägelserna om denna torka jämfört med andra torkar?
Hur står denna torka i jämförelse med tidigare klimatvariationer och förväntade klimatförändringar?

Jämförelser av torkan 1999-2005 har fokuserat på dess interna struktur och närvaro i en viss region. Många torkar (inklusive denna) har en komplex inre struktur för sina nederbördsmönster, som ofta förändras dramatiskt under torkan.

Effekter

Framsteg i karakterisering och förutsägelser av torka påverkar samhället, vilket återspeglas i följande frågor:

Vilka organisationer drabbas av torka?
Vilka är dessa effekter och hur kan de lindras?
Hur kan DRI hantera torkans effekter på drabbade organisationer?

DRI har i samråd med sina användare infört ett DEWS-test (Drought Early Warning System) och bildat en rådgivande kommitté bestående av experter från användarbyråer och grupper.

Programstruktur

DRI leds av huvudutredarna Ronald Stewart och John Pomeroy. En styrelse ledd av Jim Bruce övervakar programmets strategi, och en vetenskapskommitté fattar dagliga beslut om genomförandet av projektet. Verksamhetsdetaljer implementeras av ett sekretariat som består av en nätverksansvarig, en ekonomiansvarig och två dataansvariga. Partners Advisory Committee, som leds av Harvey Hill, rapporterar användarbehov till styrelsen. Programmet samarbetar också med forskningsinitiativ och avdelningar på provinsiell, federal och internationell nivå.

Arv

DRI har samlat ihop en oöverträffad mängd information om torka i Kanada , och dess webbplats länkar till datauppsättningar som kvantifierar delar av torka i atmosfären, på ytan och under ytan; en prärie-omfattande databas med provinsiella grundvatten och vattennivåer är en del av detta arbete. Sammanfattande artiklar och ett offentligt informationsdokument om torkan 1999-2005 håller på att förberedas, och nya tekniker för att arkivera och släppa datauppsättningar undersöks. Unga forskare vid Ph.D. och masternivåer har bedrivit mycket av initiativets forskning och gör karriärer inom relaterade discipliner.

^ ^a ^b Stewart, R., J. Pomeroy och R. Lawford, 2008: Ett torkaforskningsinitiativ för de kanadensiska prärierna, CMOS Bulletin, Vol. 36, nr 3, 97-102.
^ Phillips, DW, 2002: De tio bästa kanadensiska väderhistorierna för 2001. CMOS Bulletin, 30, 19-23.
^ Statistik Kanada, 2003: Nettogårdsinkomst. Katalognummer 21-010-XIE, volym 2. Ottawa, Ontario.
^ Wheaton, E, Wittrock V, Kulshreshtha S, Koshida G, Grant C, Chipanshi A, Bonsal BR (2005) Lärdomar från torkaåren 2001 och 2002: sammanfattande rapport. Agriculture and Agri-Food Canada, Saskatchewan Research Council Publ No. 11602–46E03, Saskatoon
^ Bonsal, B., 2008: Torka i Kanada: en översikt. CMOS Bulletin, vol. 36, nr 3, 79-86.
^ Lawford, R., H. Hill, E. Wheaton, I. Hanuta, A. Warkentin, B. Girling och R. Stewart, 2008: En genomgång av några krav på information om torka på de kanadensiska prärierna. CMOS Bulletin, vol. 36, nr 3, 97-102.

externa länkar

[Stewart-1] Stewart, R., J. Pomeroy och R. Lawford, 2008: Ett torkaforskningsinitiativ för de kanadensiska prärierna, CMOS Bulletin, Vol. 36, nr 3, 97-102.

[Phillips-2] Phillips, DW, 2002: De tio bästa kanadensiska väderhistorierna för 2001. CMOS Bulletin, 30, 19-23.

[Statistics-3] Statistik Kanada, 2003: Nettogårdsinkomst. Katalognummer 21-010-XIE, volym 2. Ottawa, Ontario.

[4] Wheaton, E, Wittrock V, Kulshreshtha S, Koshida G, Grant C, Chipanshi A, Bonsal BR (2005) Lärdomar från torkaåren 2001 och 2002: sammanfattande rapport. Agriculture and Agri-Food Canada, Saskatchewan Research Council Publ No. 11602–46E03, Saskatoon

[5] Bonsal, B., 2008: Torka i Kanada: en översikt. CMOS Bulletin, vol. 36, nr 3, 79-86.

[6] Lawford, R., H. Hill, E. Wheaton, I. Hanuta, A. Warkentin, B. Girling och R. Stewart, 2008: En genomgång av några krav på information om torka på de kanadensiska prärierna. CMOS Bulletin, vol. 36, nr 3, 97-102.