WATExR: Seasonal climate predictions and ecosystem impact modeling for improved water resources management under climate change

Sesongvarsling av vannmengde, vannkvalitet og økologi har et stort potensial for å støtte vannforvaltning, gitt pålitelige spådommer. Rent, sunt ferskvann er livsviktig, for eksempel for drikkevann, sunne fiskebestander og rekreasjon. Imidlertid er mange elver og innsjøer under intens press fra menneskelige aktiviteter. Dårlig vannkvalitet er vanlig, og forverres av uventede våte, tørre eller varme sesonger. Ferskvannsforvaltning er derfor svært utfordrende. Hvis ledelsesbeslutninger kan være basert på forhåndsvarsler om sannsynlige forhold i de kommende månedene, kan det være store økonomiske, økologiske og samfunnsmessige fordeler. Dette var fokus for WATExR-prosjektet, som utviklet og utforsket verdien av sesongvarselverktøy for ferskvannsforvaltning. For det første, har forskere og vannforvaltere utviklet state-of-the-art prognoseverktøy, som kobler sesongmessige klimaprognoser og innvirkningsmodeller for ferskvannsøkosystem for å forutsi hvordan elve-, innsjø- og reservoarforhold vil utvikle seg en sesong i forveien. Verktøy ble utviklet igjennom fem pilotstudier på fem lokasjoner, fire i Europa og ett i Australia. I Norge fokuserte vi på Vansjø, en viktig drikkevannskilde og rekreasjonsområde som lider av høye næringsinnhold og giftige algeoppblomstringer. De nye prognoseverktøyene ble deretter testet på alle lokasjonene for å se hvor nyttige de var for å støtte praktisk beslutningstaking. For dette, utstedte forskere hindcast bulletiner, dvs. vannkvalitetsprognoser for tidligere sesonger, generert ved hjelp av historiske sesongmessige klimaprognoser. Disse historiske prognosene ble sammenlignet med observerte historiske hendelser for å evaluere prognosens pålitelighet og ytelse. Vannforvaltere ga deretter tilbakemelding på om prognoser antas å gi nyttig og pålitelig informasjon for å unngå skadelige klimapåvirkninger en sesong i forveien. Ytterligere hindcast-eksperimenter ble deretter utført for å se nærmere på kildene til prognoseferdighet, for å forstå når og hvor sesongprognoser mest nyttig kan utføres, som en pekepinn for fremtidig utvikling av sesongvarslingssystemer. Forskere og vannforvaltere var begge enige om at sesongvarsling er utfordrende, en sentral barriere er upåliteligheten til de sesongmessige klimamodellprognosene som brukes som inndata til verktøyene for ferskvannsvarsling. På hvert casestudieområde fant vi imidlertid en rekke vinduer med muligheter, det vil si årstider eller hendelser som kunne forutsies godt. Vannforvaltere var generelt begeistret for disse, fordi selv små glimt inn i fremtiden ble antatt å være veldig nyttige. Samutviklingsprosessen selv var også av stor verdi, og styrket kommunikasjonen og forståelsen mellom forskere og vannforvaltere. Samlet sett, lovende resultater fra pilotstudieområdene tyder på at det er potensial for at sesongvarsel kan støtte vannforvaltningen bredere i Norge og Europa, spesielt etter ytterligere forbedring av sesongmessige klimamodeller.

WATExR developed novel seasonal forecasting tools for water quality and assessed the value of tools for supporting water management. All underlying data and code are open source and publicly available, and have been disseminated to the research community via scientific journals and conferences, and to water managers through meetings and workshops, a webinar, videos and websites. Expected longer-term project outcomes and impacts include: (1) increased focus on seasonal forecasting for water quality management by the research community; (2) increased international research collaboration, with a focus on seasonal forecasting; (3) within Norway, additional pilot studies focused on the value of seasonal forecasting to support a range of sectors; (4) application of research results (water forecasting tools) by water managers involved in the project.

WATExR aims to integrate state-of-the-art seasonal climate predictions and water quality simulations, to enable efficient decision making and adaptation of water resources management to an increasing frequency of climate extreme events (CEE). To do this, WATExR will co-develop standardized tools tailored to end-user demands in seven representative catchments across Europe, which cover a wide range of water management issues affected by CEE, including recreation, fisheries, drinking water supply, and the implementation of the EU Water Framework Directive. In each case study, WATExR will build an original, standardized modelling workflow system programmed as a QGIS plug-in. WATExR will assess the potential of the new tools for improving mid-term decision making in the water quality sector when facing CEE and for defining adaptation strategies to future increases in CEE. WATExR will integrate climate and impact models in two complementary ways: 1. State-of-the-art seasonal climate prediction products will be tailored to the different case studies and impact models, and the whole modelling chain will be integrated through a QGIS plug-in. 2. WATExR will contribute to a wider assessment of the impacts of an increase in frequency of CEE in the future by defining a new sector of impact models related to water quality in ISIMIP2. All these activities will be framed within a co-development workflow to guarantee user adoption of the new tools. Thus, WATExR integrates across the whole chain of CS development from research to feedback from users.