• Energy Research

Mathematical models predicting nitrogen and phosphorus concentrations in surface waters can be useful tools to evaluate measures combating eutrophication. NUSWALITE is a water quality model to predict the nutrient concentrations in high spatial and temporal detail for catchments and ‘polder areas’. The NUSWALITE model comprises the description of five main processes: i) uptake and release of nutrients by biomass, ii) mineralization of organic phosphorus and nitrogen to their mineral fractions, iii) adsorption and desorption of phosphorus and nitrogen, iv) loss of nitrogen by denitrification, sedimentation and biomass removal, and loss of phosphorus by sedimentation and biomass removal. This report includes the description of the process formulations, solution scheme, parameterization, and calculation of nutrient retention.

Abstract. Especially in the Himalayan headwaters of the main rivers in South Asia, shifts in runoff are expected as a result of a rapidly changing climate. In recent years, our insight into these shifts and their impact on water availability has increased. However, a similar detailed understanding of the seasonal pattern in water demand is surprisingly absent. This hampers a proper assessment of water stress and ways to cope and adapt. In this study, the seasonal pattern of irrigation-water demand resulting from the typical practice of multiple cropping in South Asia was accounted for by introducing double cropping with monsoon-dependent planting dates in a hydrology and vegetation model. Crop yields were calibrated to the latest state-level statistics of India, Pakistan, Bangladesh and Nepal. The improvements in seasonal land use and cropping periods lead to lower estimates of irrigation-water demand compared to previous model-based studies, despite the net irrigated area being higher. Crop irrigation-water demand differs sharply between seasons and regions; in Pakistan, winter (rabi) and monsoon summer (kharif) irrigation demands are almost equal, whereas in Bangladesh the rabi demand is ∼ 100 times higher. Moreover, the relative importance of irrigation supply versus rain decreases sharply from west to east. Given the size and importance of South Asia improved regional estimates of food production and its irrigation-water demand will also affect global estimates. In models used for global water resources and food-security assessments, processes like multiple cropping and monsoon-dependent planting dates should not be ignored.

One of the main manifestations of climate change is expected to be increased rainfall variability. How to deal with this in agriculture will be a major societal challenge. In this paper we explore flexibility in land use, through deliberate seasonal adjustments in cropped area, as a specific strategy for coping with rainfall variability. Such adjustments are not incorporated in hydro-meteorological crop models commonly used for food security analyses. Our paper contributes to the literature by making a comprehensive model assessment of inter-annual variability in cropproduction, including both variations in crop yield and cropped area. The Ganges basin is used as a case study.First, we assessed the contribution of cropped area variability to overall variability in rice and wheat production by applying hierarchical partitioning on time-series of agricultural statistics. We then introduced cropped area as an endogenous decision variable in a hydro-economic optimization model (WaterWise), coupled to a hydrology-vegetation model (LPJmL), and analyzed to what extent its performance in the estimation of inter-annual variability in crop production improved.From the statistics, we found that in the period 1999-2009 seasonal adjustment in cropped area can explain almost 50% of variability in wheat production and 40% of variability in rice production in the Indian part of the Ganges basin. Our improved model was well capable of mimicking existing variability at different spatial aggregation levels, especially for wheat. The value of flexibility, i.e. the foregone costs of choosing not to crop in years when water is scarce, was quantified at 4% of gross margin of wheat in the Indian part of the Ganges basin and as high as 34% of gross margin of wheat in the drought-prone state of Rajasthan. We argue that flexibility in land use is an important coping strategy to rainfall variability in water stressed regions. Date Submitted: 2015-12-22

