Världen förändras snabbt, och det förflutna är inte längre en vägledning till framtiden när det gäller extrema händelser och översvämningar. Det är ett av resultaten från en artikel om Changing Cold Regions Network (CCRN), en sammanfattning av forskningsprogrammet som avslutades 2018 och som nyligen sammanställde många av dess vetenskapliga framsteg i ett specialnummer av tidskriften Hydrologi och geosystemvetenskap .

CCRN-forskningen syftade till att förbättra prognoser och förutsägelsemodeller för att bättre förstå vilka utmaningar västra och norra Kanada kan stå inför i framtiden när planeten värms upp.

Oöverträffade händelser som Fort McMurray, Alta., skogsbränder 2016 och översvämningen i Calgary 2013 kan börja bli vanligare och allvarligare, sa Dr Chris DeBeer, vetenskapschef för CCRN och det pankanadensiska programmet Global Water Futures (GWF), leds av University of Saskatchewan (USask) Global Institute for Water Security (GIWS) och Center for Hydrology.

"Att bättre kunna förstå vad framtiden kan vänta är mycket viktigt för samhället, för våra vattenresurser och för infrastruktur och hälsa och många andra relaterade saker, sa DeBeer.

Utmanande miljöer

Som det visar sig, prärierna, bergen, och norr kan vara svårt att modellera.

"Ytvattenanslutningar finns inte hela tiden, och mycket av prärielandskapet är täckt av glaciala fördjupningar som bara ansluter periodiskt, " DeBeer sa. "Det har alltid varit en utmaning för standardmodeller att representera det."

Forskningen gjord av CCRN förbättrade modellernas förmåga att representera hydrologin i västra och norra Kanada, som har unika egenskaper som permafrost och glaciärer. GWF, ett utökat uppföljningsprogram från CCRN, utvecklar modellerna ytterligare och fokuserar på hela Kanada såväl som de kalla och höga bergsområdena i världen, som levererar vatten till mycket av den globala befolkningen.

"Det här är utmanande miljöer, "DeBeer sa." Processer som snösmältning och infiltration i frusen mark och frysning och upptining av jordar - kalla regioner är unika och svåra att representera i datormodeller. "

Klimatförändringarna påverkar också landskapen och marktäcket, som jordbruk och gräsmarker som kryper norrut, buskar som inkräktar på tundran, och lövträd som ersätter vintergröna växter i den boreala skogen. Dessa förändringar kan ha en inverkan på de förutsägelser som dessa modeller gör.

Föränderliga landskap

Dr Jennifer Baltzer, docent och Canada Research Chair vid Wilfrid Laurier University och en ledande forskare vid GWF, var en del av CCRN med fokus på förändring av marktäcke på hög latitud.

Hydrologiska modeller och landtäckningsmodeller utvecklas parallellt. Ett viktigt steg är att föra samman dessa modeller för att förbättra noggrannheten i våra förutsägelser, Sa Baltzer.

"Den typ av vegetation du har i dessa regioner har starka kontroller på några av dessa fysiska vatten- och energirelaterade utbyten, " Hon sa.

CCRN-forskningen fångade stora klimatuppvärmningsinducerade vegetationsövergångsscenarier i simuleringskörningar av landytmodellerna som Environment and Climate Change Canada (ECCC), och CCRN använde.

Modellerna har en rad olika täckningstyper som används som en del av scenarier de kör. Baltzer sa att genom att modifiera marken, vi kan börja bedöma vilka konsekvenserna är av klimatuppvärmningsinducerade vegetationsförändringar.

Hydrologiska modeller och landtäckningsmodeller utvecklas parallellt. Ett viktigt steg är att sammanföra dessa modeller för att förbättra noggrannheten i våra prognoser, sa Baltzer.

"Om du ska försöka förutse det ena och ignorera det andra, du kommer inte att få det rätt eftersom de två pratar med varandra och interagerar med varandra."

En nationell satsning för att förbättra beredskapen för nödsituationer med klimatförändringar

GWF -programmet arbetar med den federala regeringen och provinserna och territorierna för att förbättra den nationella vattenprognosen, som kan hjälpa till att informera användarna om klimatförändringarnas inverkan på tillgången på vatten, extrema översvämningar och torka, översvämningsslätter och effekterna av minskande snöpackning, glaciärer och tinande permafrost på framtida vattenflöden.

Forskare har arbetat för att förbättra den finskaliga Cold Regions Hydrological Modeling-plattformen, och den storskaliga MESH-modellen (Modélisation Environmentale Communautaire—Surface and Hydrology) – hydrologiplanen för landyta i ECCC:s gemenskapsmiljömodelleringssystem.

Modelleringssystemet har tagit vetenskapliga framsteg från CCRN och GWF och tillämpat dem i viktiga flodområden över hela Kanada, inklusive de stora sjöarna-St. Lawrence, Saskatchewan–Nelson, Mackenzie, Fraser, Columbia, Sankt Johannes, och Yukon.

"Tillsammans, vi utvecklar ett nationellt ramverk för vattenförutsägelse som är kopplat till olika förvaltningsnivåer och tillgodoser nationella och lokala behov i varje avrinningsområde, "DeBeer sa." Vi gör framsteg i olika delar av landet när det gäller modellmöjligheter och operationer, och vi använder denna CCRN -vetenskap för att göra det. "