Ecohydrological characterization of the Nyando wetland, Lake Victoria, Kenya: A State of System (SoS) analysis
Creators
- 1. Delft University of Technology
- 2. Lake Victoria Fisheries Organization
- 3. IHE Delft Institute for Water Education
Description
Lake Victoria floodplain wetlands have a complex hydrological setting characterized by transition from a terrestrial to an aquatic environment.A state-of-system (SoS) analysis was carried out in a papyrus dominated wetland in the Nyando River Delta, on the eastern shores of Lake Victoria, Kenya, to characterize and provide data for detailed ecohydrological studies.The objectives of the study were to: (1) determine the spatio-temporal changes in the wetland evolution and ( 2) analyze the main hydrological factors that have influenced wetland evolution.Multi-temporal dry-season Landsat MSS, Landsat TM and Landsat ETM+ imagery covering Nyando Wetland and its surrounding area were processed and analyzed to generate time series polygon and polyline maps of the wetland and river.Results show that the wetland increased in size from 5,925 ha in 1950 to 9,925 ha in 1973, and declined to 4,527 ha in 2008.In the last 60 years, Nyando River has migrated in a general eastward direction.Time series hydrological data (1950-2009) were statistically tested for homogeneity using the Spearman's rank test for linear trends, Pettit test and Standard Normal Homogeneity test (SNHT) for change point analysis, and split-record tests performed for variance (F-test) and mean (t-test).In addition, data were analyzed using descriptive statistics and frequency analyses.Statistical test results show that the hydrological data series were homogeneous.Results of change point analyses indicate that total annual rainfall in Nyando declined in 1979, while the mean annual discharge for Nyando River and Lake Victoria levels had significant upward shifts in 1961.The decadal mean discharges varied significantly over time and increased by 80% from 11.45 m 3 /s observed in the 1950-1961 subset, reducing by 11.4 and 21.9% in the next two decadal sub-sets, before rising by 35.0% in 1990s and dropping by 24.0% in the last decade.The decadal mean annual lake levels increased from 1134.0 to 1135.43 m in the 1951-1961 and 1962-1972 and remained above the longterm mean of 1135.0 m for 43 years since 1962 before dropping drastically by 1.4 m to an average of 1134 m/year in 2005-2009.The highest recorded lake level at Kisumu Station was 1136.2 m in 1964 after increasing by 2.5 m from 1961.Discharge data exhibit trimodal seasonal patterns, while the lake levels had two peaks.The lake levels are more sensitive to direct lake rainfall.Changes in the Nyando wetland area are linked to the seasonal and episodic flood and drought events coupled with anthropogenic activities (regulation of lake levels, modification of river including cut-off meanders, river training and construction of dykes, drainage of wetland for cultivation, settlement and livestock grazing, abstraction of water for irrigation).A combination of these hydrological and human factors is the main cause of the Nyando Wetland evolution.If the land use trend continues unabated, then the increase in papyrus losses will pose a big challenge to the ecological functioning of the wetland and its support to sustaining community livelihoods.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
