Published April 3, 2018 | Version v1
Publication Open

Controls on root zone storage capacity in boreal regions

Creators

  • 1. Eduardo Mondlane University
  • 2. Delft University of Technology
  • 3. University of Oulu

Description

Abstract. The root zone storage capacity (Sr) of the vegetation is an important parameter for the hydrological behaviour of a catchment. Often this Sr is derived from soil and vegetation data, but a new method uses climate data to estimate Sr under the assumption that vegetation adapts its root zone capacity to overcome dry periods. This method also enables to account for the temporal variability of Sr in case of changing climate or land cover. This study applies the new method in 64 catchments in Finland to investigate the controls on Sr in boreal regions. The relations were assessed between climate derived Sr-values and detailed vegetation characteristics (leaf cover, tree length, root biomass), climate variables (precipitation-potential evaporation rate, mean annual temperature, max snow water equivalent, snow-off date) and land cover types. The results show that especially the phase difference between snow-off date and onset of potential evaporation has a large influence on the derived Sr; results even indicate that (non-)coincidence of snow melt and potential evaporation can cause a division between catchments with a high and a low Sr-value. From this study, it can be concluded that the climate derived root zone storage capacity leads to plausible results in boreal areas and that besides from climate variables, catchment vegetation characteristics can also be directly linked to the derived Sr-values. As the climate derived Sr enables incorporating climatic and vegetation conditions in a hydrological parameter, it could be beneficial to assess the effects of changing climate and environmental conditions in boreal regions.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الملخص. تعد سعة تخزين منطقة الجذر (Sr) للغطاء النباتي معلمة مهمة للسلوك الهيدرولوجي لمستجمعات المياه. غالبًا ما يتم اشتقاق هذا الرقم القياسي من بيانات التربة والغطاء النباتي، ولكن طريقة جديدة تستخدم بيانات المناخ لتقدير الرقم القياسي على افتراض أن الغطاء النباتي يتكيف مع قدرة منطقة الجذر للتغلب على فترات الجفاف. تمكن هذه الطريقة أيضًا من حساب التباين الزمني لـ Sr في حالة تغير المناخ أو الغطاء الأرضي. تطبق هذه الدراسة الطريقة الجديدة في 64 مستجمعًا في فنلندا للتحقيق في الضوابط على الرقم التسلسلي في المناطق الشمالية. تم تقييم العلاقات بين قيم Sr المشتقة من المناخ وخصائص الغطاء النباتي التفصيلية (غطاء الورقة، طول الشجرة، الكتلة الحيوية للجذر)، والمتغيرات المناخية (معدل التبخر المحتمل لهطول الأمطار، متوسط درجة الحرارة السنوية، الحد الأقصى لمكافئ ماء الثلج، تاريخ توقف الثلوج) وأنواع الغطاء الأرضي. تظهر النتائج أن اختلاف الطور بشكل خاص بين تاريخ تساقط الثلوج وبداية التبخر المحتمل له تأثير كبير على Sr المشتق ؛ تشير النتائج حتى إلى أن (عدم)مصادفة ذوبان الثلوج والتبخر المحتمل يمكن أن يسبب انقسامًا بين مستجمعات المياه ذات القيمة Sr العالية والمنخفضة. من هذه الدراسة، يمكن استنتاج أن سعة تخزين منطقة الجذر المشتقة من المناخ تؤدي إلى نتائج معقولة في المناطق الشمالية وأنه إلى جانب المتغيرات المناخية، يمكن أيضًا ربط خصائص الغطاء النباتي لمستجمعات المياه مباشرة بقيم Sr المشتقة. نظرًا لأن المناخ المستمد من Sr يمكّن من دمج الظروف المناخية والغطاء النباتي في معلمة هيدرولوجية، فقد يكون من المفيد تقييم آثار تغير المناخ والظروف البيئية في المناطق الشمالية.

Translated Description (French)

