KNAW

Research

ACER - developing Adaptive Capacity to Extreme events in the Rhinebasin

Pagina-navigatie:


Update Research data


Title ACER - developing Adaptive Capacity to Extreme events in the Rhinebasin
Period 01 / 2005 - 06 / 2011
Status Current
Research number OND1323695

Abstract

Description:
The majority of hydrologic and hydraulic models contain many important uncertainties due to, amongst others, two important shortcomings; large-scale input resolution (of hydrological models) and limited feedback with the atmosphere. A new model system was designed which will be applied for flooding assessments and which will also address these shortcomings. The system consists of RAMS (regional atmospheric model) coupled to the hydrological model (VIC).

Research objectives:
The objectives are:

1. To develop new cross boundary adaptation strategies to mitigate extreme events (floods and droughts) in the Rhine basin under climate change. The strategies are designed to enhance the adaptive capacity in water management for both the Netherlands and Germany.
2. To develop a coupled atmospheric-hydrological model describing both the energy and water balance for the whole Rhine basin. The model enables simulating adaptations related to land use changes and provides accurate information on the timing of extreme events. The latter though enhanced simulation of soil moisture conditions and a more appropriate description of the land surface atmosphere exchanges and possible feedbacks.

Results and products:
The use of the coupled model (WAMMS - Wageningen Atmosphere Mesoscale Modelling System) was demonstrated for a historical flooding event in the Rhine river basin, together with results of an analysis applying different model resolutions (see figure 1, where the effect of resolution on precipitation fields is clearly demonstrated). It was shown that using RAMS output as forcing data for VIC results in better predictions of the timing of peak events than large-scale climatological data (REMO). The coupled model is sensitive to initial conditions and parameter settings. Therefore, an intensive calibration mechanism has been set up to create a realistic set of parameters. This led to improved simulations of the discharge simulated for Lobith (see figure 2). An important mechanism, while using WAMMS, is that a well-thought bias correction needs to be applied to the input data for future studies.
We also assessed the impact of land use change scenarios and climate change scenarios for the Rhine basin using the VIC model as applied and calibrated previously. Areas that are sensitive to land use changes, and precipitation events leading to extreme streamflow can now be identified for modeling with WAMMS.

Abstract (NL)

Doel
Het ACER-project voorziet in het ontwerpen en opzetten van een model dat in staat is om de effecten van adaptatiemaatregelen in het Rijnstroomgebied door te rekenen.

Werkwijze
Het merendeel van de modellen hebben een tweetal tekortkomingen; weinig detail en daardoor afvlakking van de extremen en een beperkte of helemaal geen terugkoppeling met de atmosfeer. Om deze tekortkomingen op te heffen is een meso-schaal atmosferisch model (RAMS) gekoppeld met een hydrologisch model (VIC). Dit gekoppelde model (WAMMS - Wageningen Atmosphere Mesoscale Modelling System) wordt eerst gebruikt voor het doorrekenen van historische gebeurtenissen en daarna voor klimaatscenario s in combinatie met adaptatiemaatregelen. Hierbij worden ook de effecten van landgebruikveranderingen op de neerslag en verdampingspatronen meegenomen. De effecten in het primaire rivierbed worden doorgerekend door een off-line koppeling met het hydraulische model SOBEK in samenwerking met IVM en Deltares.

Resultaten
Simulaties op een kleine schaal met een hydrologisch model laten zien dat de effecten van de terugkoppeling van landgebruik(-veranderingen) op neerslag en verdampingspatronen op de kleinere regionale schaal (25x25 km) significant zijn. Op grotere schaal is dit effect minder te zien omdat er tegengestelde effecten waarneembaar zijn van a) verstedelijking en b) de omzetting van landbouwgrond in bos/natuurgebied.
Tevens is het belang aangetoond van het gebruik van een gekoppeld atmosferisch-hydrologisch model waarmee op een fijnere resolutie (tijd en ruimte) neerslaggevens verkregen worden (zie figuur 1). De timing van piekafvoeren wordt zo beter in kracht gebracht. De calibratie van parameters in het model is afhankelijk van de te gebruike resolutie en ook van de juiste bias-correctie op neerslag en temperatuur. Deze calibratie, in combinatie met een goede initialisatie, is verbeterd waardoor de afvoer nu kwantitatief beter gesimuleerd kan worden

Publicaties bij dit project zijn beschikbaar via deze Link

Related organisations

Related people

Researcher Dr. R.W.A. Hutjes
Researcher Dr.ir. C.M.J. Jacobs
Project leader Dr.ir. E.J. Moors

Related research (upper level)

Classification

A12000 Surfacewater and groundwater
D15600 Hydrospheric sciences
D16800 Computer simulation, virtual reality

Go to page top
Go back to contents
Go back to site navigation