Influence of Morphology, Climate Change and Landuse Change on Water Partitioning in Olifants River Basin
Creators: name: Onjira, Phoebe Pauline Ingado
Publisher: name: Karlsruhe
Year: 2020
Subjects: SWAT Model
morphology
hydrological partitioning
climate change
landuse change

description: Das Einzugsgebiet des Olifants River befindet sich derzeit in einer umfassenden Entwicklung der landwirtschaftlichen Landnutzungsaktivität. Trotz verschiedener Schutzpraktiken und Schutzmaßnahmen führt die Veränderung der Landnutzung immer noch zu einer Verschiebung im hydrologischen Regime. Als Treiber dieser rasanten Entwicklung in der Landnutzungsänderung durch landwirtschaftliche Nutzung sind der stetig steigende Nahrungsmittelbedarf und günstige klimatische Bedingung für die Landwirtschaft zu nennen. Ein stetiges Bevölkerungswachstum in Südafrika von etwa 1,4% pro Jahr weist auf eine kontinuierliche Nachfrage nach Nahrungsmitteln hin, die zu weiteren landwirtschaftlichen Expansionen und anschließend zu weiteren Veränderungen in der Hydrologie führen werden. Diese Situation könnte durch den Klimawandel und dadurch bedingte zunehmende Schwere extremer Phänomene wie Dürren und Überschwemmungen weiter verschärft werden. Diese Studie quantifiziert die Veränderungen des Klimas und der Landnutzung in den Teileinzugsgebieten Blyde River und Steelpoort River des Olifants Rivers, analysiert deren Einfluss auf die Hydrologie und schlägt eine Methode für die Landnutzungsplanung vor, mit der Änderungen im hydrologischen Regime abgemindert werden können. Historische Abflüsse, Temperatur und Niederschläge wurden mit statistischen Methoden ausgewertet, um das Vorhandensein von Veränderungen in den Zeitreihen für 37 Jahre ab dem Jahr 1980 festzustellen. 1996 und 2012 wurden zwei abrupte Veränderungen im Abflussgeschehen festgestellt. Diese Veränderungen wurden auf die hohe Häufigkeit extremer Niederschläge (&gt; 40 mm / Tag) zwischen 1996 und 2012 zurückgeführt. Es wurde auch ein allmählicher Anstieg des Abflusses nachgewiesen, der jedoch nicht auf klimatische Faktoren zurückzuführen war. Darüber hinaus wurde ein allmählicher Temperaturanstieg festgestellt, der jedoch keinen nachweisbaren Einfluss auf die Evapotranspiration und andere hydrologische Faktoren hatte. Fernerkundliche Daten wurden zur Erkennung von Landnutzungsänderungen verwendet; vier Karten für 1992, 1998, 2002 und 2014 aus LANDSAT-Bildern. Die festgestellten signifikanten Veränderungen waren hauptsächlich auf die Urbanisierung und die landwirtschaftliche Entwicklung von etwa 169 km2 und 514 km2 zurückzuführen. Das SWAT-Modell wurde basierend auf dem LULC von 1992 kalibriert und zur Bewertung der Auswirkungen von Landnutzungsänderungen auf die Hydrologie verwendet. Basierend auf den LULC-Szenarien von 1992 und 2002 zeigten die Modellergebnisse eine Verringerung der Evapotranspiration um 6 mm, insbesondere in Gebieten, in denen Wälder durch Landwirtschaft ersetzt wurden, und eine allgemeine Erhöhung des Oberflächenabflusses um 3 mm, was auf die Verringerung der Oberflächenbedeckung zurückzuführen ist. Die weitere Ausdehnung des urbanen Bereichs und der Landwirtschaft zwischen 2002 und 2014 führte zu einer weiteren Erhöhung des Oberflächenabflusses um ca. 3 mm. Diese Studie schlägt einen Ansatz für die landwirtschaftliche Landnutzungsplanung vor, bei dem die Wechselwirkungen von Morphologie und Klima genutzt werden, um Gebiete zu identifizieren, die zu minimalen Auswirkungen auf die Landwirtschaft führen werden. Grünland wurde als Landnutzung identifiziert, die engere hydrologische Eigenschaften als die Landwirtschaft aufwies. Das Grünland wurde als LULC-Klasse ausgewählt, die durch Landwirtschaft ersetzt werden kann. Morphologische Analysen zeigten, dass eine geringe Hangneigung, eine höhere Bodenschüttdichte und eine geringe Robustheit des Geländes die besten physikalischen Bedingungen für die landwirtschaftliche Praxis sind. Dies würde jedoch zu einem Verlust der Vegetationsvielfalt bei anhaltender landwirtschaftlicher Expansion führen. Daher sollte das Ausmaß der Umwidmung von Grünland auf Landwirtschaft begrenzt werden und es sollten zusätzliche Studien zu den Auswirkungen dieser Methode auf die biologische Vielfalt durchgeführt werden.