Gleitende Durchschnittliche Hydrologie

Hydrologische Zeitreihenmodellierung: Ein Vergleich zwischen adaptivem neuro-fuzzy-, neuronalen und autoregressiven Verfahren A. K. Lohani. . , Rakesh Kumar, RD Singh Nationales Institut für Hydrologie, Jalvigyan Bhawan, Roorkee 247 667, Indien Erhalten 30 April 2011, Überarbeitet 14 März 2012, Akzeptiert 20 März 2012, Online verfügbar 27 März 2012 Dieses Manuskript wurde von Andras Bardossy, Editor-in behandelt - Chief, mit der Unterstützung von Fi-John Chang, Associate EditorTime Serie Modellierung ist notwendig für die Planung und Verwaltung von Stauseen. Vor kurzem wurden die Soft Computing Techniken in der hydrologischen Modellierung und Prognose eingesetzt. In dieser Studie werden das Potential der künstlichen neuronalen Netze und des Neuro-Fuzzy-Systems in der monatlichen Reservoir-Zufluss-Prognose durch die Entwicklung und den Vergleich monatlicher Vorhersagemodelle für Vorratsbehälter untersucht, die auf autoregressiven (AR), künstlichen neuronalen Netzen (ANNs) und adaptiven neuronalen Netzen basieren Fuzzy-Schlußfolgerungssystem (ANFIS). Um die Wirkung der monatlichen Periodizität in den Fließdaten zu berücksichtigen, sind zyklische Begriffe auch in den ANN - und ANFIS-Modellen enthalten. Arbeiten mit Zeitreihen-Strömungsdaten des Sutlej-Flusses in Bhakra Dam, Indien, werden mehrere ANN und adaptive Neuro-Fuzzy-Modelle mit unterschiedlichen Eingangsvektoren trainiert. Um die Leistungsfähigkeit der ausgewählten ANN - und adaptiven neuronalen Fuzzy-Inferenzsystem - (ANFIS-) Modelle zu bewerten, wird ein Vergleich mit den autoregressiven (AR) Modellen durchgeführt. Das ANFIS-Modell, das mit dem Eingangsdatenvektor einschließlich früherer Zuflüsse und zyklischen Ausdrücken der monatlichen Periodizität trainiert wurde, hat eine signifikante Verbesserung der Prognosegenauigkeit im Vergleich zu den mit den Eingangsvektoren trainierten ANFIS-Modellen unter Berücksichtigung nur früherer Zuflüsse gezeigt. In allen Fällen liefert ANFIS eine genauere Prognose als die AR - und ANN-Modelle. Das vorgeschlagene ANFIS-Modell, gekoppelt mit den zyklischen Begriffen, zeigt eine bessere Darstellung der monatlichen Zuflussvorhersage für die Planung und den Betrieb des Reservoirs. Highlights Wir haben AR, ANN und ANFIS für Reservoir Zuflüsse Zeitreihenmodellierung verglichen. Die Einbeziehung zyklischer Terme in ANN - und Fuzzy-Modelle verbessert die Prognosegenauigkeit. ANFIS-Modell zeigte eine hohe und konsistente Genauigkeit bei der Prognose von monatlichen Zuflussereignissen. ANFIS zeigte höhere Genauigkeit im Vergleich zu AR und ANN Modelle bei der Prognose extreme Zuflüsse. Adaptives neuronales Fuzzy-Inferenzsystem Künstliches neuronales Netzwerk Autoregressives Modell HarmonicsMost Cited Journal of Hydrology Artikel Die meisten zitierten Artikel veröffentlicht seit 2012, extrahiert von Scopus. Band 416-417, Ausgabe. Januar 2012, Seiten 182-205 Tim R. McVicar Michael L. Roderick Randall J. Donohue Ling Tao Li Thomas G. Van Niel Axel Thomas Jrgen Grieser Deepak Jhajharia Siegf Himri Natalie M. Mahowald Anna V. Mescherskaja Andries C. Krüger Shafiqur Rehman Yagob Dinpashoh In einem global wärmenden Klima sind die beobachteten atmosphärischen Verdunstungsanforderungen in den letzten Jahrzehnten zurückgegangen. Mehrere neuere Untersuchungen haben gezeigt, dass der Rückgang der Verdunstungsnachfrage in erster Linie durch die Entwicklung der aerodynamischen Komponente (in erster Linie die Kombination der Auswirkungen der Windgeschwindigkeit (u) und der Luftfeuchtigkeit) und zweitens durch Veränderungen der Strahlungskomponente bestimmt wird. Eine Reihe dieser Studien zeigen auch, dass die abnehmende Rate der beobachteten oberflächennahen Oberfläche u (als Stillstand bezeichnet) der Hauptfaktor ist, der zu einer sinkenden Rate der Verdunstungsanforderung beiträgt. Ein Ziel dieser Arbeit war es, die Literatur zu überprüfen und zu synthetisieren, um festzustellen, ob es sich um ein weltweit verbreitetes Phänomen handelt. Wir analysierten 148 Studien, die terrestrische u Trends aus der ganzen Welt (mit ungleicher und unvollständiger räumlicher Verteilung und unterschiedlichen Messperioden) analysierten und fanden heraus, dass der durchschnittliche Trend bei -0.014ms -1a -1 für Studien mit mehr als 30 Standorten beobachtet wurde Als 30 Jahre, die bestätigt, dass Stillegung weit verbreitet war. Unter der Annahme einer linearen Trend ist dies eine -0.7ms -1 Veränderung in u über 50 Jahre. Ein zweites Ziel war es, die sinkende Rate der Verdunstungsnachfrage zu bestätigen, indem die Papiere, die die Trends der gemessenen Topfverdampfung (E pan) und der geschätzten Erntegutreferenz evapotranspiration (ET o) durchschnittlichen Trends betrugen, -3,19mma -2 (n55) und -1,31mma - 2 (n26). Ein drittes Ziel war es, den Beitrag zu den Verdunstungsnachfrage-Trends zu beurteilen, dass die vier primären meteorologischen Variablen (die u atmosphärische Luftfeuchtigkeit und Lufttemperatur) gemacht. Die Ergebnisse von 36 Studien unterstrichen die Bedeutung von u Trends. Wir quantifizierten auch die Empfindlichkeit der Raten der Verdunstungsanforderung auf Änderungen in u und wie sich die relativen Beiträge der aerodynamischen und strahlenden Komponenten saisonal über den Globus ändern. Unsere Überprüfung: (i) zeigt, dass terrestrisches Stilling auf der ganzen Welt weit verbreitet ist (ii) eine rückläufige Rate der Verdunstungsnachfrage bestätigt und (iii) hervorhebt, welchen Beitrag u zu diesen sinkenden Verdunstungsraten geleistet hat. Wir befürworten daher, dass die Bewertung der Verdunstungsnachfragetrends alle vier primären meteorologischen Variablen berücksichtigt (dh u, atmosphärische Luftfeuchtigkeit, Strahlung und Lufttemperatur). Dies ist besonders wichtig für die langfristige Bewertung der Wasserressourcen, da Veränderungen in u einen stärkeren Einfluss auf energiebegrenzte Wassereinzugsgebiete ausüben als wasserlimitierte. 2011. Volume 456-457, Issue. August 2012, Seiten 12-29 Claudia Teutschbein Jan Seibert Trotz des zunehmenden Einsatzes von regionalen Klimamodellen (RCM-Simulationen) in hydrologischen Klimaschutzuntersuchungen ist ihre Anwendung aufgrund des Risikos von erheblichen Verzerrungen schwierig. Um diese Vorurteile zu bewältigen, wurden in jüngster Zeit mehrere Bias-Korrekturverfahren entwickelt, die von einfacher Skalierung bis hin zu anspruchsvollen Ansätzen reichen. Dieses Papier bietet eine Übersicht über die verfügbaren Bias-Korrekturmethoden und zeigt, wie sie verwendet werden können, um Abweichungen in einem Ensemble von 11 verschiedenen RCM-simulierten Temperatur - und Niederschlagsreihen zu korrigieren. Die Performance aller Methoden wurde auf verschiedene Weise beurteilt: Zunächst wurden unterschiedlich korrigierte RCM-Daten mit beobachteten Klimadaten verglichen. Die zweite Bewertung beruhte auf dem kombinierten Einfluss von korrigierter RCM-simulierter Temperatur und Niederschlag auf hydrologische Simulationen des monatlichen mittleren Stromflusses sowie Frühlings - und Herbstflutspitzen für fünf Einzugsgebiete in Schweden unter derzeitigen (1961-1990) Klimabedingungen. Schließlich wurden die Auswirkungen auf die hydrologischen Simulationen auf der Grundlage der projizierten zukünftigen (2021-2050) Klimabedingungen für die verschiedenen Bias-Korrekturverfahren verglichen. Eine Verbesserung der unkorrigierten RCM-Klimavariablen wurde mit allen Vorspannungskorrekturansätzen erreicht. Während alle Verfahren in der Lage waren, die Mittelwerte zu korrigieren, gab es deutliche Unterschiede in ihrer Fähigkeit, andere statistische Eigenschaften wie Standardabweichung oder Perzentile zu korrigieren. Simulierte Strömungsströmungseigenschaften waren empfindlich für die Qualität der Antriebsdaten: Simulationen, die mit bias-korrigierten RCM-Variablen angetrieben wurden, passten die beobachteten Werte besser ein als Simulationen, die mit unkorrigierten RCM-Klimavariablen erzwungen wurden und weniger enge Variabilitätsgrenzen hatten. 2012 Elsevier B. V. Band 476, Issue. Januar 2004, Seiten 433-441 Mohammad Valipour Mohammad Ebrahim Banihabib Seyyed Mahmood Reza Behbahani Das Ziel der vorliegenden Forschung ist die Prognose der Zufluss von Dez Dam Reservoir mit Auto Regressive Moving Average (ARMA) und Auto Regressive Integrated Moving Average (ARIMA) Modelle während Wodurch die Anzahl der Parameter erhöht wird, um die Prognosegenauigkeit auf vier Parameter zu erhöhen und sie mit den statischen und dynamischen künstlichen neuronalen Netzwerken zu vergleichen. In dieser Forschung wurden monatliche Einleitungen von 1960 bis 2007 verwendet. Die Statistiken bezogen auf die ersten 42 Jahre wurden verwendet, um die Modelle zu trainieren und die 5 vergangenen Jahre wurden verwendet, um zu prognostizieren. In ARMA - und ARIMA-Modellen wurde das Polynom mit vier und sechs Parametern abgeleitet, um den Zufluss zu prognostizieren. In dem künstlichen neuronalen Netzwerk wurden die radialen und sigmoiden Aktivitätsfunktionen mit mehreren verschiedenen Neuronen in den verborgenen Schichten verwendet. Durch Vergleich des routinemäßigen quadratischen Fehlers (RMSE) und des mittleren Biasfehlers (MBE) wurde ein dynamisches künstliches neurales Netzwerkmodell mit Sigmoidaktivitätsfunktion und 17 Neuronen in der verborgenen Schicht als das beste Modell für die Vorhersage des Zustroms des Dezdammreservoirs gewählt. Der Einlauf des Stausees in den letzten 12 Monaten zeigt, dass das ARIMA-Modell im Vergleich zum ARMA-Modell einen geringeren Fehler aufweist. Statische und dynamische autoregressive künstliche neuronale Netze mit Aktivitätssigmoidfunktion können den Zufluss zu den Talsperren aus den vergangenen 60. Monaten prognostizieren. 2012 Elsevier B. V. Volume 416-417, Issue. Januar 2012, Seiten 19-27 Hua Guo Qi Hu Qi Zhang Lied Feng Der Drei-Schluchten-Staudamm (TGD) ist seit 2003 in Betrieb. Im Zeitraum 2003-2008 wurden Daten für die vorläufigen Evaluierungen der tatsächlichen Auswirkungen der TGD auf der Jangtse-Fluss-und Fluss-Interaktionen mit nachgelagerten Seen und Nebenflüsse. Diese Effekte werden in dieser Studie untersucht, nachdem der Klimaeinfluss durch den Vergleich hydrologischer Veränderungen zwischen Jahren ähnlicher Klimabedingungen vor und nach dem Betrieb des TGD minimiert wurde. Die wichtigsten Ergebnisse zeigen, dass die TGD-Operation hat die Jangtse Entlastung und Wasserstand betroffen. Die Bedeutung dieser Effekte variiert saisonal und an verschiedenen Orten entlang des Flusses. Die saisonale Schwankung folgt den TGDs saisonale Beschlagnahme und Freisetzung von Wasser. Die Größe der Effekte ist abhängig von der beschlagnahmenden Geschwindigkeit und dem saisonalen Fluss des Flusses. Die bedeutendsten Effekte sind in der Nähe des TGD-Flusses begrenzt und sind so groß wie das Fünffache derjenigen Abschnitte, die stromabwärts liegen. Die Abschwächung und Verminderung der Wirkung des TGD ist vor allem auf Verdünnungen des Einflusses durch Zuflüsse des Yangtze-Flusses aus nachgelagerten Nebenflüssen zurückzuführen. Die durch den TGD verursachten Änderungen im Yangtze-Fluss haben die Zusammenhänge zwischen dem Fluss und dem See von Poyang weiter verandert, was die Wasserwirtschaft und die Wasserressourcen des Seebaus beeinträchtigt. Eine wesentliche Konsequenz dieser Veränderungen war eine Abschwächung des Flusses, der auf den See zwang, so dass mehr Seefluss zum Fluss von Juli-März. Dieser Effekt des TGD kann teilweise die Aufgabe der TGD erfüllen, Hochwasserrisiken im Seebecken zu mildern, insbesondere während der Hochsaison des Jangtse-Flusses von Juli bis September. In den 6 Jahren seit der TGD-Operation begann die jährliche durchschnittliche Anzahl von schweren Abflüssen Ereignisse von 3000m 3s -1 vom See im Juli-September hat um 74 erhöht. Es hat auch zu einer Verringerung der Wasserspeicherung in Poyang See geführt. