Das Wasserjahr (auch hydrologisches Jahr , Abflussjahr oder Fließjahr genannt ) ist ein in der Hydrologie gebräuchlicher Begriff zur Beschreibung eines 12-monatigen Zeitraums, in dem die Niederschlagsmengen gemessen werden. Sein Beginn weicht vom Kalenderjahr ab, da ein Teil des Niederschlags im Spätherbst und Winter als Schnee fällt und erst mit der Schneeschmelze im folgenden Frühjahr oder Sommer abfließt . Ziel ist es, sicherzustellen, dass der Oberflächenabfluss während des Wasserjahres möglichst vollständig auf die Niederschläge desselben Wasserjahres zurückzuführen ist. [ 1 ]

Aufgrund meteorologischer und geographischer Faktoren variiert die Definition des Wasserjahres. Der United States Geological Survey (USGS) definiert es als den Zeitraum zwischen dem 1. Oktober eines Jahres und dem 30. September des Folgejahres [ 2 ] [ 3 ] , da Ende September bis Anfang Oktober in vielen Einzugsgebieten der USA die niedrigsten Flusspegel und gleichbleibende Grundwasserstände herrschen. Das Wasserjahr wird nach dem Kalenderjahr benannt, in dem es endet; beispielsweise läuft das US-Wasserjahr 2026 vom 1. Oktober 2025 bis zum 30. September 2026 [ 1 ].

Eine Möglichkeit, ein Wasserjahr zu bestimmen, besteht darin, den 12-Monats-Zeitraum zu finden, der über Jahre hinweg die konstanteste Korrelation zwischen Niederschlag und Abfluss sowie vernachlässigbare Änderungen der Speichermenge (z. B. Bodenwasser und Schnee) aufweist. [ 4 ] Üblicherweise ist der Zeitpunkt mit der geringsten jährlichen Schwankung der Speichermenge der Zeitpunkt mit dem niedrigsten Speicherstand und dem geringsten Abfluss. Allerdings beeinflussen auch praktische Erwägungen die Definitionen des Wasserjahres. In Kanada beispielsweise beginnt das Wasserjahr im Oktober, offenbar um es mit dem US-amerikanischen Jahr abzustimmen, obwohl im Winter bessere Messbedingungen herrschen. [ 5 ]

Um den regionalen und klimatischen Schwankungen Rechnung zu tragen, verwenden einige Forscher ein lokales Wasserjahr pro Pegel , das mit dem Monat beginnt, in dem der durchschnittliche Abfluss am niedrigsten ist . [ 6 ]

Einstufung

Wasserjahrestypen (oder -indizes [ 7 ] ) dienen der vereinfachten Darstellung historischer hydrologischer Daten. [ 8 ] Diese Indizes helfen, ähnliche Wasserjahre für die Planung regelbasierter Wasserwirtschaftsmaßnahmen zu kategorisieren. [ 7 ] Ein typischer Satz umfasst: sehr trockenes Jahr , trockenes Jahr , normales Jahr, nasses Jahr und sehr nasses Jahr . [ 8 ] Die Jahre werden durch die Festlegung numerischer Schwellenwerte für den Wasserabfluss im jeweiligen Wasserjahr charakterisiert . Die Berechnungsmethoden (und die Typen) variieren naturgemäß je nach Region, weshalb zahlreiche Indizes existieren, zum Beispiel: [ 7 ]

  • Palmer-Dürreindex (PDSI). Der PDSI wurde 1965 von WC Palmer vorgeschlagen [ 9 ] und wird seitdem in den USA häufig verwendet; [ 10 ]
  • Der Standardized Precipitation Index (SPI) wurde 1993 von McKee et al. vorgeschlagen; [ 11 ].
  • Reclamation-Dürreindex;
  • Dezile .

