שימוש במודלים אקלימיים ברזולוציה גבוהה לצורך חיזוי...
-
Upload
rama-lawson -
Category
Documents
-
view
46 -
download
3
description
Transcript of שימוש במודלים אקלימיים ברזולוציה גבוהה לצורך חיזוי...
שימוש במודלים אקלימיים ברזולוציה גבוהה שימוש במודלים אקלימיים ברזולוציה גבוהה
לצורך חיזוי מאזני מים ומלח בימת הכנרת לצורך חיזוי מאזני מים ומלח בימת הכנרת עמיר גבעתי - השירות ההידרולוגי, יחידת המחקרים, רשות המים
רנה סמואלס - אוניברסיטת תל אביב, המחלקה לגיאופיסיקה אלון רימר - המעבדה לחקר הכנרת, המכון לחקר ימים ואגמיםפנחס אלפרט - אוניברסיטת תל אביב, המחלקה לגיאופיסיקה
המכון המכון לחקר ימים לחקר ימים
ואגמיםואגמים
מטרות המחקרמטרות המחקרהערכת כניסות המים לאגם כנרת בעשורים הקרוביםהערכת כניסות המים לאגם כנרת בעשורים הקרובים
הערכת ההתאדות מאגם ואגן הכנרת הערכת ההתאדות מאגם ואגן הכנרת
הערכת נפחי מים זמינים בכנרת הערכת נפחי מים זמינים בכנרת חיזוי מפלסי כנרת עתידיים בתרחישי שאיבה שוניםחיזוי מפלסי כנרת עתידיים בתרחישי שאיבה שונים
איכות מים: חישוב ריכוזי המליחות בכנרתאיכות מים: חישוב ריכוזי המליחות בכנרתמחקר המשך: השפעת השינויים הצפויים בכניסות מחקר המשך: השפעת השינויים הצפויים בכניסות
המים על האקולוגיה של האגם המים על האקולוגיה של האגם
Kineret
Mountain Aquifer - west
Costal Aquifer
Mountain Aquifer - east
Western Galilee
Negev
מקורות המים של ישראל
כניסות מים שנתיות 660לכנרת: מלמ"ק.
נפח התאדות שנתית:
מלמ"ק230
מלמ"ק360
מלמ"ק250
מלמ"ק100
קמ"ר2,730אגן ההיקוות של הכנרת:
קמ"ר165שטח אגם הכנרת:
- מ'212.95: 04.03.10
-215.50-215.25-215.00-214.75-214.50-214.25-214.00-213.75-213.50-213.25-213.00-212.75-212.50-212.25-212.00-211.75-211.50-211.25-211.00-210.75-210.50
10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12חודש
םרי
טמ
2006/72007/82008/92009/10
01/10/07-212.36
01/10/06-211.91
01/10/08-214.05
מפלס מינימום הקבוע בחוק : 214.87 -
המהלך היומי של מפלס הכנרת בארבעת השנים האחרונותהמהלך היומי של מפלס הכנרת בארבעת השנים האחרונות
- מ'214.37: 2009/10מפלס מינימום בשנת - מ'212.40: 2009/10מפלס מינימום בשנת
כקלט למודלים ההידרולוגים נעשה שימוש בתוצאות המודל של (Kitoh, Yatagai and Alpert (2008 ברזולוציה מרחבית אשר הורץ
. לתוצאות המודל בוצע 2015-2035 ק"מ עבור התקופה 20של downscaling סטטיסטי, עבור תחנות נבחרות באגן ההיקוות של
הכנרת.