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen einen starken Bedarf an Arbeitsstrategien, um die TGD-Auswirkungen auf Hochwasserschutz und Wasserressourcen sowie ihre gesellschaftlichen und ökologischen Konsequenzen im Poyang-Seebecken auszugleichen. Im Rahmen der Studien zu den Auswirkungen von Großdämmen zeigt diese Studie ein Beispiel für die Erweiterung der bisherigen Studien im Dammfluß auf ein neues Dam-River-Seekonstrukt. 2011 Elsevier B. V. Volume 505, Issue. November 2013, Seiten 47-64 J. Klaus J. J. McDonnell Die Trennung von Sturmhydrographen mit stabilen Isotopentraktoren geht auf die späten 60er Jahre zurück. Diese Untersuchungen führten zu einem Paradigmenwechsel, wie Hydrologen die Abflusserzeugung konzeptualisierten, denn die meisten zeigten ein großes Übergewicht des Vorereigniswassers im Sturm-Hydrograph, auch im Spitzenstrom. Dies zwang zu einer grundsätzlichen Überprüfung der Prozesse der Wasserabgabe an Ströme bei Regenfällen und Schneeschmelzereignissen. Während die Einfachheit der zweikomponentigen Hydrographentrennung ein mächtiges Werkzeug war, um die Bedeutung des gespeicherten Wasserergusses zu zeigen, sind die im Zweikomponentenmodell implizierten Annahmen nunmehr zur weiteren Begrenzung des weiteren Vorgehens geworden. Hier untersuchen wir die Verwendung von stabilen Isotopen für die hydrographische Trennung unter besonderer Bezugnahme auf Studien, die seit der letzten umfassenden Überprüfung des Themas im Jahr 1994 abgeschlossen wurden. Wir überprüfen kritisch die Beiträge zu neuen Feldwissen, die durch Isotop-Hydrograph-Trennungsanwendungen gewonnen werden. Im Fokus stehen dabei die aktuellen Fragen der Beschränkungen des Zwei-Komponenten-Ansatzes. Wir untersuchen die Rolle des Bodenwassers als Beitrag zum Sturmfluss und die Probleme, die durch Unterschiede in den Bodenwasser - und Grundwassersignaturen an der Wasserscheide entstehen. Schließlich bieten wir Ideen, wie man die Grenzen des Zwei-Komponenten-Ansatzes überwinden und eine Vision für zukünftige Richtungen für die isotopenbasierte Hydrograph-Trennung vorstellen kann. Diese künftigen Richtungen konzentrieren sich auf Hochfrequenzanalysen von Niederschlagsabflussstrukturen und Dualisotopenanalyse von Einzugsgebieten einschließlich Vergleich von lysimeterbasierten Bodenwasserproben von mobilem Bodenwasser gegenüber kryogener und dampfbasierter Analyse von fest gebundenem Wasser. 2013. Band 487, Issue. April 2008, Seiten 24-38 SM Liu ZW Xu ZL Zhu ZZ Jia MJ Zhu Die Evapotranspiration (ET) Beobachtungen wurden für 3 Jahre (2008-2010) unter Verwendung von Eddy-Kovarianz - (EC) - Systemen und großen Apertur-Szintillometern (LAS) durchgeführt Typische Grundflächen im Hai-Becken: Obstgärten (Miyun, MY), Ackerland in den Vorstädten (Daxing, DX) und Ackerland in den Ebenen (Guantao, GT). Zuverlässige Daten wurden nach sorgfältiger Datenverarbeitung erhalten, und die saisonale und interannuelle Variabilität in ET wurde quantitativ analysiert. Die jährliche ET im Zeitraum 2008-2010 reichte von 510-730. Mm für die EG-Messungen und 430-560. Mm für die LAS-Messungen. Die Unterschiede in der ET unter den Jahren und Standorten waren mit unterschiedlichen Bodenfeuchte - und Pflanzenwachstumsbedingungen verbunden. Der Unterschied in den Quellenbereichen von EC - und LAS-Messungen und die Heterogenität in ihren Quellgebieten sind die Hauptursachen für die Diskrepanz zwischen den EC - und LAS-Messungen. Die EC - und LAS-Messungen werden mit der Berechnungsmethode der Feldwasserbilanzmethode und MOD16 ET (das Produkt MODIS ET aus dem MODIS Global Evapotranspiration Project) verglichen. Die durchschnittliche Differenz betrug 0,85 (mittlerer relativer Fehler) und 33,80. Mm (mittlerer quadratischer Fehler) zwischen den EG-Messungen und den Berechnungen der Wasserhaushaltsbilanz sowie 7,72 und 47,08. Mm zwischen LAS-Messungen und MOD16 ET von 2008 bis 2010 an den drei Standorten. Wir fanden in den vergangenen 15 Jahren eine abnehmende Tendenz der ET über das Hai-Becken, vor allem nach dem Jahr 2005. 2013 Elsevier B. V. Band 422-423, Issue. Die Charakterisierung der räumlich-zeitlichen Variabilität der Bodenfeuchte ist von großer Bedeutung in vielen Bereichen der Wissenschaft und in der Anwendung. Aufgrund der hohen Variabilität der Bodenfeuchte ist jedoch die Überwachung großer Flächen und über ausgedehnte Perioden durch In-situ-Punktmessungen nicht einfach. Normalerweise wird in der wissenschaftlichen Literatur die Bodenfeuchtigkeitsvariabilität über kurze Zeiträume und in großen Flächen oder über lange Zeiträume, aber in kleinen Bereichen untersucht. In dieser Studie wird ein Versuch zum Verständnis der Bodenfeuchtigkeitsvariabilität bei der Einzugsgebietsskala (100 km 2) durchgeführt, was die erforderliche Größe für einige hydrologische Anwendungen und für die Fernerkundungsvalidierungsanalyse ist. Insbesondere wurden Messungen in zwei angrenzenden Gebieten in Mittelitalien mit einer Verlängerung von 178 und 242 km 2 und über einen Zeitraum von 1 Jahr (35 Probenahme-Tage) mit fast wöchentlicher Frequenz durchgeführt, mit Ausnahme der Sommerperiode aufgrund der Bodenhärte. Für jeden Bereich wurden 46 Standorte überwacht, und für jeden Standort wurden 3 Messungen durchgeführt, um zuverlässige Bodenfeuchte-Schätzungen zu erhalten. Die Bodenfeuchte wurde mit einem tragbaren Time Domain Reflectometer für eine Schichttiefe von 0-15 cm gemessen. Eine statistische und zeitliche Stabilitätsanalyse wird eingesetzt, um die Raum-Zeit-Variabilität der Bodenfeuchte im lokalen und Einzugsgebiet zu beurteilen. Darüber hinaus wird durch Vergleich der Ergebnisse mit früheren Studien, die im selben Untersuchungsgebiet durchgeführt wurden, eine Synthese der Bodenfeuchtigkeitsvariabilität für eine Reihe von räumlichen Skalen von wenigen Quadratmetern bis zu mehreren Quadratkilometern versucht. Für den untersuchten Bereich sind die beiden wichtigsten Ergebnisse: 1) die räumliche Variabilität der Bodenfeuchte nimmt mit der Fläche bis zu 10 km 2 zu und bleibt dann mit einem durchschnittlichen Variationskoeffizienten gleich 0,20 (2) unabhängig von der Fläche konstant Verlängerung zeigt die Bodenfeuchte zeitliche Stabilitätsmerkmale, und daher können wenige Messungen verwendet werden, um mit einer guten Genauigkeit (Bestimmungskoeffizient höher als 0,88) Flächenmittelwerte herleiten zu können. Diese Erkenntnisse auf der Grundlage von in situ Bodenfeuchte Beobachtungen bestätigen die Möglichkeit, Punktinformationen für die Validierung von groben Auflösung Satellitenbilder verwenden. Darüber hinaus wird die Möglichkeit, grobe Auflösungsdaten für hydrologische Anwendungen in kleinen bis mittelgroßen Einzugsgebieten zu verwenden, bestätigt. 2012 Elsevier B. V. Volume 450-451, Issue. Juli 2012, Seiten 244-253 Junhong Bai Rong Xiao Kejiang Zhang Haifeng Gao Bodenproben wurden in Gezeiten-Süßwasser - und Salzwiesen im Yellow River Delta (YRD), Nordchina, vor und nach der Flow-Sediment-Regulierung gesammelt. Mit Hilfe der induktiv gekoppelten Plasma-Atomabsorptionsspektrometrie wurden die Gesamtkonzentrationen von Arsen (As), Cadmium (Cd), Kupfer (Cu), Blei (Pb) und Zink (Zn) ermittelt, um die Eigenschaften der Schwermetallbelastung in Gezeiten-Feuchtgebieten vor und nachher zu untersuchen Regelung. Die Ergebnisse zeigten, dass die Sumpfschmiede in beiden Sümpfen nach der Durchfluss-Sediment-Regulierung einen höheren Schlick und Gesamt-P-Gehalt, höhere Schüttdichte und geringere Sandgehalte aufwiesen. Da sowohl die Cd - als auch die Cd - Konzentrationen nach der Regulation signifikant höher waren und keine signifikanten Unterschiede in den vor und nach der Regulation gemessenen Konzentrationen an Cu, Pb und Zn auftraten. Es wurden keine signifikanten Unterschiede in den Schwermetallkonzentrationen zwischen Süßwasser und Salzmarsch Böden, entweder vor oder nach der Regulierung beobachtet. Vor dem Regulationsregime waren der pH-Wert und der Sulfer (S) die Hauptfaktoren, die die Schwermetallverteilung in Gezeiten-Süßwassermarien beeinflussen, während für die Gezeitensalzmarster die Bodensalzgehalte und die Feuchtigkeit, der pH-Wert und die S - Dichte und Gesamt-P wurden die wichtigsten Einflussfaktoren nach der Regulierung. Die Sedimentqualitätsrichtlinien und Geoakkumulationsindizes zeigten mäßig oder stark verschmutzte Werte von As und Cd und unverschmutzte oder mäßig verschmutzte Werte von Cu, Pb und Zn As und Cd-Verschmutzung wurden nach der Regulierung ernster. Die Faktorenanalyse ergab, dassdiese Schwermetalle, einschließlich As, eng beieinander waren und von gemeinsamen Schadstoffquellen stammten, bevor die Strömungssedimentregulation jedoch die Quellen von As und Cd von den Quellen von Cu, Pb und Zn nach dem Regulationsregime getrennt wurden, was darauf hindeutet, dass die Strömung Sediment-Regulierung zur As - und Cd-Akkumulation im YRD beigetragen. 2012 Elsevier B. V. Volume 475, Issue. Dezember 2012, Seiten 204-228 D. Nalley J. Adamowski B. Khalil Dieses Papier zielt darauf ab, Trends der mittleren Durchfluss - und Gesamtniederschlagsdaten über die südlichen Teile von Quebec und Ontario, Kanada, zu erfassen. Der Hauptzweck der Trendbewertung ist, herauszufinden, welche Zeitskalen die in den verwendeten Datensätzen beobachteten Trends beeinflussen. In dieser Studie wird ein neues Trend-Erkennungsverfahren für hydrologische Studien erforscht, das die Verwendung von Wavelet-Transformationen (WTs) beinhaltet, um die sich schnell und langsam verändernden Ereignisse, die in einer Zeitreihe enthalten sind, zu trennen. Im Einzelnen nutzt diese Studie die diskrete Wavelet-Transformation (DWT) - Technik und die Mann-Kendall (MK) Trendtests zur Analyse und Erfassung von Trends in monatlichen, jahreszeitlichen und jährlichen Daten von acht Flow-Stationen und sieben meteorologischen Stationen in Südlichen Ontario und Quebec während 1954-2008. Die Kombination des DWT - und MK-Tests bei der Analyse von Trends wurde bislang nicht intensiv erforscht, insbesondere bei der Erfassung von Trends in kanadischen Fluss - und Niederschlagszeitreihen. Der Wavelet-Typ und die Erweiterungsgrenze, die bei der Wavelet-Transformation verwendet wurden, sowie die Anzahl der Zerlegungsstufen wurden auf der Basis von zwei Kriterien bestimmt. Das erste Kriterium ist der mittlere relative Fehler der Wavelet-Näherungsreihe und der ursprünglichen Zeitreihe. Darüber hinaus wird in dieser Studie ein neues Kriterium vorgeschlagen und untersucht, das auf dem relativen Fehler der MK Z-Werte der Approximationskomponente und der ursprünglichen Zeitreihe beruht. Auch eine sequentielle Mann-Kendall-Analyse der verschiedenen Wavelet-Detailkomponenten (mit ihrer Näherungskomponente hinzugefügt), die aus der Zeitreihenzerlegung resultiert, wurde ebenfalls als hilfreich erachtet, da sie zeigt, wie harmonisch jede der Detailkomponenten (plus Approximation) ist Zu den ursprünglichen Daten. Diese Studie stellte fest, dass die meisten Trends sind positiv und begann Mitte der 1960er bis Anfang der 1970er Jahre. Die Ergebnisse aus der Wavelet-Analyse und Mann-Kendall-Tests auf den verschiedenen Datentypen (unter Verwendung der 5 Signifikanzniveaus) zeigen, dass im Allgemeinen intra - und inter-jährliche Ereignisse (bis zu 4 Jahre) Einfluss auf die beobachteten Tendenzen haben . 