• Energy Research

Les études de comparaison réciproque jouent un rôle important, mais limité, dans la compréhension de l'utilité et des limites des modèles hydrologiques actuellement disponibles. Les études de comparaison se limitent souvent à des régimes hydrologiques bien élevés, où les processus de ruissellement des précipitations dominent la réponse hydrologique. Ces efforts n'ont pas couvert l'Ouest canadien en raison de la difficulté de simuler l'hydrologie complexe des régions froides de cette région avec des zones contributives spatio-temporelles variables. Cette étude d'intercomparaison est la première d'une série d'études dans le cadre du projet d'intercomparaison du bassin transfrontalier international et interprovincial Nelson-Churchill River Basin (NCRB) en Amérique du Nord (Nelson-MIP), qui englobe différentes écozones avec des zones majeures des nids-de-poule, des forêts, des glaciers, des montagnes et du pergélisol des Prairies non contributeurs. La performance de huit modèles hydrologiques et de surface terrestre est comparée à différents bassins hydrographiques non réglementés au sein du NCRB. Ceci est fait pour évaluer les performances de débit des modèles et la fidélité globale sans et avec l'étalonnage, pour capturer la physique sous-jacente de la région et pour mieux comprendre pourquoi les modèles ont du mal à simuler avec précision son hydrologie. Les résultats montrent que certains des modèles participants ont des difficultés à simuler le débit des cours d'eau et/ou des variables hydrologiques internes (par exemple, l'évapotranspiration) sur les bassins versants des Prairies, mais la plupart des modèles se sont bien comportés ailleurs. Cela provient de déficiences structurelles du modèle, bien que les différents modèles soient bien calibrés pour le débit observé. Certains changements structurels du modèle sont identifiés pour les modèles participants en vue d'améliorations futures. Les résultats de cette étude offrent des conseils aux praticiens pour la prédiction précise du débit du NCRB et pour accroître la confiance dans les projections futures de l'approvisionnement et de la gestion des ressources en eau. Los estudios de intercomparación desempeñan un papel importante, pero limitado, en la comprensión de la utilidad y las limitaciones de los modelos hidrológicos disponibles actualmente. Los estudios de comparación a menudo se limitan a regímenes hidrológicos de buen comportamiento, donde los procesos de lluvia y escorrentía dominan la respuesta hidrológica. Estos esfuerzos no han cubierto el oeste de Canadá debido a la dificultad de simular la compleja hidrología de la región fría de esa región con diferentes áreas de contribución espaciotemporal. Este estudio de intercomparación es el primero de una serie de estudios en el marco del proyecto de intercomparación de la cuenca transfronteriza internacional e interprovincial del río Nelson-Churchill (NCRB) en América del Norte (Nelson-MIP), que abarca diferentes ecozonas con áreas principales de los baches de la pradera, bosques, glaciares, montañas y permafrost no contribuyentes. El rendimiento de ocho modelos hidrológicos y de superficie terrestre se compara en diferentes cuencas no reguladas dentro del NCRB. Esto se hace para evaluar el rendimiento del flujo de corriente de los modelos y la fidelidad general sin y con calibración, para capturar la física subyacente de la región y para comprender mejor por qué los modelos tienen dificultades para simular con precisión su hidrología. Los resultados muestran que algunos de los modelos participantes tienen dificultades para simular el flujo del arroyo y/o las variables hidrológicas internas (por ejemplo, la evapotranspiración) en las cuencas hidrográficas de Prairie, pero la mayoría de los modelos tuvieron un buen desempeño en otros lugares. Esto se debe a las deficiencias estructurales del modelo, a pesar de que los diversos modelos están bien calibrados para el flujo de corriente observado. Se identifican algunos cambios estructurales en los modelos participantes para futuras mejoras. Los resultados de este estudio ofrecen orientación a los profesionales para la predicción precisa del caudal del NCRB y para aumentar la confianza en las proyecciones futuras del suministro y la gestión de los recursos hídricos. Intercomparison studies play an important, but limited role in understanding the usefulness and limitations of currently available hydrological models. Comparison studies are often limited to well-behaved