Multi-variable verification of hydrological processes in the upper North Saskatchewan River basin, Alberta, Canada

Abstract

The ACRU agro-hydrological modelling system was set up to simulate the impacts of climate change on the hydrological responses of the 3856-km 2 Cline River watershed, the major headwater of the upper North Saskatchewan River basin in central Alberta, Canada. The physical-conceptual ACRU model was set up to simulate all elements of the hydrological cycle on a daily time step for the 1961-1990 baseline period, to serve as the basis for later climate change impact simulations. After parameterization, the output from the ACRU model was verified against temperature, snow water equivalent, glacier mass balance, potential evapotranspiration, and two sets of long-term daily streamflow records. The multi-variable verification analyses were implemented to instil confidence that the simulated streamflow time series is based on a realistic combination of bio-physical parameters and represents the watershed behaviour in terms of annual water yields, seasonality, shape and magnitude of the hydrographs, and streamflow variability.Key words hydrological simulation model; streamflow; snow; glacier; verification; ACRU model; Canada Vérification multi-variable des processus hydrologiques dans le bassin supérieur de la rivière North Saskatchewan, Alberta, Canada Résumé Le système de modélisation agro-hydrologique ACRU a été mis en place pour simuler les impacts des changements climatiques sur les réponses hydrologiques du bassin versant de la Rivière Cline (3856 km 2 ), source majeure du bassin supérieur de la rivière North Saskatchewan dans le centre de l'Alberta, au Canada. Le modèle physique-conceptuel ACRU a été mis en place pour simuler tous les éléments du cycle hydrologique au pas de temps journalier pour la période de référence 1961-1990, pour servir de base à des simulations ultérieures des impacts des changements climatiques. Après le paramétrage, les sorties du modèle ACRU ont été vérifiées sur la température, l'équivalent en eau de la neige, le bilan de masse des glaciers, l'évapotranspiration potentielle, et deux enregistrements de long terme de débits quotidiens. Les analyses de vérification multi-variables ont été mises en oeuvre pour s'assurer que la série des débits simulés est basée sur une combinaison réaliste de paramètres biophysiques et représente le comportement du bassin versants en termes d'écoulement annuel, de saisonnalité, de forme et d'ampleur des hydrogrammes et de variabilité du débit.

Has it become warmer in Alberta? Mapping temperature changes for the period 1950–2010 across Alberta, Canada

“…Forbes et al () and Kienzle et al () have reported increased winter runoff, earlier spring freshet, and decreased summer runoff for southwestern Alberta. The same findings were reported for parts of the Rocky Mountains (Rood et al ; Sauchyn and Kulshreshtha ; Nemeth et al ). Correspondingly, regions where snowpack and glacier melt are major sources of the annual streamflow are significantly impacted by climate change (Cayan et al ; Mote ; Hamlet et al ).…”