2012 Elsevier B. V. Band 480, Issue. Februar 2013, Seiten 33-45 Axel Ritter Rafael Muoz-Carpena Erfolg bei der Verwendung von Computermodellen zur Simulation von Umgebungsvariablen und Prozessen erfordert objektive Modellkalibrierung und - verifikation. Es wurden mehrere Methoden zur Quantifizierung der Güte der Beobachtungen gegenüber modellberechneten Werten vorgeschlagen, aber keiner von ihnen ist frei von Beschränkungen und oftmals unklar. Wenn ein einziger Indikator verwendet wird, kann dies zu einer falschen Überprüfung des Modells führen. Stattdessen wird derzeit eine Kombination von graphischen Ergebnissen, Absolutwertfehlerstatistiken (d. h. root mean square error) und normalisierte Güte-von-Fit-Statistiken (d. h. Nash-Sutcliffe-Effizienzkoeffizient, NSE) empfohlen. Die Interpretation von NSE-Werten ist oft subjektiv und kann durch die Größe und Anzahl von Datenpunkten, Datenausreißern und wiederholten Daten vorgespannt werden. Die statistische Signifikanz der Leistungsstatistik ist ein Aspekt, der allgemein ignoriert wird, der bei der Reduzierung der Subjektivität bei der richtigen Interpretation der Modellleistung hilft. In dieser Arbeit werden annäherte Wahrscheinlichkeitsverteilungen für zwei gemeinsame Indikatoren (NSE und root mean square error) mit Bootstrapping abgeleitet (Block-Bootstrapping beim Umgang mit Zeitreihen), gefolgt von einer durch Vorspannung korrigierten und beschleunigten Berechnung von Konfidenzintervallen. Die Hypothesentests der Indikatoren, die Schwellenwerte überschreiten, werden in einem einheitlichen Rahmen für die statistische Annahme oder Ablehnung der Modellleistung vorgeschlagen. Es wird veranschaulicht, wie die Modellleistung nicht linear mit NSE zusammenhängt, was für ihre richtige Interpretation entscheidend ist. Zusätzlich wird die Empfindlichkeit der Indikatoren für Modellvorspannung, Ausreißer und wiederholte Daten ausgewertet. Das Potential der Differenz zwischen rotem Mittelwertquadratfehler und mittlerem Absolutfehler zum Detektieren von Ausreißern wird untersucht, was zeigt, dass dies als notwendige, aber nicht ausreichende Bedingung für die Ausreißerpräsenz angesehen werden kann. Die Nützlichkeit des Ansatzes für die Bewertung der Modellleistung wird anhand von Fallstudien veranschaulicht, einschließlich solcher mit ähnlichen Güteanpassungsindikatoren, aber unterschiedlicher statistischer Interpretation und anderen, um die Effekte von Ausreißern, Modellvorspannung und wiederholten Daten zu analysieren. Diese Arbeit beabsichtigt nicht, Regeln für die Modell-Güte-Einschätzung zu diktieren. Ziel ist es, die Modellierer mit verbesserten, weniger subjektiven und praktischen Evaluierungsleitlinien und - instrumenten zu versorgen. 2012 Elsevier B. V. Volume 414-415, Issue. Januar 2009, Seiten 148-161 Virginia Stovin Gianni Vesuviano Hartini Kasmin Dieses Papier präsentiert neue Niederschlags - und Abflussdaten aus einem britischen Gründach-Prüfstand, der in einem 29-Monatszeitraum von 01012007 bis 31052009 fast kontinuierlich gesammelt wurde Zeitraum war ziemlich typisch für die Standorte langfristige klimatische Mittelwerte, obwohl der Datensatz enthält einige extreme Ereignisse im Juni 2007, die mit schweren Überschwemmungen lokal verbunden waren. Um sich auf die Systemleistung unter den Niederschlagsereignissen zu konzentrieren, die aus einer städtischen Drainagestormwassermanagement-Perspektive wahrscheinlich interessant sein könnten, wurde eine Rücklaufanalyse durchgeführt, um diese Sturmereignisse mit einer Niederschlagstiefe von mehr als 5 mm und einer Rückkehrperiode von mehr als einem Jahr zu identifizieren . Nach diesen Kriterien wurden 22 signifikante Ereignisse identifiziert, von denen 21 zuverlässige Abflüsse aufweisen. Insgesamt stellte das Dach 50,2 kumulative jährliche Niederschlagsretention, mit einer volumetrischen Gesamtretention von 30 während der bedeutenden Ereignisse. Die jährlichen Leistungszahlen entsprechen dem unteren Ende einer Reihe internationaler Daten, was vermutlich die Tatsache widerspiegelt, dass die Niederschlagstiefe höher sein kann und die Evapotranspirationsraten niedriger sind als in einigen kontinentalen Klimabedingungen. Die endliche Retentionstiefe der Dächer bedeutet, dass der maximal mögliche Rückhalteprozentsatz mit zunehmender Sturmtiefe sinkt und die Retention zwischen 0 und 20 mm oder 0 bis 100 variiert. Obwohl eine gewisse Dämpfung und Verzögerung des Spitzenabflusses allgemein beobachtet wird (mittlere Spitzenflussreduktion) Von 60 für die 21 bedeutenden Ereignisse), die Unregelmäßigkeit der natürlichen Niederschlagsmuster, kombiniert mit dem variablen Einfluss der Festhalte-Speicherung in bestimmten Ereignissen, macht die Identifikation von Spitzen-zu-Spitze-Verzögerungszeiten schwierig und vermutlich bedeutungslos. Regression Analysen wurden unternommen, um das Potenzial, die Dächer hydrologische Leistung in Abhängigkeit von Sturmeigenschaften vorherzusagen, zu untersuchen. Es wird jedoch gezeigt, dass diese auch für das System, aus dem sie abgeleitet wurden, schlechte Vorhersagefähigkeit aufweisen. Durch eine detaillierte Untersuchung von Daten aus drei kontrastierenden Ereignissen wird argumentiert, dass die Inter-Event-Prozesse zu komplex sind, um von diesem Modellierungsansatz erfasst zu werden. Stattdessen ist ein Verständnis der hydrologischen Prozesse, die den Feuchtigkeitsfluss in das Substrat hinein und aus diesem heraus beeinflussen, erforderlich, um die beobachtete Abflussreaktion zu erklären. Lokal abgeleitete Evapotranspirationsraten und die beobachteten maximalen Retentionskapazitäten werden verwendet, um eine pragmatische Führung hinsichtlich der Retentionsleistung zu liefern, die in Reaktion auf ausgewählte Designereignisse zu erwarten ist. 2011 Elsevier B. V. Band 424-425, Issue. März 2012, Seiten 264-277 Harald Kling Martin Fuchs Maria Paulin Abflussbedingungen werden stark vom Klima kontrolliert. Daher werden Ungewissheiten in den Projektionen über zukünftiges Klima direkt in Unsicherheiten im zukünftigen Abfluss umgesetzt. Wenn mehrere Klimamodelle mit demselben Emissionsszenario angewendet werden, kann es zu großen Unterschiede in den Klimaprojektionen aufgrund modellbezogener Bias und der natürlichen Klimavariabilität kommen. Um diesem Problem gerecht zu werden, wird in dieser Studie ein modellbasierter Modellansatz, der eine Reihe von Klimamodellen berücksichtigt, mit einem monatlichen, konzeptionellen hydrologischen Modell zur Bewertung zukünftiger Abflussverhältnisse im oberen Donaugebiet (101.810 km 2) angewendet. Beobachtete Daten der letzten 120 Jahre des HISTALP-Datensatzes dienen zur Auswertung von Abflusssimulationen unter historischen Klimaschwankungen sowie zum Testen des Delta-Change-Verfahrens zur Vorspannungskorrektur von Klimadaten. Unsicherheiten, die durch das hydrologische Modell oder durch das Verfahren zur Vorspannungskorrektur verursacht werden, scheinen klein zu sein. Projektionen zum zukünftigen Klima werden aus 21 regionalen Klimamodellen (RCMs) des ENSEMBLES-Projekts für das A1B-Emissionsszenario gewonnen. Die Bewertung und Bewertung der RCMs zeigt, dass einige Modelle eine beträchtliche Vorspannung bei der Simulation räumlich-zeitlicher Muster von historischem Niederschlag und Temperatur aufweisen. Es gibt jedoch keine systematische Beziehung zwischen historischer Performance und projizierten künftigen Veränderungen. Auch für die besser durchführbaren RCMs sind die Unterschiede in den Simulationsergebnissen groß. Dies ist ein starkes Argument für die Anwendung eines Ensemblemodellierungsansatzes, der anstelle einer deterministischen Projektion eine Reihe von zukünftigen Abflussbedingungen liefert. Im Allgemeinen wird eine starke Abnahme des Sommerabflusses simuliert, während im Winterabfluss kein eindeutiges Signal für Veränderungen vorliegt. Der Spread zwischen verschiedenen RCMs im künftigen saisonalen Abfluss ist größer als für die monatliche Durchflussdauerkurve. Insgesamt werden die projizierten Veränderungen der zukünftigen Abflussverhältnisse gegen Ende des 21. Jahrhunderts stärker ausgeprägt. 2012 Elsevier B. V. Volume 460-461, Issue. August 2011, Seiten 117-129 Zhenxin Bao Jianyun Zhang Guoqing Wang Guobin Fu Ruimin Er Xiaolin Yan Junliang Jin Yanli Liu Aijing Zhang Klimaveränderung und menschliche Aktivitäten werden als die beiden Faktoren für den hydrologischen Zykluswechsel betrachtet. In den letzten Jahrzehnten gab es statistisch signifikante sinkende Trends für Stromfluss und Niederschlag, aber einen zunehmenden Trend für die mittlere Temperatur im Haihe-Einzugsgebiet (HRB). Die Zuordnung von Klimavariabilität und menschlichen Aktivitäten zur Stromflussabnahme wurde in drei Einzugsgebieten in verschiedenen Teilen des HRB quantitativ beurteilt. Sie sind das Taolinkou-Einzugsgebiet im Luanhe-Fluss, das Zhangjiafen-Einzugsgebiet im Norden des Haihe-Flusses und das Guantai-Einzugsgebiet im Süden des Haihe-Flusses. Basierend auf dem Bruchpunkt des Stromflusses wurde der gesamte Zeitraum in zwei Perioden unterteilt: natürliche Periode (vor dem Bruchpunkt) und beeinträchtigte Periode (nach dem Bruchpunkt). Verwenden des Variable Infiltration Capacity (VIC) Modells, das in der natürlichen Periode kalibriert wurde. Wurde der natürliche Stromfluss ohne die Auswirkungen der menschlichen Aktivitäten für die ganze Zeit rekonstruiert. Die Unterschiede des natürlichen Stromflusses zwischen der natürlichen Periode und der beeinträchtigten Periode zeigten die Auswirkungen der Klimavariabilität auf den Stromflussabfall. Der restliche Beitrag zum Stromfluss verringerte sich durch menschliche Aktivitäten. Die Ergebnisse zeigten, dass die Abnahme des Stromflusses zwischen den beiden Zeiträumen auf 58,5 (41,5), 40,1 (59,9) und 26,1 (73,9) auf die Klimavariabilität (menschliche Aktivitäten) in den Einzugsgebieten Taolinkou, Zhangjiafen und Guantai zurückzuführen ist. Das heißt, die Klimavariabilität war der Hauptfaktor für den Rückgang des Stromflusses im Taolinkou-Einzugsgebiet. Andererseits waren die menschlichen Aktivitäten der Hauptfaktor für den Rückgang des Stromflusses im Zhangjiafen - und Guantai-Einzugsgebiet. 2012 Elsevier B. V. Volume 414-415, Issue. Januar 2008, Seiten 463-475 J. Lorenzo-Lacruz M. M. Vicente-Serrano J. J. Lpez-Moreno E. Morn-Tejeda J. Zabalza Dieses Papier analysiert die Strömungströmung in 187 Subbassins auf der Iberischen Halbinsel für den Zeitraum 1945-2005. Eine Datenbank mit monatlichen Flusseinleitungen für die gesamte iberische Halbinsel einschließlich natürlicher und regulierter Flussregime ermöglichte die Beurteilung der Größenordnung und der räumlichen Strukturen und Mechanismen der hydrologischen Trends. Jährliche und saisonale Trendanalysen wurden durchgeführt. The results showed a marked decrease in annual, winter, and spring streamflows in most of the Iberian sub-basins, especially those in the south. In addition, changes in the seasonality of river regimes have occurred, most of them as consequence of dam regulation and water management strategies. We showed how river regulation by dams does not affect the sign of the trends, but its magnitude, by decreasing the releases during winter to meet the demand of water in summer creating important seasonal differences. The decrease of streamflows during the second half of the Twentieth Century in the Iberian Peninsula may accelerate in coming decades, as future climate projections show a generalized decrease in precipitation and more evapotranspiration induced by higher temperatures. 2011 Elsevier B. V. Volume 499, Issue. August 2013, Pages 91-99 Xianwu Xue Yang Hong Ashutosh S. Limaye Jonathan J. Gourley George J. Huffman Sadiq Ibrahim Khan Chhimi Dorji Sheng Chen The objective of this study is to quantitatively evaluate the successive Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) Multi-satellite Precipitation Analysis (TMPA) products and further to explore the improvements and error propagation of the latest 3B42V7 algorithm relative to its predecessor 3B42V6 using the Coupled Routing and Excess Storage (CREST) hydrologic model in the mountainous Wangchu Basin of Bhutan. First, the comparison to a decade-long (2001-2010) daily rain gauge dataset reveals that: (1) 3B42V7 generally improves upon 3B42V6s underestimation both for the whole basin (bias from -41.15 to -8.38) and for a 0.25. . 