) Givati and Rosenfeld, 2007 ; 2006 מודל לחישוב כניסות מים לכנרת )גבעתי, •
) Rimmer et al, 2009 מודל לחישוב התאדות מאגם ואגן הכנרת )•
Rimmer, 2003; 2008 ) מודל לחישוב ריכוז מליחות באגם הכנרת )•
מודלים אקלימיים:
מודלים הידרולוגים:
מתודולוגימתודולוגיהה
high-resolution Global Climate
Model
Evaporation Model
Lake salinity Model
Temperature, relative humidity,
radiation, wind speed
Precipitation
Lake heat
storage change
Evaporation
Water inflows Model
Water inflows
Lake volume
Solute inflow
Water outflows
Lake salinity
high-resolution Global Climate
Model
Evaporation Model
Lake salinity Model
Temperature, relative humidity,
radiation, wind speed
Precipitation
Lake heat
storage change
Evaporation
Water inflows Model
Water inflows
Lake volume
Solute inflow
Water outflows
Lake salinity
Schematic description of the proposed cascade of models
Givati et al. Water Recourses Researches, 2010, in review
מתודולוגיה - המשך מתודולוגיה - המשך
כל המודלים בהם נעשה שימוש אומתו מול כל המודלים בהם נעשה שימוש אומתו מול ..1979-20071979-2007נתונים מדודים עבור התקופה נתונים מדודים עבור התקופה
רק לאחר אימות המודלים ניתן היה לעשות רק לאחר אימות המודלים ניתן היה לעשות -2015-2015בהם שימוש עבור חיזוי עתידי לתקופה בהם שימוש עבור חיזוי עתידי לתקופה
20352035
Kitoh, A. Yatagai and P. Alpert ,
Hydrological Research Letters, 2008
60 70 80 90 1001000
20
40
60
Kefar Giladi
quantile
0 20 40 600
20
40
60
mm
60 70 80 90 1000
20
40
60
Dafna
quantile
0 20 40 600
20
40
60
mm
60 70 80 90 1000
20
40
60
Meron
quantile
0 20 40 600
20
40
60
mm
60 70 80 90 1000
20
40
60
Golan Exp
mm
quantile
0 20 40 600
20
40
60
mm
mm
1979-2007גשם יומי מדוד )הקו הרציף) מול מחושב מהמודל )קו מקוקו) בשנים
60 70 80 90 1001000
20
40
60
Kefar Giladi
quantile
0 20 40 600
20
40
60
mm
60 70 80 90 1000
20
40
60
Dafna
quantile
0 20 40 600
20
40
60
mm
60 70 80 90 1000
20
40
60
Meron
quantile
0 20 40 600
20
40
60
mm
60 70 80 90 1000
20
40
60
Golan Exp
mm
quantile
0 20 40 600
20
40
60
mm
mm
לפני 1979-2007גשם יומי מדוד מול מחושב בשנים
bias correction (בשחור) ולאחריו )בכחול(
10
15
20
25
30
35
40
degr
ees
a. T min
10
15
20
25
30
35
40
degr
ees
b. T max
30
40
50
60
70
80
%
c. Relative Humidity
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 121.5
2
2.5
3
3.5
4
M s
-1
d. Wind speed
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 125
10
15
20
25
30
W m
-2
e. Radiation
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 125
10
15
20
25
30
Mm
3
f. Evaporation
month
10
15
20
25
30
35
40
degr
ees
a. T min
10
15
20
25
30
35
40
degr
ees
b. T max
30
40
50
60
70
80
%
c. Relative Humidity
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 121.5
2
2.5
3
3.5
4
M s
-1
d. Wind speed
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 125
10
15
20
25
30
W m
-2
e. Radiation
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 125
10
15
20
25
30
Mm
3
f. Evaporation
month
פרמטרים מטאורולוגים מדודים )קו מקוקו) מול מחושבים מהמודל )קו רציף) בתחנת טבחה שלחוף הכנרת:
a. ,טמפ' מינימום b. ,טמפ' מכסימום c. ,לחות יחסית d. ,מהירות רוח e. ,קרינה d. התאדות.