تتميز الأراضي الرطبة في سهول الفيضانات في بحيرة فيكتوريا ببيئة هيدرولوجية معقدة تتميز بالانتقال من بيئة أرضية إلى بيئة مائية. تم إجراء تحليل حالة النظام (SoS) في الأراضي الرطبة التي تهيمن عليها ورق البردي في دلتا نهر نياندو، على الشواطئ الشرقية لبحيرة فيكتوريا، كينيا، لتوصيف وتوفير البيانات للدراسات الهيدرولوجية البيئية التفصيلية. كانت أهداف الدراسة هي: (1) تحديد التغيرات المكانية والزمانية في تطور الأراضي الرطبة و ( 2) تحليل العوامل الهيدرولوجية الرئيسية التي أثرت على تطور الأراضي الرطبة. موسم الجفاف متعدد الأزمنة Landsat MSS، تمت معالجة وتحليل صور Landsat TM و Landsat ETM+ التي تغطي Nyando Wetland والمنطقة المحيطة بها لإنشاء خرائط مضلعة ومتعددة السلاسل الزمنية للأراضي الرطبة والنهر. تظهر النتائج أن مساحة الأراضي الرطبة زادت من 5,925 هكتار في عام 1950 إلى 9,925 هكتار في عام 1973، وانخفضت إلى 4,527 هكتار في عام 2008. في السنوات الستين الماضية، هاجر نهر Nyando في اتجاه عام نحو الشرق. تم اختبار البيانات الهيدرولوجية للسلسلة الزمنية (1950-2009) إحصائيًا للتجانس باستخدام اختبار رتبة Spearman للاتجاهات الخطية واختبار Pettit و اختبار التجانس العادي القياسي (SNHT) لتحليل نقطة التغيير، واختبارات السجل المنقسم التي أجريت للتباين (F - test) والمتوسط (t - test). بالإضافة إلى ذلك، تم تحليل البيانات باستخدام الإحصاءات الوصفية وتحليلات التردد. تظهر نتائج الاختبار الإحصائي أن سلسلة البيانات الهيدرولوجية كانت متجانسة. تشير نتائج تحليلات نقطة التغيير إلى أن إجمالي هطول الأمطار السنوي في نياندو انخفض في عام 1979، في حين أن متوسط التصريف السنوي لمستويات نهر نياندو وبحيرة فيكتوريا شهد تحولات تصاعدية كبيرة في عام 1961. اختلف متوسط التصريف العشري بشكل كبير مع مرور الوقت و ارتفع بنسبة 80 ٪ من 11.45 م 3 /ث لوحظ في المجموعة الفرعية 1950-1961، حيث انخفض بنسبة 11.4 و 21.9 ٪ في المجموعتين الفرعيتين العقديتين التاليتين، قبل أن يرتفع بنسبة 35.0 ٪ في التسعينيات وينخفض بنسبة 24.0 ٪ في العقد الماضي. ارتفع متوسط مستويات البحيرة السنوية العقدية من 1134.0 إلى 1135.43 م في 1951-1961 و 1962-1972 وظل أعلى من المتوسط طويل الأجل البالغ 1135.0 م لمدة 43 عامًا منذ عام 1962 قبل أن ينخفض بشكل كبير بمقدار 1.4 متر إلى متوسط 1134 م/سنة في الفترة 2005-2009. كان أعلى مستوى مسجل للبحيرة في محطة كيسومو 1136.2 متر في عام 1964 بعد زيادة قدرها 2.5 متر من عام 1961. تُظهر بيانات التفريغ أنماطًا موسمية ثلاثية الوسائط، في حين أن مستويات البحيرة كانت لها ذروتان. مستويات البحيرة أكثر حساسية لهطول الأمطار المباشر على البحيرة. ترتبط التغيرات في منطقة الأراضي الرطبة في نياندو بأحداث الفيضانات والجفاف الموسمية والعرضية المقترنة بالأنشطة البشرية (تنظيم مستويات البحيرة، وتعديل النهر بما في ذلك التعرجات المقطوعة، والتدريب على الأنهار وبناء السدود، وتصريف الأراضي الرطبة للزراعة، والاستيطان ورعي الماشية، واستخراج المياه للري). مزيج من هذه العوامل الهيدرولوجية والبشرية هو السبب الرئيسي لتطور الأراضي الرطبة في نياندو. إذا استمر اتجاه استخدام الأراضي دون هوادة، فإن الزيادة في خسائر ورق البردي ستشكل تحديًا كبيرًا للأداء البيئي للأراضي الرطبة ودعمها لاستدامة سبل عيش المجتمع.Translated Description (French)
Les zones humides des plaines inondables du lac Victoria ont un cadre hydrologique complexe caractérisé par la transition d'un environnement terrestre à un environnement aquatique. Une analyse de l'état du système (SoS) a été réalisée dans une zone humide dominée par les papyrus dans le delta du fleuve Nyando, sur les rives orientales du lac Victoria, au Kenya, pour caractériser et fournir des données pour des études écohydrologiques détaillées. Les objectifs de l'étude étaient de : (1) déterminer les changements spatio-temporels dans l'évolution des zones humides et ( 2) analyser les principaux facteurs hydrologiques qui ont influencé l'évolution des zones humides. Les images Landsat TM et Landsat ETM+ couvrant la zone humide de Nyando et ses environs ont été traitées et analysées pour générer des séries chronologiques de cartes polygonales et polylignes de la zone humide et de la rivière. Les résultats montrent que