שימוש במודלים אקלימיים ברזולוציה גבוהה שימוש במודלים אקלימיים ברזולוציה גבוהה

לצורך חיזוי מאזני מים ומלח בימת הכנרת לצורך חיזוי מאזני מים ומלח בימת הכנרת עמיר גבעתי - השירות ההידרולוגי, יחידת המחקרים, רשות המים

רנה סמואלס - אוניברסיטת תל אביב, המחלקה לגיאופיסיקה אלון רימר - המעבדה לחקר הכנרת, המכון לחקר ימים ואגמיםפנחס אלפרט - אוניברסיטת תל אביב, המחלקה לגיאופיסיקה

המכון המכון לחקר ימים לחקר ימים

ואגמיםואגמים

מטרות המחקרמטרות המחקרהערכת כניסות המים לאגם כנרת בעשורים הקרוביםהערכת כניסות המים לאגם כנרת בעשורים הקרובים

הערכת ההתאדות מאגם ואגן הכנרת הערכת ההתאדות מאגם ואגן הכנרת

הערכת נפחי מים זמינים בכנרת הערכת נפחי מים זמינים בכנרת חיזוי מפלסי כנרת עתידיים בתרחישי שאיבה שוניםחיזוי מפלסי כנרת עתידיים בתרחישי שאיבה שונים

איכות מים: חישוב ריכוזי המליחות בכנרתאיכות מים: חישוב ריכוזי המליחות בכנרתמחקר המשך: השפעת השינויים הצפויים בכניסות מחקר המשך: השפעת השינויים הצפויים בכניסות

המים על האקולוגיה של האגם המים על האקולוגיה של האגם

Kineret

Mountain Aquifer - west

Costal Aquifer

Mountain Aquifer - east

Western Galilee

Negev

מקורות המים של ישראל

כניסות מים שנתיות 660לכנרת: מלמ"ק.

נפח התאדות שנתית:

מלמ"ק230

מלמ"ק360

מלמ"ק250

מלמ"ק100

קמ"ר2,730אגן ההיקוות של הכנרת:

קמ"ר165שטח אגם הכנרת:

- מ'212.95: 04.03.10

-215.50-215.25-215.00-214.75-214.50-214.25-214.00-213.75-213.50-213.25-213.00-212.75-212.50-212.25-212.00-211.75-211.50-211.25-211.00-210.75-210.50

10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12חודש

םרי

טמ

2006/72007/82008/92009/10

01/10/07-212.36

01/10/06-211.91

01/10/08-214.05

מפלס מינימום הקבוע בחוק : 214.87 -

המהלך היומי של מפלס הכנרת בארבעת השנים האחרונותהמהלך היומי של מפלס הכנרת בארבעת השנים האחרונות

- מ'214.37: 2009/10מפלס מינימום בשנת - מ'212.40: 2009/10מפלס מינימום בשנת

כקלט למודלים ההידרולוגים נעשה שימוש בתוצאות המודל של (Kitoh, Yatagai and Alpert (2008 ברזולוציה מרחבית אשר הורץ

. לתוצאות המודל בוצע 2015-2035 ק"מ עבור התקופה 20של downscaling סטטיסטי, עבור תחנות נבחרות באגן ההיקוות של

הכנרת.

) Givati and Rosenfeld, 2007 ; 2006 מודל לחישוב כניסות מים לכנרת )גבעתי, •

) Rimmer et al, 2009 מודל לחישוב התאדות מאגם ואגן הכנרת )•

Rimmer, 2003; 2008 ) מודל לחישוב ריכוז מליחות באגם הכנרת )•

מודלים אקלימיים:

מודלים הידרולוגים:

מתודולוגימתודולוגיהה

high-resolution Global Climate

Model

Evaporation Model

Lake salinity Model

Temperature, relative humidity,

radiation, wind speed

Precipitation

Lake heat

storage change

Evaporation

Water inflows Model

Water inflows

Lake volume

Solute inflow

Water outflows

Lake salinity

high-resolution Global Climate

Model

Evaporation Model

Lake salinity Model

Temperature, relative humidity,

radiation, wind speed

Precipitation

Lake heat

storage change

Evaporation

Water inflows Model

Water inflows

Lake volume

Solute inflow

Water outflows

Lake salinity

Schematic description of the proposed cascade of models

Givati et al. Water Recourses Researches, 2010, in review

מתודולוגיה - המשך מתודולוגיה - המשך

כל המודלים בהם נעשה שימוש אומתו מול כל המודלים בהם נעשה שימוש אומתו מול ..1979-20071979-2007נתונים מדודים עבור התקופה נתונים מדודים עבור התקופה

רק לאחר אימות המודלים ניתן היה לעשות רק לאחר אימות המודלים ניתן היה לעשות -2015-2015בהם שימוש עבור חיזוי עתידי לתקופה בהם שימוש עבור חיזוי עתידי לתקופה