0.25 grid cell with high-density gauges (bias from -40.25 to 0.04), though with modest enhancement of correlation coefficients (CC) (from 0.36 to 0.40 for basin-wide and from 0.37 to 0.41 for grid) and (2) 3B42V7 also improves its occurrence frequency across the rain intensity spectrum. Using the CREST model that has been calibrated with rain gauge inputs, the 3B42V6-based simulation shows limited hydrologic prediction NSCE skill (0.23 in daily scale and 0.25 in monthly scale) while 3B42V7 performs fairly well (0.66 in daily scale and 0.77 in monthly scale), a comparable skill score with the gauge rainfall simulations. After recalibrating the model with the respective TMPA data, significant improvements are observed for 3B42V6 across all categories, but not as much enhancement for the already-well-performing 3B42V7 except for a reduction in bias (from -26.98 to -4.81). In summary, the latest 3B42V7 algorithm reveals a significant upgrade from 3B42V6 both in precipitation accuracy (i. e. correcting the underestimation) thus improving its potential hydrological utility. Forcing the model with 3B42V7 rainfall yields comparable skill scores with in situ gauges even without recalibration of the hydrological model by the satellite precipitation, a compensating approach often used but not favored by the hydrology community, particularly in ungauged basins. 2013 Elsevier B. V. Volume 514, Issue. June 2014, Pages 358-377 Vahid Nourani Aida Hosseini Baghanam Jan Adamowski Ozgur Kisi Accurate and reliable water resources planning and management to ensure sustainable use of watershed resources cannot be achieved without precise and reliable models. Notwithstanding the highly stochastic nature of hydrological processes, the development of models capable of describing such complex phenomena is a growing area of research. Providing insight into the modeling of complex phenomena through a thorough overview of the literature, current research, and expanding research horizons can enhance the potential for accurate and well designed models. The last couple of decades have seen remarkable progress in the ability to develop accurate hydrologic models. Among various conceptual and black box models developed over this period, hybrid wavelet and Artificial Intelligence (AI)-based models have been amongst the most promising in simulating hydrologic processes. The present review focuses on defining hybrid modeling, the advantages of such combined models, as well as the history and potential future of their application in hydrology to predict important processes of the hydrologic cycle. Over the years, the use of wavelet-AI models in hydrology has steadily increased and attracted interest given the robustness and accuracy of the approach. This is attributable to the usefulness of wavelet transforms in multi-resolution analysis, de-noising, and edge effect detection over a signal, as well as the strong capability of AI methods in optimization and prediction of processes. Several ideas for future areas of research are also presented in this paper. 2014 Elsevier B. V. Volume 420-421, Issue. February 2012, Pages 142-158 Ryan P. Gordon Laura K. Lautz Martin A. Briggs Jeffrey M. McKenzie Heat is a useful tracer for quantifying groundwater-surface water interaction, but analyzing large amounts of raw thermal data has many challenges. We present a computer program named VFLUX, written in the MATLAB computing language, for processing raw temperature time series and calculating vertical water flux in shallow sub-surface-water systems. The step-by-step workflow synthesizes several recent advancements in signal processing, and adds new techniques for calculating flux rates with large numbers of temperature records from high-resolution sensor profiles. The program includes functions for quantitatively evaluating the ideal spacing between sensor pairs, and for performing error and sensitivity analyses for the heat transport model due to thermal parameter uncertainty. The program synchronizes and resamples temperature data from multiple sensors in a vertical profile, isolates the diurnal signal from each time series and extracts its amplitude and phase angle information using Dynamic Harmonic Regression (DHR), and calculates vertical water flux rates between multiple sensor pairs using heat transport models. Flux rates are calculated every 1-to-2. h using four similar analytical methods. One or more sliding analysis windows can be used to automatically identify any number of variably spaced sensor pairs for flux calculations, which is necessary when a single vertical profile contains many sensors, such as in a high-resolution fiber-optic distributed temperature sensing (DTS) profile. We demonstrate the new method by processing two field temperature time series datasets collected using discrete temperature sensors and a high-resolution DTS profile. The analyses of field data show vertical flux rates significantly decreasing with depth at high-spatial resolution as the sensor profiles penetrate shallow, curved hyporheic flow paths, patterns which may have been obscured without the unique analytical abilities of VFLUX. 2011 Elsevier B. V. Volume 426-427, Issue. March 2012, Pages 28-38 Xiang Hu Li Qi Zhang Chong Yu Xu Spatial rainfall is a key input to distributed hydrological models, and its precisions heavily affect the accuracy of stream flow predictions from a hydrological model. Traditional interpolation techniques which obtain the spatial rainfall distribution from rain gauge data have some limitations caused by data scarcity and bad quality, especially in developing countries or remote locations. Satellite-based precipitation products are expected to offer an alternative to ground-based rainfall estimates in the present and the foreseeable future. For this purpose, the quality and usefulness of satellite-based precipitation products need to be evaluated. The present study compares the difference of Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) rainfall with rain gauges data at different time scales and evaluates the usefulness of the TRMM rainfall for hydrological processes simulation and water balance analysis at the Xinjiang catchment, located in the lower reaches of the Yangtze River in China. The results show at daily time step TRMM rainfall data are better at determining rain occurrence and mean values than at determining the rainfall extremes, and larger difference exists for the maximal daily and maximal 5-day rainfalls. At monthly time scale, good linear relationships between TRMM rainfall and rain gauges rainfall data are received with the determination coefficients (R 2) varying between 0.81 and 0.89 for the individual stations and 0.88 for areal average rainfall data, respectively. But the slope of regression line ranges between 0.74 for Yingtan and 0.94 for Yushan, indicating that the TRMM satellite is inclined to underestimate the monthly rainfall in this area. The simulation of daily hydrological processes shows that the Water Flow Model for Lake Catchment (WATLAC) model using conventional rain gauge data produces an overall good fit, but the simulation results using TRMM rainfall data are discontented. The evaluation results imply that the TRMM rainfall data are unsuited for daily stream flow simulation in this study area with desired precisions. However, good performance can be received using TRMM rainfall data for monthly stream flow simulations. The comparison of the simulated annual water balance components shows that the different rainfall data sources can change the volume value and proportion of water balance components to some extent, but it generally meets the need of practical use. 2012 Elsevier B. V. Volume 414-415, Issue. January 2012, Pages 413-424 Michael Strauch Christian Bernhofer Srgio Koide Martin Volk Carsten Lorz Franz Makeschin Precipitation patterns in the tropics are characterized by extremely high spatial and temporal variability that are difficult to adequately represent with rain gauge networks. Since precipitation is commonly the most important input data in hydrological models, model performance and uncertainty will be negatively impacted in areas with sparse rain gauge networks. To investigate the influence of precipitation uncertainty on both model parameters and predictive uncertainty in a data sparse region, the integrated river basin model SWAT was calibrated against measured streamflow of the Pipiripau River in Central Brazil. Calibration was conducted using an ensemble of different precipitation data sources, including: (1) point data from the only available rain gauge within the watershed, (2) a smoothed version of the gauge data derived using a moving average, (3) spatially distributed data using Thiessen polygons (which includes rain gauges from outside the watershed), and (4) Tropical Rainfall Measuring Mission radar data. For each precipitation input model, the best performing parameter set and their associated uncertainty ranges were determined using the Sequential Uncertainty Fitting Procedure. Although satisfactory streamflow simulations were generated with each precipitation input model, the results of our study indicate that parameter uncertainty varied significantly depending upon the method used for precipitation data-set generation. Additionally, improved deterministic streamflow predictions and more reliable probabilistic forecasts were generated using different ensemble-based methods, such as the arithmetic ensemble mean, and more advanced Bayesian Model Averaging schemes. This study shows that ensemble modeling with multiple precipitation inputs can considerably increase the level of confidence in simulation results, particularly in data-poor regions. 2011 Elsevier B. V. Volume 420-421, Issue. February 2012, Pages 228-244 Suat Irmak Isa Kabenge Kari E. Skaggs Denis Mutiibwa Some studies that investigate the climate change and hydrologic balance relationships utilize reference (potential) evapotranspiration (ET ref) to either calculate the changes in trends and magnitude of actual ET or to determine changes in atmospheric demand. In such cases, it is important to acquire robust ET ref estimates to correctly assess the impact of changes in meteorological variables on atmospheric evaporative demand, hydrologic balances, response of vegetation to climate, and their interactions. Despite its crucial importance, unfortunately, ET ref is sometimes poorly addressed in climate change studies as some studies utilize temperature or radiation-based empirical equations due to various reasons (unavailability of climate data to solve combination-based energy balance equations, etc.). Since many climate variables that affect ET ref rates have been changing and are expected to change in the future, single-variable equations for estimating the trend in ET ref should be avoided due to the inherent nature of the trend passed to ET ref from the variable. Here, we showed an integrated approach of practical and robust procedures that are already exist to estimate necessary climate variables incoming shortwave radiation (R s), net radiation (R n), wind speed at 2-m (u 2), relative humidity (RH), and vapor pressure deficit (VPD) only from observed maximum and minimum air temperatures (T max and T min) and precipitation (P) data to be used in Penman-Monteith-type combination-based energy balance equations to predict grass-and alfalfa-reference evapotranspiration (ET o and ET r, respectively). We analyzed the trends and magnitudes of change in meteorological variables for a 116-yr period from 1893 to 2008 in the agro-ecosystem-dominated Platte River Basin in central Nebraska, USA. Although we found a significant (P 70mmd -1). We present detailed analyses of relationships between