la zone humide est passée de 5 925 ha en 1950 à 9 925 ha en 1973 et a diminué à 4 527 ha en 2008. Au cours des 60 dernières années, la rivière Nyando a migré dans une direction générale vers l'est. Les données hydrologiques des séries chronologiques (1950-2009) ont été testées statistiquement pour l'homogénéité en utilisant le test de rang de Spearman pour les tendances linéaires, le test de Pettit et Test d'homogénéité normale standard (SNHT) pour l'analyse des points de changement et tests d'enregistrement fractionné effectués pour la variance (test F) et la moyenne (test t). En outre, les données ont été analysées à l'aide de statistiques descriptives et d'analyses de fréquence. Les résultats des tests statistiques montrent que les séries de données hydrologiques étaient homogènes. Les résultats des analyses des points de changement indiquent que les précipitations annuelles totales à Nyando ont diminué en 1979, tandis que les rejets annuels moyens pour les niveaux de la rivière Nyando et du lac Victoria ont connu des variations significatives à la hausse en 1961. Les rejets moyens décennaux ont varié de manière significative au fil du temps et a augmenté de 80 % par rapport aux 11,45 m 3 /s observés dans le sous-ensemble 1950-1961, diminuant de 11,4 et 21,9 % dans les deux sous-ensembles décennaux suivants, avant d'augmenter de 35,0 % dans les années 1990 et de chuter de 24,0 % dans la dernière décennie. Les niveaux annuels moyens décennaux des lacs ont augmenté de 1134,0 à 1135,43 m dans les années 1951-1961 et 1962-1972 et sont restés au-dessus de la moyenne à long terme de 1135,0 m pendant 43 ans depuis 1962 avant de chuter considérablement de 1,4 m pour atteindre une moyenne de 1134 m/an en 2005-2009. Le niveau de lac le plus élevé enregistré à la station de Kisumu était 1136,2 m en 1964 après avoir augmenté de 2,5 m à partir de 1961. Les données sur les rejets présentent des schémas saisonniers trimodaux, tandis que les niveaux des lacs avaient deux pics. Les niveaux des lacs sont plus sensibles aux précipitations directes des lacs. Les changements dans la zone humide de Nyando sont liés aux inondations et aux sécheresses saisonnières et épisodiques associées à des activités anthropiques (régulation des niveaux des lacs, modification des rivières, y compris les méandres de coupure, formation des rivières et construction de digues, drainage des zones humides pour la culture, la colonisation et le pâturage du bétail, prélèvement d'eau pour l'irrigation). Une combinaison de ces facteurs hydrologiques et humains est la principale cause de l'évolution des zones humides de Nyando. Si la tendance à l'utilisation des terres se poursuit sans relâche, l'augmentation des pertes de papyrus posera un grand défi au fonctionnement écologique des zones humides et à son soutien au maintien des moyens de subsistance de la communauté.Translated Description (Spanish)
Los humedales de la llanura aluvial del lago Victoria tienen un entorno hidrológico complejo caracterizado por la transición de un entorno terrestre a uno acuático. Se llevó a cabo un análisis del estado del sistema (SoS) en un humedal dominado por papiros en el delta del río Nyando, en la orilla oriental del lago Victoria, Kenia, para caracterizar y proporcionar datos para estudios ecohidrológicos detallados. Los objetivos del estudio fueron: (1) determinar los cambios espacio-temporales en la evolución de los humedales y ( 2) analizar los principales factores hidrológicos que han influido en la evolución de los humedales. Las imágenes de Landsat TM y Landsat ETM+ que cubren el humedal de