20352035

Kitoh, A. Yatagai and P. Alpert ,

Hydrological Research Letters, 2008

60 70 80 90 1001000

20

40

60

Kefar Giladi

quantile

0 20 40 600

20

40

60

mm

60 70 80 90 1000

20

40

60

Dafna

quantile

0 20 40 600

20

40

60

mm

60 70 80 90 1000

20

40

60

Meron

quantile

0 20 40 600

20

40

60

mm

60 70 80 90 1000

20

40

60

Golan Exp

mm

quantile

0 20 40 600

20

40

60

mm

mm

1979-2007גשם יומי מדוד )הקו הרציף) מול מחושב מהמודל )קו מקוקו) בשנים

60 70 80 90 1001000

20

40

60

Kefar Giladi

quantile

0 20 40 600

20

40

60

mm

60 70 80 90 1000

20

40

60

Dafna

quantile

0 20 40 600

20

40

60

mm

60 70 80 90 1000

20

40

60

Meron

quantile

0 20 40 600

20

40

60

mm

60 70 80 90 1000

20

40

60

Golan Exp

mm

quantile

0 20 40 600

20

40

60

mm

mm

לפני 1979-2007גשם יומי מדוד מול מחושב בשנים

bias correction (בשחור) ולאחריו )בכחול(

10

15

20

25

30

35

40

degr

ees

a. T min

10

15

20

25

30

35

40

degr

ees

b. T max

30

40

50

60

70

80

%

c. Relative Humidity

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 121.5

2

2.5

3

3.5

4

M s

-1

d. Wind speed

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 125

10

15

20

25

30

W m

-2

e. Radiation

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 125

10

15

20

25

30

Mm

3

f. Evaporation

month

10

15

20

25

30

35

40

degr

ees

a. T min

10

15

20

25

30

35

40

degr

ees

b. T max

30

40

50

60

70

80

%

c. Relative Humidity

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 121.5

2

2.5

3

3.5

4

M s

-1

d. Wind speed

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 125

10

15

20

25

30

W m

-2

e. Radiation

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 125

10

15

20

25

30

Mm

3

f. Evaporation

month

פרמטרים מטאורולוגים מדודים )קו מקוקו) מול מחושבים מהמודל )קו רציף) בתחנת טבחה שלחוף הכנרת:

a. ,טמפ' מינימום b. ,טמפ' מכסימום c. ,לחות יחסית d. ,מהירות רוח e. ,קרינה d. התאדות.

0

50

100

150

200

250

300

1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

Actual evaporationCalculated evaporation

An

nu

al e

vap

ora

tio

n f

rom

La

ke K

inn

ert

[mc

m]

month

B

0

5

10

15

20

25

30

35

Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec

Actual evaporationCalculated evaporation

Mo

nth

ly e

vap

ora

tio

n f

rom

La

ke K

inn

ert

[mcm

]

month

A

) מאגם כנרת B) ושנתית )Aהתאדות חודשית )

Based on: Rimmer et al, Journal of Hydrology, 2009

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

Measered

Calculated

Inc

om

ing

wat

er [

106

m3

year

-1]

Year

A

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

200 400 600 800 1000 1200 1400

y = 18.756 + 0.9719x R= 0.986 B

Cal

cula

ted

IW

[10

6m

3ye

ar-1

]

Observed IW [106 m3 year-1]

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

Measered

Calculated

Inc

om

ing

wat

er [

106

m3

year

-1]

Year

A

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

Measered

Calculated

Inc

om

ing

wat

er [

106

m3

year

-1]

Year

A

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

200 400 600 800 1000 1200 1400

y = 18.756 + 0.9719x R= 0.986 B

Cal

cula

ted

IW

[10

6m

3ye

ar-1

]

Observed IW [106 m3 year-1]

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

200 400 600 800 1000 1200 1400

y = 18.756 + 0.9719x R= 0.986 B

Cal

cula

ted

IW

[10

6m

3ye

ar-1

]

Observed IW [106 m3 year-1]

כניסות מים שנתיות מדודת לאגם כנרת )באדום)

מול כניסות מחושבות )בכחול)

Givati and Rosenfeld, Water Recourses Researches, 2007

0.75

0.95

1.15

1.35

1.55

1.75

1962 1972 1982 1992 2002Year

Cl-

stor

age

(106

ton)

Model

MeasuredS0=1,655,000 tonq= -0.0011 × year + 2.319Sin=107,000 ton

q (1

/yea

r)

0.04

0.12

0.20

0.28

0.36

Calculated

Regression line a

b

0.75

0.95

1.15

1.35

1.55

1.75

1962 1972 1982 1992 2002Year

Cl-

stor

age

(106

ton)

Model

MeasuredS0=1,655,000 tonq= -0.0011 × year + 2.319Sin=107,000 ton

q (1

/yea

r)

0.04

0.12

0.20

0.28

0.36

Calculated

Regression line a

b

יבול מלח מדוד באגם כנרת )בכחול) מול כניסות מחושבות )בשחור)

A. Rimmer, Journal of Hydrology, 2003

0

500

1000

1500

2000

1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040

Observed precipitation

Modeled precipitation

An

nu

al

pre

cip

ita

tio

n

[mm

/ y

]

Years

A

200

220

240

260

280

300

1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040

Modeled evaporation

Observed evaporation

An

nu

al

Ev

ap

ora

tio

n

[mc

m]