ET ref and all meteorological variables. On an annual time step ET ref significantly (P Volume 464-465, Issue. September 2012, Pages 127-139 Jinkang Du Li Qian Hanyi Rui Tianhui Zuo Dapeng Zheng Youpeng Xu C. Y. Xu This study developed and used an integrated modeling system, coupling a distributed hydrologic and a dynamic land-use change model, to examine effects of urbanization on annual runoff and flood events of the Qinhuai River watershed in Jiangsu Province, China. The Hydrologic Engineering Centers Hydrologic Modeling System (HEC-HMS) was used to calculate runoff generation and the integrated Markov Chain and Cellular Automata model (CA-Markov model) was used to develop future land use maps. The model was calibrated and validated using observed daily streamflow data collected at the two outlets of watershed. Landsat Thematic Mapper (TM) images from 1988, 1994, 2006, Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM) images from 2001, 2003 and a China-Brazil Earth Resources Satellite (CBERS) image from 2009 were used to obtain historical land use maps. These imageries revealed that the watershed experienced conversion of approximately 17 non-urban area to urban area between 1988 and 2009. The urbanization scenarios for various years were developed by overlaying impervious surfaces of different land use maps to 1988 (as a reference year) map sequentially. The simulation results of HEC-HMS model for the various urbanization scenarios indicate that annual runoff, daily peak flow, and flood volume have increased to different degrees due to urban expansion during the study period (1988-2009), and will continue to increase as urban areas increase in the future. When impervious ratios change from 3 (1988) to 31 (2018), the mean annual runoff would increase slightly and the annual runoff in the dry year would increase more than that in the wet year. The daily peak discharge of eight selected floods would increase from 2.3 to 13.9. The change trend of flood volumes is similar with that of peak discharge, but with larger percentage changes than that of daily peak flows in all scenarios. Sensitivity analysis revealed that the potential changes in peak discharge and flood volume with increasing impervious surface showed a linear relationship, and the changes of small floods were larger than those of large floods with the same impervious increase, indicating that the small floods were more sensitive than large floods to urbanization. These results suggest that integrating distributed land use change model and distributed hydrological model can be a good approach to evaluate the hydrologic impacts of urbanization, which are essential for watershed management, water resources planning, and flood management for sustainable development. 2012 Elsevier B. V. Volume 454-455, Issue. August 2012, Pages 123-130 Z. H. Shi N. F. Fang F. Z. Wu L. Wang B. J. Yue G. L. Wu Sediment size distribution greatly affects sediment transport and deposition. A better understanding of sediment sorting will improve understanding of erosion and sedimentation processes, which in turn will improve erosion modeling. To address this issue, a total of 12 rainfall simulation experiments were conducted in a 1m by 5m box with varying steep slopes (10, 15, 20 and 25), and the simulated rainfall lasted for 1h at a rate of 90mmh -1. For each simulated event, runoff and sediment were sampled at 3-min intervals, which were performed to study in detail the temporal change in size distribution of the eroded materials. These data were used to interpret the real-time sequence of transport mechanisms acting in response to the simulated rainfall. Total soil loss is the sum of suspended, saltating and contact loads. The proportion of sediment Volume 434-435, Issue. March 2012, Pages 36-45 Hua Chen Chong Yu Xu Shenglian Guo In this study a rigorous evaluation and comparison of the difference in water balance simulations resulted from using different downscaling techniques, GCMs and hydrological models is performed in upper Hanjiang basin in China. The study consists of the following steps: (1) the NCEPNCAR reanalysis data for the period 1961-2000 are used to calibrate and validate the statistical downscaling techniques, i. e. SSVM (Smooth Support Vector Machine) and SDSM (Statistical Downscaling Model) (2) the A2 emission scenarios from CGCM3 and HadCM3 for the same period are used as input to the statistical downscaling models and (3) the downscaled local scale climate scenarios are then used as the input to the Xin-anjiang and HBV hydrological models. The results show that: (1) for the same GCM, the simulated runoffs vary greatly when using rainfall provided by different statistical downscaling techniques as the input to the hydrological models (2) although most widely used statistics in the literature for evaluation of statistical downscaling methods show SDSM has better performance than SSVM in downscaling rainfall except the Nash-Sutcliffe efficiency (NSC) and root mean square error-observations standard deviation ratio (RSR), the runoff simulation efficiency driven by SDSM rainfall is far lower than by SSVM and (3) by comparing different statistics in rainfall and runoff simulation, it can be concluded that NSC and RSR between simulated and observed rainfall can be used as key statistics to evaluate the statistical downscaling models performance when downscaled precipitation scenarios are used as input for hydrological models. 2012 Elsevier B. V. Volume 420-421, Issue. February 2012, Pages 171-182 Raji Pushpalatha Charles Perrin Nicolas Le Moine Vazken Andrassian Low flows are seasonal phenomena and an integral component of the flow regime of any river. Because of increased competition between water uses, the demand for forecasts of low-flow periods is rising. But how low-flow predictions should be evaluated This article focuses on the criteria able to evaluate the efficiency of hydrological models in simulating low flows. Indeed, a variety of criteria have been proposed, but their suitability for the evaluation of low-flow simulations has not been systematically assessed. Here a range of efficiency criteria advised for low flows is analysed. The analysis mainly concentrates on criteria computed on continuous simulations that include all model errors. The criteria were evaluated using two rainfall-runoff models and a set of 940 catchments located throughout France. In order to evaluate the capacity of each criterion to discriminate low-flow errors specifically, we looked for the part of the hydrograph that carries most of the weight in the criterion computation. Contrary to what was expected, our analysis revealed that, in most of the existing criteria advised for low flows, high flows still make a significant contribution to the criterions value. We therefore recommend using the Nash-Sutcliffe efficiency criterion calculated on inverse flow values, a valuable alternative to the classically used criteria, in that on average it allows focusing on the lowest 20 of flows over the study period. 2011 Elsevier B. V. Volume 494, Issue. June 2013, Pages 83-95 Xuchun Ye Qi Zhang Jian Liu Xianghu Li Chong Yu Xu Under the background of global climate change and local anthropogenic stresses, many regions of the world have suffered from frequent droughts and floods in recent decades. Assessing the relative effect of climate change and human activities is essential not only for understanding the mechanism of hydrological response in the catchment, but also for local water resources management as well as floods and droughts protection. The Poyang Lake catchment in the middle reaches of the Yangtze River has experienced significant changes in hydro-climatic variables and human activities during the past decades and therefore provides an excellent site for studying the hydrological impact of climate change and human activities. In this study, the characteristics of hydro-climatic changes of the Poyang Lake catchment were analyzed based on the observed data for the period 1960-2007. The relative effect of climate change and human activities was first empirically distinguished by a coupled water and energy budgets analysis, and then the result was further confirmed by a quantitative assessment. A major finding of this study is that the relative effects of climate change and human activities varied among sub-catchments as well as the whole catchment under different decades. For the whole Poyang Lake catchment, the variations of mean annual streamflow in 1970-2007 were primarily affected by climate change with reference to 1960s, while human activities played a complementary role. However, due to the intensified water utilization, the decrease of streamflow in the Fuhe River sub-catchment in 2000s was primarily affected by human activities, rather than climate change. For the catchment average water balance, quantitative assessment revealed that climate change resulted in an increased annual runoff of 75.3-261.7. mm in 1970s-2000s for the Poyang Lake catchment, accounting for 105.0-212.1 of runoff changes relative to 1960s. However, human activities should be responsible for the decreased annual runoff of 5.4-56.3. mm in the other decades, accounting for -5.0 to -112.1 of runoff changes. It is noted that the effects of human activities including soil conservation, water conservancy projects and changes in land cover might accumulate or counteract each other simultaneously, and attempts were not made in this paper to further distinguish them. 2013 Elsevier B. V.Hydrology Open Access Journal Hydrology (ISSN 2306-5338) is an international open access journal of hydrology published quarterly online by MDPI. Open Access - free for readers, free publication for well-prepared manuscripts submitted in 2017. Rapid publication: manuscripts are peer-reviewed and a first decision provided to authors approximately 34 days after submission acceptance to publication is undertaken in 9 days (median values for papers published in this journal in 2016). Latest Articles Open Access Article Given the widespread ecological implications that would accompany any significant change in evaporative demand of the atmosphere, this study investigated spatial and temporal variation in several accepted expressions of potential evaporation (PE). The study focussed on forest regions of North America, with 1 Given the widespread ecological implications that would accompany any significant change in evaporative demand of the atmosphere, this study investigated spatial and temporal variation in several accepted expressions of potential evaporation (PE). The study focussed on forest regions of North America, with 1 km-resolution spatial coverage and a monthly time step, from 19512014. We considered Penmans model ( E Pen ), the PriestleyTaylor model ( E PT ), reference rates based on the PenmanMonteith model for grasslands ( E RG ), and reference rates for forests that are moderately coupled ( E RFu ) and well coupled ( E RFc ) to the atmosphere. To give context to the models, we also considered a statistical fit ( E PanFit ) to measurements of pan evaporation ( E Pan ). We documented how each model compared with E Pan . differences in attribution of variance in PE to specific driving factors, mean spatial patterns, and time trends from 19512014. The models did not agree strongly on the sensitivity to underlying drivers, zonal variation of PE, or on the magnitude of trends from 19512014. Sensitivity to vapour pressure deficit ( D a ) differed among models, being absent from E PT and strongest in E RFc . Time trends in reference rates derived from the PenmanMonteith equation were highly sensitive to how aerodynamic conductance was set. To the extent that E PanFit accurately reflects the sensitivity of PE to D