Viele in der Praxis verwendete Indizes wurden ad hoc erstellt . Beispielsweise sind die kalifornischen Flussindizes [ 12 ] gewichtete Mittelwerte der Schätzungen der Frühjahrsschmelze , des Abflusses im restlichen Jahr und des Ergebnisses des Vorjahres. Diese werden für einige Flussgebiete separat berechnet, um das Wasserjahr als nass , überdurchschnittlich , unterdurchschnittlich , trocken oder kritisch einzustufen (normale Jahre sind in Kalifornien extrem selten [ 13 ] ). Diese kalifornischen Indizes wurden nicht „durch eine systematische statistische Analyse historischer Beckenbedingungen und Flussabflüsse“ erstellt [ 14 ] .

Alle Indizes spiegeln naturgemäß historische Werte wider und können daher die Klimaschwankungen, die bekanntermaßen eine zeitliche Nichtstationarität der Verteilung der Wasserjahrestypen verursachen, nicht erfassen. [ 15 ]

Verwendung

Beispiele für die Verwendung des Wasserjahres:

  • Dient zum Vergleich der Niederschlagsmenge von einem Wasserjahr zum nächsten.
  • Wird verwendet, um einen Untersuchungszeitraum für hydrologische Modellierungszwecke festzulegen .
  • Wird in Berichten des United States Geological Survey (USGS) als Begriff verwendet, der sich mit der Oberflächenwasserversorgung befasst. [ 2 ]
  • Das Ende des Wasserjahres wird vom CoCoRaHS -Projekt als Gelegenheit für Beobachter genutzt, die Daten für ihren Standort zu überprüfen und zu bestätigen.

Siehe auch

Referenzen

  1. ^ a b Johnstone & Cross 1949 , S. 103.
  2. ^ a b United States Geological Survey, "Explanations for the National Water Conditions", https://water.usgs.gov/nwc/explain_data.html , Abgerufen am 16. Oktober 2011.
  3. ^ „Das hydrologische Jahr“ . Water UK . 31. Oktober 2012. Archiviert vom Original am 1. Dezember 2017. Abgerufen am 3. Mai 2016 .
  4. ^ Likens, GE (2013). Biogeochemie eines Waldökosystems. Springer Science & Business Media.
  5. ^ Duncan 1955 , S. 110–111.
  6. ^ Wasko, Conrad; Nathan, Rory; Peel, Murray C. (31. Juli 2020). „Trends in Global Flood and Streamflow Timing Based on Local Water Year“ . Water Resources Research . 56 (8). Bibcode : 2020WRR....5627233W . doi : 10.1029/2020WR027233 . eISSN 1944-7973 . hdl : 11343/264137 . ISSN 0043-1397 . S2CID 225359722 .   
  7. ^ a b c Null & Viers 2013 , S. 1137.
  8. ^ a b WEAP 2015 , S. 78.
  9. ^ WC Palmer, „Meteorologische Dürre“, Forschungsbericht Nr. 45. Wetterbehörde des US-Handelsministeriums, Washington DC, 1965.
  10. ^ Alley 1984 , S. 1100.
  11. ^ McKee, TB, Doesken, NJ und Kleist, J. (1993) Die Beziehung zwischen Dürrehäufigkeit und -dauer und Zeitskalen . 8. Konferenz für Angewandte Klimatologie, Anaheim, 17.–22. Januar 1993, 179–184.
  12. ^ „California River Indices“ . CAWR . Abgerufen am 7. August 2022 .
  13. ^ Viers 2011 , S. 658.
  14. Anderson , Donald M.; Rodney, Mark W. (8. Juni 2007). „Charakterisierung hydrologischer Bedingungen zur Unterstützung von Artenschutzmaßnahmen im Platte River“ . JAWRA Journal of the American Water Resources Association . 42 (5): 1391–1403 . doi : 10.1111/j.1752-1688.2006.tb05308.x . ISSN 1093-474X . S2CID 128988784. Archiviert vom Original am 7. August 2022. Abgerufen am 7. August 2022 .  
  15. ^ Null & Viers 2013 , S. 1137–1138.

Quellen