Nyando y su área circundante se procesaron y analizaron para generar mapas de polígonos y polilíneas de series temporales del humedal y el río. Los resultados muestran que el humedal aumentó de tamaño de 5,925 ha en 1950 a 9,925 ha en 1973, y disminuyó a 4,527 ha en 2008. En los últimos 60 años, el río Nyando ha migrado en una dirección general hacia el este. Los datos hidrológicos de series temporales (1950-2009) se probaron estadísticamente para determinar la homogeneidad utilizando la prueba de rango de Spearman para tendencias lineales, la prueba de Pettit y Prueba de homogeneidad normal estándar (SNHT) para el análisis de puntos de cambio y pruebas de registro dividido realizadas para la varianza (prueba F) y la media (prueba t). Además, los datos se analizaron utilizando estadísticas descriptivas y análisis de frecuencia. Los resultados de las pruebas estadísticas muestran que las series de datos hidrológicos fueron homogéneas. Los resultados de los análisis de puntos de cambio indican que la precipitación anual total en Nyando disminuyó en 1979, mientras que la descarga anual media para los niveles del río Nyando y el lago Victoria tuvo cambios significativos al alza en 1961. Las descargas medias decenales variaron significativamente con el tiempo y aumentó en un 80% desde los 11.45 m 3 /s observados en el subconjunto 1950-1961, reduciéndose en un 11.4 y un 21.9% en los próximos dos subconjuntos decenales, antes de aumentar en un 35.0% en la década de 1990 y caer en un 24.0% en la última década. El nivel medio anual decenal de los lagos aumentó de 1134.0 a 1135.43 m en 1951-1961 y 1962-1972 y se mantuvo por encima de la media a largo plazo de 1135.0 m durante 43 años desde 1962 antes de caer drásticamente en 1.4 m a un promedio de 1134 m/año en 2005-2009. El nivel de lago más alto registrado en la estación de Kisumu fue 1136,2 m en 1964 después de aumentar en 2,5 m a partir de 1961. Los datos de descarga muestran patrones estacionales trimodales, mientras que los niveles de los lagos tenían dos picos. Los niveles de los lagos son más sensibles a las precipitaciones directas de los lagos. Los cambios en el área del humedal de Nyando están vinculados a los eventos estacionales y episódicos de inundación y sequía junto con las actividades antropogénicas (regulación de los niveles de los lagos, modificación del río, incluidos los meandros de corte, formación de ríos y construcción de diques, drenaje de humedales para el cultivo, asentamiento y pastoreo de ganado, extracción de agua para riego). Una combinación de estos factores hidrológicos y humanos es la principal causa de la evolución del humedal de Nyando. Si la tendencia de uso de la tierra continúa sin disminuir, entonces el aumento de las pérdidas de papiro representará un gran desafío para el funcionamiento ecológico del humedal y su apoyo para mantener los medios de vida de la comunidad.Files
47A158217532.pdf.pdf
Files
(1.2 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:6b98f172557ad3720bbaaf3673f4990e
|
1.2 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التوصيف الهيدرولوجي للأراضي الرطبة في نياندو، بحيرة فيكتوريا، كينيا: تحليل حالة النظام (SoS)
- Translated title (French)
- Caractérisation écohydrologique de la zone humide de Nyando, lac Victoria, Kenya : analyse de l'état du système (SoS)
- Translated title (Spanish)
- Caracterización ecohidrológica del humedal de Nyando, Lago Victoria, Kenia: un análisis del estado del sistema (SoS)
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2154672908
- DOI
- 10.5897/ajest13.1426
References
- https://openalex.org/W2094318320