a over land surfaces, future trends in PE based on the PriestleyTaylor model may underestimate increasing evaporative demand, while reference rates for forests, that assume strong canopy-atmosphere coupling in the PenmanMonteith model, may overestimate increasing evaporative demand. The resulting historical database, covering the spectrum of different models of PE applied in modern studies, can serve to further investigate biosphere-hydroclimate relationships across North America. Full article Open Access Editorial Acknowledgement to Reviewers of Hydrology in 2016 Abstract The editors of Hydrology would like to express their sincere gratitude to the following reviewers for assessing manuscripts in 2016.. Full article Open Access Article Surface crusts, formed by raindrop impact, degrade the soil surface structure causing changes in porosity. An experiment was conducted with the objective of evaluating the influence of the formation of a crusting layer on the porosity (percentage of area, shape and size) of Surface crusts, formed by raindrop impact, degrade the soil surface structure causing changes in porosity. An experiment was conducted with the objective of evaluating the influence of the formation of a crusting layer on the porosity (percentage of area, shape and size) of a Haplic Acrisol under three tillage systems, and simulated rainfall. The tillage systems were: conventional tillage (CT), reduced tillage (RT) and no-tillage (NT). Each tillage system was submitted to different levels of simulated rainfall (0, 27, 54 and 80 mm) at an intensity of 80 mmh 1. Undisturbed soil samples were collected and resin impregnated for image analysis in two layers: layer 1 (01 cm) and layer 2 (12 cm). Image analysis was used to obtain the pore area percentage, pore shape and size. The degradation of the soil surface and change in porosity, caused by rainfall, occurred differently in the tillage systems. In the CT and RT systems, the most pronounced pore changes caused by rainfall occurred in layer 1, but in the NT system, this change occurred in layer 2. The rainfall caused change of pore area percentage in the CT and RT systems, with reduction of complex and an increase of rounded pores. The NT system showed greater occurrence of the rounded pores (vesicles), originated by processes of wetting below the residue cover, and by alternating periods of wetting and drying. In this study, the changes in porosity were attributed to two main factors: (1) to the effect of the raindrop directly on the soil surface (for CT and RT tillage systems) and (2) water transfer processes in the soil surface (for NT systems). Full article Open Access Article The Bui hydropower plant plays a vital role in the socio-economic development of Ghana. This paper attempt to explore the combined effects of climate-land use land cover change on power production using the (WEAP) model: Water Evaluation and Planning system. The historical analysis The Bui hydropower plant plays a vital role in the socio-economic development of Ghana. This paper attempt to explore the combined effects of climate-land use land cover change on power production using the (WEAP) model: Water Evaluation and Planning system. The historical analysis of rainfall and stream flow variability showed that the annual coefficient of variation of rainfall and stream flow are, respectively, 8.6 and 60.85. The stream flow varied greatly than the rainfall, due to land use land cover changes (LULC). In fact, the LULC analysis revealed important changes in vegetative areas and water bodies. The WEAP model evaluation showed that combined effects of LULC and climate change reduce water availability for all of demand sectors, including hydropower generation at the Bui hydropower plant. However, it was projected that Bui power production will increase by 40.7 and 24.93, respectively, under wet and adaptation conditions, and decrease by 46 and 2.5, respectively, under dry and current conditions. The wet condition is defined as an increase in rainfall by 14, the dry condition as the decrease in rainfall by 15 current account is business as usual, and the adaptation is as the efficient use of water for the period 20122040. Full article Open Access Article Irrigated land accounts for 70 of global water usage and 30 of global agricultural production. Forty percent of this water is derived from groundwater. Approximately 20ndash30 of the groundwater sources are saline and 20ndash50 of global irrigation water is salinized. Salinization reduces crop Irrigated land accounts for 70 of global water usage and 30 of global agricultural production. Forty percent of this water is derived from groundwater. Approximately 2030 of the groundwater sources are saline and 2050 of global irrigation water is salinized. Salinization reduces crop yields and the number of crop varieties which can be grown on an arable holding. Structured ZVI (zero valent iron, Fe 0 pellets desalinate water by storing the removed ions as halite (NaCl) within their porosity. This allows an Aquifer Treatment Zone to be created within an aquifer, (penetrated by a number of wells (containing ZVI pellets)). This zone is used to supply partially desalinated water directly from a saline aquifer. A modeled reconfigured aquifer producing a continuous flow (e. g. 20 m 3 day, 7300 m 3 a) of partially desalinated irrigation water is used to illustrate the impact of porosity, permeability, aquifer heterogeneity, abstraction rate, Aquifer Treatment Zone size, aquifer thickness, optional reinjection, leakage and flow by-pass on the product water salinity. This desalination approach has no operating costs (other than abstraction costs (and ZVI regeneration)) and may potentially be able to deliver a continuous flow of partially desalinated water (3080 NaCl reduction) for 0.050.5m 3. Full article Open Access Article Nokoueacute Lake is a complex ecosystem, the understanding of which requires control of physical processes that have occurred. For this, the Surface Water Modeling System (SMS) hydrodynamic model was calibrated and validated on the water depth data. The results of these simulations show Nokou Lake is a complex ecosystem, the understanding of which requires control of physical processes that have occurred. For this, the Surface Water Modeling System (SMS) hydrodynamic model was calibrated and validated on the water depth data. The results of these simulations show a good match between the simulated and observed data for bottom roughness and turbulent exchange coefficients, of 0.02 m 13 s and 20 m 2 s respectively. Once the ability of the model to simulate the hydrodynamics of the lake is testified, the model is used to simulate water surface elevation, exchanged flows and velocities. The simulation shows that the tidal amplitude is maximum at the inlet of the channel and decreases gradually from the inlet towards the lagoons main body. The propagation of the tidal wave is characterized by the dephasing and the flattening of the amplitude tide, which increases as we move away from the channel. This dephasing is characterized by a high and low tides delay of about 1 or 4 h and also depends on the tide amplitude and location. The velocities inside the lake are very low and do not exceed 0.03 ms. The highest are obtained at the entrance of the channel. In a flood period, in contrast with the low-water period, incoming flows are higher than outflows, reinforced by the amplitude of the tide. An average renewal time of the lake has been estimated and corresponds during a flood period to 30 days for an average amplitude tide and 26.3 days on a high amplitude tide. In a low water period it is 40.2 days for an average amplitude tide and 30 days for a high amplitude tide. From the results obtained, several measures must be taken into account for the rational management of the lake water resources. These include a dam construction at the lake upstream, to control the river flows, and the dredging of the channel to facilitate exchanges with the sea. Full article Open Access Article This study analyzes, at local and regional scales, the rainfall variability across the Agneby watershed at the Agboville outlet over the period 1950ndash2013. Daily rainfall data from 14 rain gauges are used. The methods used are based, firstly, on the rainfall index which This study analyzes, at local and regional scales, the rainfall variability across the Agneby watershed at the Agboville outlet over the period 19502013. Daily rainfall data from 14 rain gauges are used. The methods used are based, firstly, on the rainfall index which aims to characterize the inter-annual and decadal variability of rainfall and, secondly, on the moving average to determine the dynamics of the mean seasonal cycle of the precipitations. Furthermore, the Pettitt test and the Hubert segmentation are applied to detect change-point in the rainfall series. At the basin scale, analysis of rainfall signals composites has shown that the rainfall deficit was more pronounced after the leap of monsoon. Dry years were characterized by an early monsoon demise which is remarkable after 1968. Moreover, the years after 1969 presented a shift of the peaks in precipitation for about 12 days. These peaks were reached early. The rainfall signal showed that the rainfall deficit for the period after 1968, relatively to the period before, was 10 in June against 36 in October for the average rainfall in the Agneby basin. At the local scale, the deficit of the peaks depends on the location. These rainfall deficits were 23 against 36.3 in June for the Agboville and Bongouanou rain gauges, respectively. Full article Open Access Article Flood damage in West Africa has increased appreciably during the last two decades. Poor communities are more at risk due to the vulnerability of their livelihoods, especially in rural areas where access to services and infrastructures is limited. The aim of this paper Flood damage in West Africa has increased appreciably during the last two decades. Poor communities are more at risk due to the vulnerability of their livelihoods, especially in rural areas where access to services and infrastructures is limited. The aim of this paper is to identify the main factors that contribute to flood risk of rural communities in the Oti River Basin, Togo. A community-based disaster risk index model is applied. The analyses use primary data collected through questionnaires during fieldwork, the analytic hierarchy process (AHP) method, population and housing census data and flood hazard mapping of the study area. The results showed a moderate level of flood risk despite a high level of hazard and vulnerability for all investigated communities. In addition, the results suggest that decreasing vulnerability through creation of new income-generating opportunities and increasing capacity of communities to manage their own flood risk should be paramount in order to reduce flood risk in the study area. The results of this work contribute to the understanding of flood risk and can be used to identify, assess, and compare flood-prone areas, as well as simulating the impacts of flood management measures in the Oti River Basin. Full article Open Access Case Report Design and operation of water resources management systems in sub-Saharan Africa suffer from inadequate observation data. Long running uninterrupted time series of data are often not available for water resource planning. Incomplete datasets with missing gaps is a challenge for users of the Design and operation of water resources management systems in sub-Saharan Africa suffer from inadequate observation data. Long running uninterrupted time series of data are often not available for water resource planning. Incomplete datasets with missing gaps is a