0
50
100
150
200
250
300
1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006
Actual evaporationCalculated evaporation
An
nu
al e
vap
ora
tio
n f
rom
La
ke K
inn
ert
[mc
m]
month
B
0
5
10
15
20
25
30
35
Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec
Actual evaporationCalculated evaporation
Mo
nth
ly e
vap
ora
tio
n f
rom
La
ke K
inn
ert
[mcm
]
month
A
) מאגם כנרת B) ושנתית )Aהתאדות חודשית )
Based on: Rimmer et al, Journal of Hydrology, 2009
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010
Measered
Calculated
Inc
om
ing
wat
er [
106
m3
year
-1]
Year
A
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
200 400 600 800 1000 1200 1400
y = 18.756 + 0.9719x R= 0.986 B
Cal
cula
ted
IW
[10
6m
3ye
ar-1
]
Observed IW [106 m3 year-1]
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010
Measered
Calculated
Inc
om
ing
wat
er [
106
m3
year
-1]
Year
A
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010
Measered
Calculated
Inc
om
ing
wat
er [
106
m3
year
-1]
Year
A
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
200 400 600 800 1000 1200 1400
y = 18.756 + 0.9719x R= 0.986 B
Cal
cula
ted
IW
[10
6m
3ye
ar-1
]
Observed IW [106 m3 year-1]
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
200 400 600 800 1000 1200 1400
y = 18.756 + 0.9719x R= 0.986 B
Cal
cula
ted
IW
[10
6m
3ye
ar-1
]
Observed IW [106 m3 year-1]
כניסות מים שנתיות מדודת לאגם כנרת )באדום)
מול כניסות מחושבות )בכחול)
Givati and Rosenfeld, Water Recourses Researches, 2007
0.75
0.95
1.15
1.35
1.55
1.75
1962 1972 1982 1992 2002Year
Cl-
stor
age
(106
ton)
Model
MeasuredS0=1,655,000 tonq= -0.0011 × year + 2.319Sin=107,000 ton
q (1
/yea
r)
0.04
0.12
0.20
0.28
0.36
Calculated
Regression line a
b
0.75
0.95
1.15
1.35
1.55
1.75
1962 1972 1982 1992 2002Year
Cl-
stor
age
(106
ton)
Model
MeasuredS0=1,655,000 tonq= -0.0011 × year + 2.319Sin=107,000 ton
q (1
/yea
r)
0.04
0.12
0.20
0.28
0.36
Calculated
Regression line a
b
יבול מלח מדוד באגם כנרת )בכחול) מול כניסות מחושבות )בשחור)
A. Rimmer, Journal of Hydrology, 2003
0
500
1000
1500
2000
1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040
Observed precipitation
Modeled precipitation
An
nu
al
pre
cip
ita
tio
n
[mm
/ y
]
Years
A
200
220
240
260
280
300
1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040
Modeled evaporation
Observed evaporation
An
nu
al
Ev
ap
ora
tio
n
[mc
m]
Years
B
) מדודה מול מחושבת בימת )B) מדוד ומחושב באגן הכנרת והתאדות Aעובי גשם שנתי ) כנרת
b1180200220240260280300320340360
1968 1977 1988 1997 2008 2017 2028
b2180200220240260280300320340360380400
1968 1977 1988 1997 2008 2017 2028
a2180200220240260280300320340360
1968 1977 1988 1997 2008 2017 2028
a1180200220240260280300320340360
1968 1977 1988 1997 2008 2017 2028
Predicted salinity- monthlySalinity ± Errors
Measured salinity
year
La
ke
Kin
ne
ret
sa
lin
ity
(pp
mC
l(
b1180200220240260280300320340360
1968 1977 1988 1997 2008 2017 2028
b1180200220240260280300320340360
1968 1977 1988 1997 2008 2017 2028
b2180200220240260280300320340360380400
1968 1977 1988 1997 2008 2017 2028
b2180200220240260280300320340360380400
1968 1977 1988 1997 2008 2017 2028
a2180200220240260280300320340360
1968 1977 1988 1997 2008 2017 2028
a2180200220240260280300320340360