Le faible statut socio-économique a été largement reconnu comme un facteur important pour accroître la vulnérabilité d'une personne au changement climatique, y compris la vulnérabilité aux changements de température. Pourtant, on sait peu de choses sur l'exposition à la chaleur dans les villes des pays en développement, et encore moins sur l'exposition dans les quartiers informels de ces pays. Cet article présente une évaluation de l'exposition à la chaleur extérieure dans les villes sud-asiatiques de Delhi, Dhaka et Faisalabad. L'évolution temporelle de l'exposition à la chaleur est évaluée, ainsi que les différences intra-urbaines, à l'aide de mesures météorologiques provenant d'appareils mobiles et fixes (avril-septembre 2016). L'exposition à la chaleur est comparée entre les quartiers à faible revenu et les autres quartiers de ces villes. Les résultats sont exprimés en termes de température de l'air et en termes d'indices thermiques Heat Index (HI), Wet Bulb Globe Temperature (WBGT) et Universal Thermal Climate Index (UTCI) au niveau de la marche. Des conditions classées comme dangereuses à très dangereuses, et susceptibles d'entraver la productivité, sont observées presque tous les jours de la période de mesure pendant la journée, même lorsque la température de l'air baisse après le début de la mousson. Il est recommandé de lancer des avertissements de chaleur en termes d'indices thermiques au lieu de simplement de température. Nos résultats nuancent l'idée que les personnes vivant dans des quartiers informels sont systématiquement plus exposées à la chaleur que les personnes vivant dans des quartiers plus prospères. Pendant la nuit, l'exposition a tendance à être améliorée dans les quartiers informels densément construits, mais pas si les quartiers à faible revenu sont plus ouverts ou s'ils sont intégrés dans des zones vertes/bleues. El bajo nivel socioeconómico ha sido ampliamente reconocido como un factor importante para aumentar la vulnerabilidad de una persona al cambio climático, incluida la vulnerabilidad a los cambios de temperatura. Sin embargo, se sabe poco sobre la exposición al calor dentro de las ciudades en los países en desarrollo, y aún menos sobre la exposición dentro de los barrios informales en esos países. Este documento presenta una evaluación de la exposición al calor exterior en las ciudades del sur de Asia Delhi, Dhaka y Faisalabad. Se evalúa la evolución temporal de la exposición al calor, así como las diferencias intraurbanas, utilizando mediciones meteorológicas desde dispositivos móviles y estacionarios (abril-septiembre 2016). La exposición al calor se compara entre los barrios de bajos ingresos y otros barrios de estas ciudades. Los resultados se expresan en términos de temperatura del aire y en términos de los índices térmicos Heat Index (HI), Wet Bulb Globe Temperature (WBGT) y Universal Thermal Climate Index (UTCI) a nivel de marcha. Las condiciones clasificadas como peligrosas a muy peligrosas, y que pueden impedir la productividad, se observan casi todos los días del periodo de medición durante el día, incluso cuando la temperatura del aire desciende después del inicio del monzón. Se recomienda emitir advertencias de calor en términos de índices térmicos en lugar de solo temperatura. Nuestros resultados matizan la idea de que las personas que viven en barrios informales están constantemente más expuestas al calor que las personas que viven en barrios más prósperos. Durante la noche, la exposición tiende a mejorar en los barrios informales densamente construidos, pero no si los barrios de bajos ingresos son más abiertos o si están incrustados en áreas verdes/azules. Low socio-economic status has been widely recognized as a significant factor in enhancing a person's vulnerability to climate change including vulnerability to changes in temperature. Yet, little is known about exposure to heat within cities in developing countries, and even less about exposure within informal neighbourhoods in those countries. This paper presents an assessment of exposure to outdoor heat in the South Asian cities Delhi, Dhaka, and Faisalabad. The temporal evolution of exposure to heat is evaluated, as well as intra-urban differences, using meteorological measurements from mobile and stationary devices (April–September 2016). Exposure to heat is compared between low-income and other neighbourhoods in these cities. Results are expressed in terms of air temperature and in terms of the thermal indices Heat Index (HI), Wet Bulb Globe Temperature (WBGT) and Universal Thermal Climate Index (UTCI) at walking level. Conditions classified as dangerous to very dangerous, and likely to impede productivity, are observed almost every day of the measurement period during daytime, even when air temperature drops after the onset of the monsoon. It is recommended to cast heat warnings in terms of thermal indices instead of just temperature. Our results nuance the idea that people living in informal neighbourhoods are consistently more exposed to heat than people living in more prosperous neighbourhoods. During night-time, exposure does tend to be enhanced in densely-built informal neighbourhoods, but not if the low-income neighbourhoods are more open, or if they are embedded in green/blue areas. تم الاعتراف على نطاق واسع بالوضع الاجتماعي والاقتصادي المتدني كعامل مهم في تعزيز تعرض الشخص لتغير المناخ بما في ذلك التعرض للتغيرات في درجة الحرارة. ومع ذلك، لا يُعرف سوى القليل عن التعرض للحرارة داخل المدن في البلدان النامية، وأقل من ذلك عن التعرض داخل الأحياء غير الرسمية في تلك البلدان. تقدم هذه الورقة تقييماً للتعرض للحرارة في الهواء الطلق في مدن جنوب آسيا دلهي ودكا وفيصل أباد. يتم تقييم التطور الزمني للتعرض للحرارة، وكذلك الاختلافات داخل الحضر، باستخدام قياسات الأرصاد الجوية من الأجهزة المحمولة والثابتة (أبريل- سبتمبر 2016). تتم مقارنة التعرض للحرارة بين الأحياء ذات الدخل المنخفض والأحياء الأخرى في هذه المدن. يتم التعبير عن النتائج من حيث درجة حرارة الهواء ومن حيث المؤشرات الحرارية مؤشر الحرارة (HI)، ودرجة حرارة الكرة الأرضية الرطبة (WBGT) ومؤشر المناخ الحراري العالمي (UTCI) عند مستوى المشي. يتم ملاحظة الظروف المصنفة على أنها خطرة إلى خطرة للغاية، ومن المحتمل أن تعيق الإنتاجية، كل يوم تقريبًا من فترة القياس خلال النهار، حتى عندما تنخفض درجة حرارة الهواء بعد بداية الرياح الموسمية. يوصى بإلقاء تحذيرات الحرارة من حيث المؤشرات الحرارية بدلاً من درجة الحرارة فقط. توضح نتائجنا فكرة أن الأشخاص الذين يعيشون في أحياء غير رسمية يتعرضون باستمرار للحرارة أكثر من الأشخاص الذين يعيشون في أحياء أكثر ازدهارًا. خلال الليل، يميل التعرض إلى التعزيز في الأحياء العشوائية المكتظة، ولكن ليس إذا كانت الأحياء ذات الدخل المنخفض أكثر انفتاحًا، أو إذا كانت مدمجة في مناطق خضراء/زرقاء.