Published November 14, 2022
| Version v1
Publication
Modelling groundwater recharge, actual evaporation and transpiration in semi-arid sites of the Lake Chad Basin: The role of soil and vegetation on groundwater recharge
Creators
- 1. Federal Institute for Geosciences and Natural Resources
- 2. University of Natural Resources and Life Sciences, Vienna
- 3. Lake Chad Basin Commission
Description
Abstract. The Lake Chad Basin, located in the center of North Africa, is characterized by strong climate seasonality with a pronounced short annual precipitation period and high potential evapotranspiration. Groundwater is an essential source for drinking water supply as well as for agriculture and groundwater related ecosystems. Thus, assessment of groundwater recharge is very important although difficult, because of the strong effects of evaporation and transpiration as well as limited available data. A simple, generalized approach, which requires only limited field data, freely available remote sensing data as well as well-established concepts and models, is tested for assessing groundwater recharge in the southern part of the basin. This work uses the FAO-dual Kc concept to estimate E and T coefficients at six locations that differ in soil texture, climate, and vegetation conditions. Measured values of soil water content and chloride concentrations along vertical soil profiles together with different scenarios for E and T partitioning and a Bayesian calibration approach are used to numerically simulate water flow and chloride transport using Hydrus-1D. Average groundwater recharge rates and the associated model uncertainty at the six locations are assessed for the 2003–2016 time-period. Annual groundwater recharge varies between 6 and 93 mm and depends strongly on soil texture and related water retention and on vegetation. Interannual variability of groundwater recharge is generally greater than the uncertainty of the simulated groundwater recharge.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الخلاصة: يتميز حوض بحيرة تشاد، الواقع في وسط شمال أفريقيا، بموسمية مناخية قوية مع فترة هطول أمطار سنوية قصيرة واضحة وإمكانية عالية للتبخر والنتح. تعد المياه الجوفية مصدرًا أساسيًا لإمدادات مياه الشرب وكذلك للزراعة والنظم الإيكولوجية المتعلقة بالمياه الجوفية. وبالتالي، فإن تقييم تغذية المياه الجوفية مهم للغاية على الرغم من صعوبته، بسبب التأثيرات القوية للتبخر والنتح بالإضافة إلى محدودية البيانات المتاحة. يتم اختبار نهج بسيط ومعمم، والذي لا يتطلب سوى بيانات ميدانية محدودة، وبيانات الاستشعار عن بعد المتاحة مجانًا بالإضافة إلى المفاهيم والنماذج الراسخة، لتقييم تغذية المياه الجوفية في الجزء الجنوبي من الحوض. يستخدم هذا العمل مفهوم Kc المزدوج لمنظمة الأغذية والزراعة لتقدير معاملات E و T في ستة مواقع تختلف في نسيج التربة والمناخ والظروف النباتية. يتم استخدام القيم المقاسة لمحتوى مياه التربة وتركيزات الكلوريد على طول قطاعات التربة الرأسية جنبًا إلى جنب مع سيناريوهات مختلفة لتقسيم E و T ونهج معايرة Bayesian لمحاكاة تدفق المياه ونقل الكلوريد رقميًا باستخدام Hydrus -1D. يتم تقييم متوسط معدلات إعادة تغذية المياه الجوفية وعدم اليقين المرتبط بالنموذج في المواقع الستة للفترة الزمنية 2003–2016. تتراوح تغذية المياه الجوفية السنوية بين 6 و 93 ملم وتعتمد بشدة على نسيج التربة واحتباس المياه ذات الصلة وعلى الغطاء النباتي. التباين السنوي لإعادة تغذية المياه الجوفية أكبر بشكل عام من عدم اليقين في محاكاة إعادة تغذية المياه الجوفية.Translated Description (French)