challenge for users of the data. Inadequate data compromise results of analyses leading to wrong inference and conclusions of scientific assessments and research. Infilling of missing sections of data is necessary prior to the practical use of hydrometeorological time series. This paper proposes the use of Tropical Rainfall Measuring Mission satellite data as a viable alternate source of infill for missing rain gauge records. The least square regression method, using satellite-based estimates of rainfall was tested to fill in the missing data for 153 data points at nine rain gauge stations in Machakos, Makueni and the Kitui region of Kenya. Results suggest that the satellite rainfall estimates can be used as an alternative data source for rainfall series where the missing data gaps are large. The infilled data series were used in the development of monitoring, forecasting and drought early warning for Arid and Semi-Arid Lands (ASAL) in Kenya. Full article Open Access Article Traditionally torrential rains are considered as the main factor of flood emergence. With the examples of two disastrous floods in 2015 in absolutely different parts of the world, the authors roughly estimate the water balance and suggest an alternative hypothesis. The simplest model, Traditionally torrential rains are considered as the main factor of flood emergence. With the examples of two disastrous floods in 2015 in absolutely different parts of the world, the authors roughly estimate the water balance and suggest an alternative hypothesis. The simplest model, taking into account precipitation, evaporation and soil permeability, clearly points out the significant discrepancy between potentially accumulated and observed water masses. This observation pushes the idea that precipitation is necessary but not sufficient for disastrous flood emergence, so the only other available water sourcegroundwatercannot be ignored. Full article Open Access Article The silty soils of the intensively used agricultural landscape of the Saxon loess province, eastern Germany, are very prone to soil erosion, mainly caused by water erosion. Rainfall simulations, and also increasingly structure-from-motion (SfM) photogrammetry, are used as methods in soil erosion research The silty soils of the intensively used agricultural landscape of the Saxon loess province, eastern Germany, are very prone to soil erosion, mainly caused by water erosion. Rainfall simulations, and also increasingly structure-from-motion (SfM) photogrammetry, are used as methods in soil erosion research not only to assess soil erosion by water, but also to quantify soil loss. This study aims to validate SfM photogrammetry determined soil loss estimations with rainfall simulations measurements. Rainfall simulations were performed at three agricultural sites in central Saxony. Besides the measured data runoff and soil loss by sampling (in mm), terrestrial images were taken from the plots with digital cameras before and after the rainfall simulation. Subsequently, SfM photogrammetry was used to reconstruct soil surface changes due to soil erosion in terms of high resolution digital elevation models (DEMs) for the pre - and post-event (resolution 1 1 mm). By multi-temporal change detection, the digital elevation model of difference (DoD) and an averaged soil loss (in mm) is received, which was compared to the soil loss by sampling. Soil loss by DoD was higher than soil loss by sampling. The method of SfM photogrammetry-determined soil loss estimations also include a comparison of three different ground control point (GCP) approaches, revealing that the most complex one delivers the most reliable soil loss by DoD. Additionally, soil bulk density changes and splash erosion beyond the plot were measured during the rainfall simulation experiments in order to separate these processes and associated surface changes from the soil loss by DoD. Furthermore, splash was negligibly small, whereas higher soil densities after the rainfall simulations indicated soil compaction. By means of calculated soil surface changes due to soil compaction, the soil loss by DoD achieved approximately the same value as the soil loss by rainfall simulation. Full article Open Access Technical Note Mitigating stream and river impairment is complex, particularly in mixed-land-use watersheds given the likelihood of integrated responses of stream restoration to coupled and ongoing terrestrial ecosystem disturbance and the need for periodic reassessment and maintenance. Traditional biological sampling (e. g. macroinvertebrate sampling or other Mitigating stream and river impairment is complex, particularly in mixed-land-use watersheds given the likelihood of integrated responses of stream restoration to coupled and ongoing terrestrial ecosystem disturbance and the need for periodic reassessment and maintenance. Traditional biological sampling (e. g. macroinvertebrate sampling or other biological indices) alone seldom identifies the cause of biological community impairment and large fiscal investments are often made with no apparent improvement to aquatic ecosystem health. A stream physical habitat assessment (PHA) can yield information that, when paired with land-use data may reveal causal patterns in aquatic physical habitat degradation and help to identify sites for rehabilitation or restoration. A rapid and customizable physical habitat assessment method (rPHA) is presented that reduces commonly high PHA time and labor costs while facilitating informative value. Sampling time is reduced to approximately 3040 min per survey site with a crew of three individuals. The method is flexible and thus adaptable to varied applications and needs. The rPHA design facilitates replication at regular spatial and temporal intervals thereby informing land-use managers and agencies of current conditions and trends in habitat response to natural and anthropogenic stressors. The rPHA outcomes can thus provide science-based supplemental information to better inform management practices and stream restoration decisions in contemporary mixed-land-use watersheds. Full article Open Access Article Understanding hillslope runoff response to intense rainfall is an important topic in hydrology, and is key to correct prediction of extreme stream flow, erosion and landslides. Although it is known that preferential flow processes activated by macropores are an important phenomena in understanding Understanding hillslope runoff response to intense rainfall is an important topic in hydrology, and is key to correct prediction of extreme stream flow, erosion and landslides. Although it is known that preferential flow processes activated by macropores are an important phenomena in understanding runoff processes inside a hillslope, hydrological models have generally not embraced the concept of an extra parameter that represents macropores because of the complexity of the phenomenon. Therefore, it is relevant to investigate the influence of macropores on runoff processes in an experimental small artificial hillslope. Here, we report on a controlled experiment where we could isolate the influence of macropores without the need for assumptions regarding their characteristics. Two identical hillslopes were designed, of which one was filled with artificial macropores. Twelve artificial rainfall events were applied to the two hillslopes and results of drainage and soil moisture were investigated. After the experiments, it could be concluded that the influence of macropores on runoff processes was minimal. The S90 sand used for this research caused runoff to respond fast to rainfall, leading to little or no development of saturation near the macropores. In addition, soil moisture data showed a large amount of pendular water in the hillslopes, which implies that the soil has a low air entry value, and, in combination with the lack of vertical flow, could have caused the pressure difference between the matrix and the macropores to vanish sooner and result in equilibrium being reached in a relatively short time. Nevertheless, a better outline is given to determine a correct sand type for these types of experiments and, by using drainage recession analysis to investigate the influences of macropores on runoff, heterogeneity in rainfall intensity can be overcome. This study is a good point of reference to start future experiments from concerning macropores and hillslope hydrology. Full article Open Access Article Total water storage change (TWSC) was calculated using CRU (Climatic Research Unit) monthly gridded data for the period 1962ndash1993 over Cameroon. Investigations were conducted to link its annual cycle with both the beginning and the end of the rainy season. A method was Total water storage change (TWSC) was calculated using CRU (Climatic Research Unit) monthly gridded data for the period 19621993 over Cameroon. Investigations were conducted to link its annual cycle with both the beginning and the end of the rainy season. A method was derived as an alternative to determine onset and retreat dates of the rainy season. Two methods were used for the calculation of TWSC. The first method used potential evapotranspiration (PET) from the Thornthwaite formula (PET T H ) and the second, CRU gridded PET data estimated from the PenmanMonteith formula (PET P M ). A comparative study of the corresponding TWSC, namely TWSC T H and TWSC P M. respectively, was done. According to the preliminary results, the study area is classified as humid below latitude 8 N and semiarid above. The results of the spatial and temporal variations showed a close correlation between the two methods, but with a slight gap between their different values, those of TWSC P M being larger and fluctuating less. The annual cycles of TWSC and PR generally showed similar patterns, and their intensities decreased from the southern part of the area (Equatorial forest zone) to the northern part (Sahelian zone). For mean T W S C 0. two different points were identified: the first and the second corresponding dates matching the onset and retreat months of the rainy season, respectively, except in the arid area (Sahelian zone), where only the retreat month of the rainy season was perfectly determined. The delay observed in the determination of rainfall onset date in that area is assigned to PET formulas that are defined only for humid areas and to the influence of high temperature just before the beginning of the rainy season, promoting the rapid evaporation of soil water immediately after the first rains. Application of the same method ( T W S C 0 ) for the individual year showed similar performances. Although TWSC is always negative in Zone 3 and positive in Zones 1 and 2, the study of the interannual variabilities revealed an overall declining trend due to a stronger decrease in precipitation compared with PET. Moreover, the decrease during dry months is more remarkable than during wet months. Full article Open Access Article This study verifies the skill and reliability of ensemble water supply forecasts issued by an innovative operational Hydrologic Ensemble Forecast Service (HEFS) of the U. S. National Weather Service (NWS) at eight Sierra Nevada watersheds in the State of California. The factors potentially influencing This study verifies the skill and reliability of ensemble water supply forecasts issued by an innovative operational Hydrologic Ensemble Forecast Service (HEFS) of the U. S. National Weather Service (NWS) at eight Sierra Nevada watersheds in the State of California. The factors potentially influencing the forecast skill and reliability are also explored. Retrospective ensemble forecasts of AprilJuly runoff with 60 traces for these watersheds from 1985 to 2010 are generated with the HEFS