Modeling the Effect of Climate and Land Use Change on the Water Resources in Northern Ethiopia: the Case of Suluh River Basin

Abstract

The northern Ethiopian regions are known for water scarcity and vulnerability to desertification, furthermore they are subjected to climate variability both in time and space. The Suluh river basin, located in northern Ethiopia, is characterized by semi-arid climate conditions, a high degradation and rainfall varying with the season. Due to an ongoing destruction of natural resources during the last decades together with climate variability, the availability and distribution of water resources in the basin is limited, resulting in food insecurity and a diminished socio-economic development. Therefore, this study focuses on the investigation of possible effects of land use/land cover dynamics and future climate changes on water resources in the Suluh river basin.

Die Regionen des nördlichen Äthiopiens sind für ihre Wasserknappheit und Anfälligkeit für Desertifikation bekannt. Zudem sind sie von temporalen und regionalen Klimaschwankungen betroffen. Das Suluh Einzugsgebiet im Norden Äthiopiens zeichnet sich durch semi-aride Klimabedingungen und eine saisonale Niederschlagsvariabilität aus. Durch eine fortschreitende Zerstörung der natürlichen Ressourcen in den letzten Jahrzehnten verbunden mit Klimaschwankungen, werden die Verfügbarkeit und Verteilung der Wasserressourcen im Einzugsgebiet begrenzt, was zu Ernährungsunsicherheit und einer verminderten sozio-ökonomischen Entwicklung führt. Diese Arbeit konzentriert sich auf die Untersuchung möglicher Auswirkungen der Landnutzungs- / Landbedeckungsdynamik und zukünftiger Klimaänderungen auf die Wasserressourcen des Suluh Einzugsgebiets.Verschiedene statistische Methoden wurden angewandt, um historischen Klimadaten zu analysieren. Für die mittlere Monatstemperatur wird eine Zunahme des Trends dokumentiert, wohingegen der mittlere Jahresniederschlag in den letzten Jahrzehnten konstant bleibt. Zudem kann belegt werden, dass sich die Trockenzeiten zwischen den Regenzeiten verlängern. Auf dieser Grundlage wird das physikalisch basierte semi- distributive hydrologische Modell HEC-HMS angewendet, um die Auswirkungen von Klimaänderungen sowie Landnutzungs- / Landbedeckungsänderungen im Suluh Einzugsgebiet zu simulieren. Um die möglichen Auswirkungen zukünftiger Klimaänderungen auf die Wasserressourcen im Suluh Einzugsgebiet zu analysieren, wurden basierend auf herunterskalierten Prädiktoren zweier GCMs (HadCM3 und CGCM3) unter SRES-Szenarien A2a und B2a Vorhersagen für Niederschlag, Minimum- und Maximumtemperatur berechnet. Unter den hydrologischen Prozessen wird der Oberflächenabfluss als sensitivster Parameter auf die Auswirkungen des Klimawandels identifiziert.