Résumé. Le bassin du lac Tchad, situé au centre de l'Afrique du Nord, se caractérise par une forte saisonnalité climatique avec une courte période de précipitations annuelles prononcée et une évapotranspiration à fort potentiel. Les eaux souterraines sont une source essentielle pour l'approvisionnement en eau potable ainsi que pour l'agriculture et les écosystèmes liés aux eaux souterraines. Ainsi, l'évaluation de la recharge des eaux souterraines est très importante bien que difficile, en raison des effets importants de l'évaporation et de la transpiration ainsi que des données disponibles limitées. Une approche simple et généralisée, qui ne nécessite que des données de terrain limitées, des données de télédétection librement disponibles ainsi que des concepts et des modèles bien établis, est testée pour évaluer la recharge des eaux souterraines dans la partie sud du bassin. Ce travail utilise le concept FAO-dual Kc pour estimer les coefficients E et T à six endroits qui diffèrent par la texture du sol, le climat et les conditions de végétation. Les valeurs mesurées de la teneur en eau du sol et des concentrations de chlorure le long des profils de sol verticaux, ainsi que différents scénarios de cloisonnement E et T et une approche d'étalonnage bayésienne sont utilisés pour simuler numériquement le débit d'eau et le transport de chlorure à l'aide d'Hydrus-1D. Les taux moyens de recharge des eaux souterraines et l'incertitude du modèle associé aux six sites sont évalués pour la période 2003–2016. La recharge annuelle des eaux souterraines varie entre 6 et 93 mm et dépend fortement de la texture du sol et de la rétention d'eau associée et de la végétation. La variabilité interannuelle de la recharge des eaux souterraines est généralement supérieure à l'incertitude de la recharge simulée des eaux souterraines.Translated Description (Spanish)
Resumen. La cuenca del lago Chad, ubicada en el centro del norte de África, se caracteriza por una fuerte estacionalidad climática con un período de precipitación anual corto y pronunciado y una evapotranspiración de alto potencial. El agua subterránea es una fuente esencial para el suministro de agua potable, así como para la agricultura y los ecosistemas relacionados con el agua subterránea. Por lo tanto, la evaluación de la recarga de aguas subterráneas es muy importante, aunque difícil, debido a los fuertes efectos de la evaporación y la transpiración, así como a los limitados datos disponibles. Se prueba un enfoque simple y generalizado, que requiere solo datos de campo limitados, datos de teledetección de libre acceso, así como conceptos y modelos bien establecidos, para evaluar la recarga de aguas subterráneas en la parte sur de la cuenca. Este trabajo utiliza el concepto de Kc dual de la FAO para estimar los coeficientes E y T en seis ubicaciones que difieren en la textura del suelo, el clima y las condiciones de la vegetación. Los valores medidos del contenido de agua del suelo y las concentraciones de cloruro a lo largo de los perfiles verticales del suelo junto con diferentes escenarios para la partición E y T y un enfoque de calibración bayesiana se utilizan para simular numéricamente el flujo de agua y el transporte de cloruro utilizando Hydrus-1D. Las tasas medias de recarga de aguas subterráneas y la incertidumbre del modelo asociado en las seis ubicaciones se evalúan para el período 2003–2016. La recarga anual de agua subterránea varía entre 6 y 93 mm y depende en gran medida de la textura del suelo y la retención de agua relacionada y de la vegetación. La variabilidad interanual de la recarga de agua subterránea es generalmente mayor que la incertidumbre de la recarga de agua subterránea simulada.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- نمذجة تغذية المياه الجوفية والتبخر الفعلي والنتح في المواقع شبه القاحلة لحوض بحيرة تشاد: دور التربة والغطاء النباتي في تغذية المياه الجوفية
- Translated title (French)
- Modélisation de la recharge des eaux souterraines, de l'évaporation réelle et de la transpiration dans les sites semi-arides du bassin du lac Tchad : le rôle du sol et de la végétation sur la recharge des eaux souterraines
- Translated title (Spanish)
- Modelado de la recarga de aguas subterráneas, evaporación real y transpiración en sitios semiáridos de la cuenca del lago Chad: el papel del suelo y la vegetación en la recarga de aguas subterráneas
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4308971955
- DOI
- 10.5194/hess-2022-319