hydrological regimes, where rainfall-runoff processes dominate the hydrological response. These efforts have not covered western Canada due to the difficulty in simulating that region's complex cold region hydrology with varying spatiotemporal contributing areas. This intercomparison study is the first of a series of studies under the intercomparison project of the international and interprovincial transboundary Nelson-Churchill River Basin (NCRB) in North America (Nelson-MIP), which encompasses different ecozones with major areas of the non-contributing Prairie potholes, forests, glaciers, mountains, and permafrost. The performance of eight hydrological and land surface models is compared at different unregulated watersheds within the NCRB. This is done to assess the models' streamflow performance and overall fidelity without and with calibration, to capture the underlying physics of the region and to better understand why models struggle to accurately simulate its hydrology. Results show that some of the participating models have difficulties in simulating streamflow and/or internal hydrological variables (e.g., evapotranspiration) over Prairie watersheds but most models performed well elsewhere. This stems from model structural deficiencies, despite the various models being well calibrated to observed streamflow. Some model structural changes are identified for the participating models for future improvement. The outcomes of this study offer guidance for practitioners for the accurate prediction of NCRB streamflow, and for increasing confidence in future projections of water resources supply and management. تلعب دراسات المقارنة البينية دورًا مهمًا ولكنه محدود في فهم فائدة وقيود النماذج الهيدرولوجية المتاحة حاليًا. غالبًا ما تقتصر دراسات المقارنة على الأنظمة الهيدرولوجية حسنة التصرف، حيث تهيمن عمليات هطول الأمطار على الاستجابة الهيدرولوجية. لم تغطي هذه الجهود غرب كندا بسبب صعوبة محاكاة هيدرولوجيا المنطقة الباردة المعقدة في تلك المنطقة مع اختلاف المناطق المساهمة الزمانية المكانية. هذه الدراسة للمقارنة البينية هي الأولى من سلسلة من الدراسات في إطار مشروع المقارنة البينية لحوض نهر نيلسون تشرشل العابر للحدود الدولي والمشترك بين المقاطعات (NCRB) في أمريكا الشمالية (Nelson - MIP)، والذي يشمل مناطق اقتصادية مختلفة مع مناطق رئيسية من حفر البراري غير المساهمة والغابات والأنهار الجليدية والجبال والصقيع الدائم. تتم مقارنة أداء ثمانية نماذج هيدرولوجية وسطح الأرض في مستجمعات مياه مختلفة غير منظمة داخل NCRB. ويتم ذلك لتقييم أداء تدفق النماذج والإخلاص العام دون المعايرة ومع المعايرة، لالتقاط الفيزياء الأساسية للمنطقة وفهم أفضل لماذا تكافح النماذج لمحاكاة هيدرولوجيتها بدقة. تظهر النتائج أن بعض النماذج المشاركة تواجه صعوبات في محاكاة تدفق التيار و/أو المتغيرات الهيدرولوجية الداخلية (على سبيل المثال، التبخر والنتح) فوق مستجمعات المياه في المرج ولكن معظم النماذج كان أداؤها جيدًا في أماكن أخرى. وينبع هذا من أوجه القصور الهيكلية النموذجية، على الرغم من معايرة النماذج المختلفة بشكل جيد لتدفق التدفق الملحوظ. يتم تحديد بعض التغييرات الهيكلية النموذجية للنماذج المشاركة للتحسين المستقبلي. تقدم نتائج هذه الدراسة إرشادات للممارسين للتنبؤ الدقيق بتدفق NCRB، ولزيادة الثقة في التوقعات المستقبلية لإمدادات الموارد المائية وإدارتها.

ABSTRACT Risk of waterborne diseases (WBDs) persists in temperate regions. The extent of influence of climate-related factors on the risk of specific WBDs in a changing climate and the projections of future climate scenarios on WBDs in temperate regions are unclear. A systematic review was conducted to identify specific waterborne pathogens and diseases prevalent in temperate region literature and transmission cycle associations with a changing climate. Projections of WBD risk based on future climate scenarios and models used to assess future disease risk were identified. Seventy-five peer-reviewed full-text articles for temperate regions published in the English language were included in this review after a search of Scopus and Web of Science databases from 2010 to 2023. Using thematic analysis, climate-related drivers impacting WBD risk were identified. Risk of WBDs was influenced mostly by weather (rainfall: 22% and heavy rainfall: 19%) across the majority of temperate regions and hydrological (streamflow: 50%) factors in Europe. Future climate scenarios suggest that WBD risk is likely to increase in temperate regions. Given the need to understand changes and potential feedback across fate, transport and exposure pathways, more studies should combine data-driven and process-based models to better assess future risks using model simulations.