driven by raw precipitation and temperature reforecasts from operational Global Ensemble Forecast System (GEFS) for the first 15 days and climatology from day 16 up to day 365. Results indicate that the forecast skill is limited when the lead time is long (over three months or before January) but increases through the forecast period. There is generally a negative bias in the most probable forecast (median forecast) for most study watersheds. When the mean forecast is investigated instead, the bias becomes mostly positive and generally smaller in magnitude. The forecasts, particularly the wet forecasts (with less than 10 exceedance probability) are reliable on the average. The low AprilJuly flows (with higher than 90 exceedance probability) are forecast more frequently than their actual occurrence frequency, while the medium AprilJuly flows (90 to 10 exceedance) are forecast to occur less frequently. The forecast skill and reliability tend to be sensitive to extreme conditions. Particularly, the wet extremes show more significant impact than the dry extremes. Using different forcing data, including pure climatology and Climate Forecast System version 2 (CFSv2) shows no consistent improvement in the forecast skill and reliability, neither does using a longer (than the study period 19852010) period of record. Overall, this study is meaningful in the context of (1) establishing a benchmark for future enhancements (i. e. newer version of HEFS, GEFS and CFSv2) to ensemble water supply forecasting systems and (2) providing critical information (on what skill and reliability to expect at a given lead time, water year type and location) to water resources managers in making uncertainty-informed decisions in maximizing the reliability of the water supply. Full article Open Access Article The intensification of the hydrological cycle due to climate change entails more frequent and intense rainfall. As a result, urban water systems will be disproportionately affected by the climate change, especially in such urban areas as Las Vegas, which concentrates its population, infrastructure, The intensification of the hydrological cycle due to climate change entails more frequent and intense rainfall. As a result, urban water systems will be disproportionately affected by the climate change, especially in such urban areas as Las Vegas, which concentrates its population, infrastructure, and economic activity. Proper design and management of stormwater facilities are needed to attenuate the severe effects of extreme rainfall events. The North American Regional Climate Change Assessment Program is developing multiple high-resolution projected-climate data from different combinations of regional climate models and global climate models. The objective of this study was to evaluate existing stormwater facilities of a watershed within the Las Vegas Valley in southern Nevada by using a robust design method for the projected climate. The projected climate change was incorporated into the model at the 100 year return period with 6 h duration depths, using a statistical regionalization analysis method. Projection from different sets of climate model combinations varied substantially. Gridded reanalysis data were used to assess the performance of the climate models. An existing Hydrologic Engineering Centers Hydrological Modeling System (HEC-HMS) model was implemented using the projected change in standard design storm. Hydrological simulation using HEC-HMS showed exceedances of existing stormwater facilities that were designed under the assumption of stationarity design depth. Recognizing climate change and taking an immediate approach in assessing the citys vulnerability by using proper strategic planning would benefit the urban sector and improve the quality of life. Full article Open Access Article Flood pulses occur annually along the Tonle Sap River (TSR) due to the large volume of water flowing from Tonle Sap Lake (TSL), its tributaries, and the Mekong River (MR). This study describes the seasonal changes in inundation area and water volume in Flood pulses occur annually along the Tonle Sap River (TSR) due to the large volume of water flowing from Tonle Sap Lake (TSL), its tributaries, and the Mekong River (MR). This study describes the seasonal changes in inundation area and water volume in the floodplain along the TSR over three years. The method employed time series remote sensing images of Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) satellite data, the digital elevation model (DEM) of the Shuttle Radar Topography Mission (SRTM), bathymetric data, and observed water level data. Adding normalized difference vegetation index (NDVI) as a third band in the maximum likelihood classification (MLC) provided higher accuracy compared to thresholding NDVI and pure MLC (two bands) only. The results showed that the inundation area ranged from 123.8 to 3251.2 km 2 (mean: 1028.5 km 2 ) with overall accuracy of 96.9. The estimated water volume ranged from 418.3 to 2223.9 million m 3 (mean: 917.3 million m 3 ) from the dry to wet season, respectively. Seasonally, the TSR floodplain accounted for up to 5.3 and 3.2 of the mean annual inflow and outflow of the TSR, respectively. In addition to the TSL water reservoir, the TSR and its floodplain exchanged and stabilized the flow of the MR and its downstream delta, respectively. Overall, the obtained results have enhanced our understanding of the TSR, supporting further studies on river connectivity and reversal flow in this study area. Full article Open Access Article Breaching of coastal barriers is a three-dimensional process induced by complex interactions between hydrodynamics, sediment transport and soil avalanching processes. Although numerous coastal barriers are breached every year in many coastal countries, causing dramatic inundations of the nearshore areas, the understanding of the Breaching of coastal barriers is a three-dimensional process induced by complex interactions between hydrodynamics, sediment transport and soil avalanching processes. Although numerous coastal barriers are breached every year in many coastal countries, causing dramatic inundations of the nearshore areas, the understanding of the processes and interactions associated with both breaching and subsequent flood propagation is still poor. This might explain why their combined modelling and prediction has not yet been sufficiently addressed. Consequently, barrier breaching and subsequent inundation are still often modelled separately, thus ignoring the strong interaction between breaching and flooding. However, the combined modelling of such strongly coupled processes is crucial. Since the open-source model system XBeach consists, among others, of a nonlinear shallow water solver coupled with a morphodynamic model, also including a soil avalanching module, it has the potential to simulate both breaching and subsequent flood propagation together. Indeed, the mutual interactions between hydrodynamics and morphodynamics (including soil avalanching) are properly accounted for. This paper, therefore, aims to examine the applicability of XBeach for modelling coastal barrier breaching and inundation modelling in combination, instead of the current approaches, which address the modelling of each of these two processes separately. The performance of XBeach, in terms of inundation modelling, is assessed through comparisons of the results from this model system (i) with the results from common 1D and 2D flood propagation models and (ii) with observations for barrier breaching and subsequent inundation from a real case study. Besides providing an improved understanding of the breaching process, the results of this study demonstrate a new promising application of XBeach and its potential for calculating time-varying inland discharges, as well as for combined modelling of both dune breaching and subsequent flood propagation in coastal zones. Full article Open Access Article The Ogallala Aquifer is an important source of irrigation water on the Texas High plains however, significant decreases in saturated thickness threaten its future use for irrigation. A better understanding of the roles of playas, ephemeral surface ponds, in aquifer recharge is needed The Ogallala Aquifer is an important source of irrigation water on the Texas High plains however, significant decreases in saturated thickness threaten its future use for irrigation. A better understanding of the roles of playas, ephemeral surface ponds, in aquifer recharge is needed to establish levels of withdrawals that will meet either established desired future conditions or sustainability. In this study, data regarding playa inundation, depth to groundwater, precipitation and land cover from 2001 to 2011 were collected and analyzed to ascertain associations between these characteristics for four study areas on the Texas High plains. Each area covered 40,00070,000 ha. Three of the study areas in Hockley, Floyd and Swisher counties were chosen because their center contained a playa instrumented to measure weather and depth of inundation. There were 20 distinct inundation events at the three instrumented playas between 2006 and 2010. For each of these inundations, water loss exceeded rates of potential evapotranspiration (ET) by a factor of 1.615.7 times, implying that infiltration was occurring. Playa inundation in all four study areas was also assessed by analyzing images from the National Agricultural Imaginary program. Data on depth to groundwater were analyzed from 2000 to 2010 to determine annual changes of stored water. Annual changes in groundwater were weakly associated with surface area of inundated playas in late summer, but was strongly associated with annual rainfall. Rates of infiltration based on playa water loss versus potential ET, and volume of water in playas was more than sufficient to account for annual changes in groundwater. Land use adjoining the playas had less of influence on playa inundation than annual rainfall. These results strengthen the argument that water storage in playas on the Texas High Plains is an important source of water for aquifer recharge. Full article Open Access Article The province of Punjab is the main food basket of India. In recent years, many regions of Punjab are facing acute waterlogging problems and increased secondary salinity, which have negative impacts on food security of the nation. In particular, these problems are more The province of Punjab is the main food basket of India. In recent years, many regions of Punjab are facing acute waterlogging problems and increased secondary salinity, which have negative impacts on food security of the nation. In particular, these problems are more pronounced in the Muktsar district of Punjab. The observed groundwater levels trend between 2005 and 2011 implies that groundwater levels are coming towards the land surface at the rate of 0.5 myear in Lambi and Malout blocks. In this study, a groundwater flow model was constructed using MODFLOW to understand the groundwater table dynamics and to test the groundwater evaporation ponds to draw down the groundwater levels in the waterlogging areas of Muktsar district. The predicted flow model results indicate that groundwater levels could be depleted at the rate of 0.3 myear between 2012 and 2018 after the construction of Groundwater Evaporation Ponds (GEP). In addition, the constructed ponds can be used for aquaculture that generates additional income. The proposed GEP method may be a promising tool and suitable for the reduction of waterlogging in any region if there is no proper surface drainage, and also for enhancement of agricultural production that improves the social and economic status of the farming community. Full article