1968 1977 1988 1997 2008 2017 2028
a1180200220240260280300320340360
1968 1977 1988 1997 2008 2017 2028
Predicted salinity- monthlySalinity ± Errors
Measured salinity
a1180200220240260280300320340360
1968 1977 1988 1997 2008 2017 2028
Predicted salinity- monthlySalinity ± Errors
Measured salinity
year
La
ke
Kin
ne
ret
sa
lin
ity
(pp
mC
l(
:ריכוז מליחות מדוד בכנרת ומחושב בארבעה תרחישים
a1מים זמינים ממוצעים חזויים על פי המודל ההידרולוגי :
a2 מים זמינים ממוצעים חזויים על פי המודל ההידרולוגי + הגדלה בצריכת המים במעלה :הכנרת
b1מים זמינים שנתיים חזויים על פי המודל ההידרולוגי :
b2: מים זמינים שנתיים חזויים על פי המודל ההידרולוגי + הגדלה בצריכת המים במעלההכנרת
b180
200
220
240
260
280
300
320
340
360
1968 1977 1988 1997 2008 2017 2028date
Lak
e K
inn
eret
salin
ity
(pp
mC
l( Predicted salinity- monthly
Salinity ± Errors
Measured salinity
Upper “red line”
-220
-218
-216
-214
-212
-210
-208
Lev
el (
m(
Predicted Level (m ASL)Lake Level
a
Lower “red line”
b180
200
220
240
260
280
300
320
340
360
1968 1977 1988 1997 2008 2017 2028date
Lak
e K
inn
eret
salin
ity
(pp
mC
l( Predicted salinity- monthly
Salinity ± Errors
Measured salinity
b180
200
220
240
260
280
300
320
340
360
1968 1977 1988 1997 2008 2017 2028date
Lak
e K
inn
eret
salin
ity
(pp
mC
l( Predicted salinity- monthly
Salinity ± Errors
Measured salinity
Upper “red line”
-220
-218
-216
-214
-212
-210
-208
Lev
el (
m(
Predicted Level (m ASL)Lake Level
a
Lower “red line”
Upper “red line”
-220
-218
-216
-214
-212
-210
-208
Lev
el (
m(
Predicted Level (m ASL)Lake Level
a
Lower “red line”
כאשר נפח השאיבה )b) ) ומליחות חזויהaמפלסי כנרת מדודים ומחושבים )
מלמ"ק ונפחי המים הזמינים מתקבלים מהמודל 380השנתי מהאגם נקבע על ההידרולוגי
Period1979 – 2007Observed
1979 – 2007Modeled
2015 –2034 Modeled
Future Change
Future Change [%]
Average Precipitation
[mm]835832802-30-4%
Std Precipitation [mm]
271263228-35-13%
Average Incoming water [mcm]
663664620-44-7%
Std Incoming water
[mcm]273256246-10-4%
Average Evaporation [mcm]230238249115%
Average Available water
[mcm]408401345-56-14%
Std Available water
[mcm]273272250-22-8%
Average Cl Concentration in the lake
(mg/l]
233234277*4318%
ריכוז נתונים מדודים ומחושבים מהמודלים השונים: משקעים, כניסות מים לכנרת, התאדות, נפחי מים זמינים וריכוז המליחות באגם
מסקנותמסקנותכניסות המים לכנרת צפויות לקטון בתקופה כניסות המים לכנרת צפויות לקטון בתקופה
) ) 7%7% מלמ"ק בממוצע ( מלמ"ק בממוצע (4444 ב- ב- 20152015- - 20352035 ..19791979- - 20072007ביחס לנפחים בתקופה ביחס לנפחים בתקופה
מלמ"ק מלמ"ק 1111נפחי ההתאדות צפויים לגדול ב- נפחי ההתאדות צפויים לגדול ב- ).).5%5%בתקופה זו (בתקופה זו (
כתוצאה מכך צפויים נפחי המים זמינים לקטון כתוצאה מכך צפויים נפחי המים זמינים לקטון
) וריכוזי המליחות לעלות ב- ) וריכוזי המליחות לעלות ב- 14%14% מלמ"ק ( מלמ"ק (5656 ב- ב-
).).18%18% מגכ"ל ( מגכ"ל (4343
הירידה החזויה בנפחי המים הזמינים הירידה החזויה בנפחי המים הזמינים שהוצגה בעבודה זו מצטרפת לירידה בנפחי המים שכבר שהוצגה בעבודה זו מצטרפת לירידה בנפחי המים שכבר
תועדה ע"י גבעתי ורוזנפלדתועדה ע"י גבעתי ורוזנפלד
Givati and Rosenfeld, WRR, 2007
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010
Available water volume in lake Kinneret Ending - Starting = 349 - 492 = -143
y = 9588.2 - 4.6057x
Av
aila
ble
Wat
er [
106
m3 y
ear-1
]
A