Evaluating the impact of climate change on the hydrology of the river Chiese

Climate change increasingly is affecting every aspect of human life on the earth. Many regional climate models (RCMs) have so far been developed to carefully assess this important phenomenon on specific regions. While many studies apply some post-processing actions to RCMs outputs such as rescaling, remapping, interpolation, and regridding for matching the resolution of observations, this study proposes a novel approach that does not require any post-processing, resulting in the improvement of RCM evaluations. For this, 10 RCMs captured from the EURO CORDEX platform are evaluated on the river Chiese catchment located in the northeast of Italy, proving the Had-RCA4 RCM as the model with the overall best performance for precipitation and temperature simulation of the catchment. This model is then coupled with the hydrological model of Chiese catchment to assess the impacts of climate change. Three greenhouse gas emission scenarios, RCP (Representative Concentration Path for increase in the greenhouse gas emission) 2.6, 4.5, and 8.5, are considered in this context. The hydrological components of the catchment including discharge, percolation, and evapo-transpiration are calculated for and compared between historic (1991-2000) and future (2071-2080) decade simulations. The results show that catchment warming is obvious in all cases and therefore evapotranspiration will be intensified in the future. While rainfall events will feature higher intensity and shorter duration, there are slight increases in the yearly catchment precipitation depth. As the result of climate change, the catchment discharge and percolation components in 2071-2080 will be respectively higher and lower than those in 1991-2000. Keywords: Climate change, regional climate model, specific region, evaluation, impact model, hydrological component

Valutazione dell'impatto del cambiamento climatico sull'idrologia del fiume Chiese. Il cambiamento climatico sta influenzando ogni aspetto della vita umana sul pianeta Terra. Per valutare gli effetti di tale cambiamento su aree specifiche del pianeta, sono stati recentemente sviluppati numerosi modelli di cambiamento climatico (RCM). Mentre la maggior parte dei recenti studi scientifici applicano azioni di post-processing, quali il riscalamento, la rimappatura e l’interpolazione, ai risultati di tali modelli per riportarli alla scala delle osservazioni, il presente studio propone un approccio innovativo che non richiede post-processing e che pertanto preserva l’informazione contenuta nei risultati degli stessi modelli. In tale contesto, sono stati prelevati e analizzati i risultati di 10 RCM della piattaforma EURO CORDEX sul bacino del fiume Chiese situato nell’Italia Settentrionale. Il confronto degli RCM a scala di bacino ha consentito di individuare nell’Had-RCA 4 RCM il modello con le migliori prestazioni per quanto riguarda sia la precipitazione che la temperatura. L’ Had-RCA 4 RCM è stato quindi accoppiato con il modello idrologico del fiume Chiese con l’obiettivo di valutare gli impatti idrologici del cambiamento climatico, considerando tre scenari di emissione di gas serra, RCP 2.6, 4.5 e 8.5 in ordine crescente di severità. Il modello idrologico ha consentito di valutare l’andamento delle componenti idrologiche principali del bacino, deflusso, infiltrazione ed evapotraspirazione, per la decade storica 1991-2000 e per la decade futura 2071-2080. I risultati hanno indicato in modo inequivocabile il progressivo riscaldamento del bacino, accompagnato dall’aumento dell’evapotraspirazione. Per quanto attiene alla precipitazione, i risultati dello studio hanno mostrato che gli eventi futuri saranno caratterizzati da maggiori intensità e minori durate. Si assisterà inoltre ad un moderato aumento dell’altezza di precipitazione annua sul bacino, ad un aumento delle portate di piena e ad una riduzione dell’infiltrazione, con conseguente peggioramento della ricarica degli acquiferi. Parole chiave: cambiamento climatico, modello climatico regionale, regione specifica, valutazione, modellazione dell’impatto idrologico, idrologia del bacino