Résumé. La capacité de stockage (Sr) de la zone racinaire de la végétation est un paramètre important pour le comportement hydrologique d'un bassin versant. Souvent, ce Sr est dérivé des données sur le sol et la végétation, mais une nouvelle méthode utilise les données climatiques pour estimer le Sr en supposant que la végétation adapte sa capacité de la zone racinaire pour surmonter les périodes sèches. Cette méthode permet également de tenir compte de la variabilité temporelle du Sr en cas de changement du climat ou de la couverture terrestre. Cette étude applique la nouvelle méthode dans 64 bassins versants en Finlande pour étudier les contrôles sur le Sr dans les régions boréales. Les relations ont été évaluées entre les valeurs de Sr dérivées du climat et les caractéristiques détaillées de la végétation (couverture foliaire, longueur des arbres, biomasse racinaire), les variables climatiques (taux d'évaporation du potentiel de précipitation, température annuelle moyenne, équivalent en eau de la neige maximale, date de déneigement) et les types de couverture terrestre. Les résultats montrent que la différence de phase entre la date de déneigement et le début de l'évaporation potentielle a une grande influence sur le Sr dérivé ; les résultats indiquent même que la (non-)coïncidence de la fonte des neiges et de l'évaporation potentielle peut provoquer une division entre les bassins versants avec une valeur de Sr élevée et faible. De cette étude, on peut conclure que la capacité de stockage de la zone racinaire dérivée du climat conduit à des résultats plausibles dans les zones boréales et qu'en plus des variables climatiques, les caractéristiques de la végétation du bassin versant peuvent également être directement liées aux valeurs de Sr dérivées. Comme le Sr dérivé du climat permet d'intégrer les conditions climatiques et végétales dans un paramètre hydrologique, il pourrait être bénéfique d'évaluer les effets des conditions climatiques et environnementales changeantes dans les régions boréales.

Translated Description (Spanish)

Resumen. La capacidad de almacenamiento de la zona radicular (Sr) de la vegetación es un parámetro importante para el comportamiento hidrológico de una cuenca. A menudo, este Sr se deriva de los datos del suelo y la vegetación, pero un nuevo método utiliza datos climáticos para estimar el Sr bajo el supuesto de que la vegetación adapta su capacidad de la zona radicular para superar los períodos secos. Este método también permite tener en cuenta la variabilidad temporal de Sr en caso de cambio climático o de la cubierta terrestre. Este estudio aplica el nuevo método en 64 cuencas en Finlandia para investigar los controles de Sr en regiones boreales. Las relaciones se evaluaron entre los valores de Sr derivados del clima y las características detalladas de la vegetación (cobertura foliar, longitud de los árboles, biomasa de las raíces), las variables climáticas (tasa de evaporación potencial de precipitación, temperatura media anual, equivalente máximo de agua de nieve, fecha de desprendimiento de nieve) y los tipos de cobertura terrestre. Los resultados muestran que especialmente la diferencia de fase entre la fecha de desprendimiento de nieve y el inicio de la evaporación potencial tiene una gran influencia en el Sr derivado; los resultados incluso indican que la (no)coincidencia del derretimiento de la nieve y la evaporación potencial puede causar una división entre las cuencas con un valor de Sr alto y bajo. A partir de este estudio, se puede concluir que la capacidad de almacenamiento de la zona radicular derivada del clima conduce a resultados plausibles en las áreas boreales y que, además de las variables climáticas, las características de la vegetación de la cuenca también pueden vincularse directamente con los valores de Sr derivados. Dado que el Sr derivado del clima permite incorporar las condiciones climáticas y de vegetación en un parámetro hidrológico, podría ser beneficioso evaluar los efectos del cambio climático y las condiciones ambientales en las regiones boreales.

Files

hess-23-125-2019.pdf.pdf

Files (2.7 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:2aea395da3d0bb1e693d36ebc174229b
2.7 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
ضوابط على سعة تخزين منطقة الجذر في المناطق الشمالية
Translated title (French)
Contrôles de la capacité de stockage de la zone racinaire dans les régions boréales
Translated title (Spanish)
Controles de la capacidad de almacenamiento de la zona radicular en regiones boreales

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2795633052
DOI
10.5194/hess-2018-87

Is supplement to
https://openalex.org/W4280633793 (Other)
https://openalex.org/W4205407389 (Other)
https://openalex.org/W3093150799 (Other)
https://openalex.org/W2662533946 (Other)
https://openalex.org/W2488577384 (Other)
https://openalex.org/W2291835616 (Other)
https://openalex.org/W2080460749 (Other)
https://openalex.org/W193819561 (Other)
https://openalex.org/W175061559 (Other)
https://openalex.org/W11644078 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Mozambique

References

  • https://openalex.org/W1555702925
  • https://openalex.org/W1955556093
  • https://openalex.org/W1976095361
  • https://openalex.org/W1995098243
  • https://openalex.org/W2032213247
  • https://openalex.org/W2060719566
  • https://openalex.org/W2113791829
  • https://openalex.org/W2120004639
  • https://openalex.org/W2120741355
  • https://openalex.org/W2140414279
  • https://openalex.org/W2233510150
  • https://openalex.org/W2290736281
  • https://openalex.org/W2292621132
  • https://openalex.org/W2293141016
  • https://openalex.org/W2298850945
  • https://openalex.org/W2327798565
  • https://openalex.org/W2461776678
  • https://openalex.org/W2495978272
  • https://openalex.org/W2560158340
  • https://openalex.org/W2609377555
  • https://openalex.org/W2610818908
  • https://openalex.org/W2625175624
  • https://openalex.org/W2732899040
  • https://openalex.org/W2765160863