Years

B

) מדודה מול מחושבת בימת )B) מדוד ומחושב באגן הכנרת והתאדות Aעובי גשם שנתי ) כנרת

b1180200220240260280300320340360

1968 1977 1988 1997 2008 2017 2028

b2180200220240260280300320340360380400

1968 1977 1988 1997 2008 2017 2028

a2180200220240260280300320340360

1968 1977 1988 1997 2008 2017 2028

a1180200220240260280300320340360

1968 1977 1988 1997 2008 2017 2028

Predicted salinity- monthlySalinity ± Errors

Measured salinity

year

La

ke

Kin

ne

ret

sa

lin

ity

(pp

mC

l(

b1180200220240260280300320340360

1968 1977 1988 1997 2008 2017 2028

b1180200220240260280300320340360

1968 1977 1988 1997 2008 2017 2028

b2180200220240260280300320340360380400

1968 1977 1988 1997 2008 2017 2028

b2180200220240260280300320340360380400

1968 1977 1988 1997 2008 2017 2028

a2180200220240260280300320340360

1968 1977 1988 1997 2008 2017 2028

a2180200220240260280300320340360

1968 1977 1988 1997 2008 2017 2028

a1180200220240260280300320340360

1968 1977 1988 1997 2008 2017 2028

Predicted salinity- monthlySalinity ± Errors

Measured salinity

a1180200220240260280300320340360

1968 1977 1988 1997 2008 2017 2028

Predicted salinity- monthlySalinity ± Errors

Measured salinity

year

La

ke

Kin

ne

ret

sa

lin

ity

(pp

mC

l(

:ריכוז מליחות מדוד בכנרת ומחושב בארבעה תרחישים

a1מים זמינים ממוצעים חזויים על פי המודל ההידרולוגי :

a2 מים זמינים ממוצעים חזויים על פי המודל ההידרולוגי + הגדלה בצריכת המים במעלה :הכנרת

b1מים זמינים שנתיים חזויים על פי המודל ההידרולוגי :

b2: מים זמינים שנתיים חזויים על פי המודל ההידרולוגי + הגדלה בצריכת המים במעלההכנרת

b180

200

220

240

260

280

300

320

340

360

1968 1977 1988 1997 2008 2017 2028date

Lak

e K

inn

eret

salin

ity

(pp

mC

l( Predicted salinity- monthly

Salinity ± Errors

Measured salinity

Upper “red line”

-220

-218

-216

-214

-212

-210

-208

Lev

el (

m(

Predicted Level (m ASL)Lake Level

a

Lower “red line”

b180

200

220

240

260

280

300

320

340

360

1968 1977 1988 1997 2008 2017 2028date

Lak

e K

inn

eret

salin

ity

(pp

mC

l( Predicted salinity- monthly

Salinity ± Errors

Measured salinity

b180

200

220

240

260

280

300

320

340

360

1968 1977 1988 1997 2008 2017 2028date

Lak

e K

inn

eret

salin

ity

(pp

mC

l( Predicted salinity- monthly

Salinity ± Errors

Measured salinity

Upper “red line”

-220

-218

-216

-214

-212

-210

-208

Lev

el (

m(

Predicted Level (m ASL)Lake Level

a

Lower “red line”

Upper “red line”

-220

-218

-216

-214

-212

-210

-208

Lev

el (

m(

Predicted Level (m ASL)Lake Level

a

Lower “red line”

כאשר נפח השאיבה )b) ) ומליחות חזויהaמפלסי כנרת מדודים ומחושבים )

מלמ"ק ונפחי המים הזמינים מתקבלים מהמודל 380השנתי מהאגם נקבע על ההידרולוגי

Period1979 – 2007Observed

1979 – 2007Modeled

2015 –2034 Modeled

Future Change

Future Change [%]

Average Precipitation

[mm]835832802-30-4%

Std Precipitation [mm]

271263228-35-13%

Average Incoming water [mcm]

663664620-44-7%

Std Incoming water

[mcm]273256246-10-4%

Average Evaporation [mcm]230238249115%

Average Available water

[mcm]408401345-56-14%

Std Available water

[mcm]273272250-22-8%

Average Cl Concentration in the lake

(mg/l]

233234277*4318%

ריכוז נתונים מדודים ומחושבים מהמודלים השונים: משקעים, כניסות מים לכנרת, התאדות, נפחי מים זמינים וריכוז המליחות באגם

מסקנותמסקנותכניסות המים לכנרת צפויות לקטון בתקופה כניסות המים לכנרת צפויות לקטון בתקופה

) ) 7%7% מלמ"ק בממוצע ( מלמ"ק בממוצע (4444 ב- ב- 20152015- - 20352035 ..19791979- - 20072007ביחס לנפחים בתקופה ביחס לנפחים בתקופה

מלמ"ק מלמ"ק 1111נפחי ההתאדות צפויים לגדול ב- נפחי ההתאדות צפויים לגדול ב- ).).5%5%בתקופה זו (בתקופה זו (

כתוצאה מכך צפויים נפחי המים זמינים לקטון כתוצאה מכך צפויים נפחי המים זמינים לקטון

) וריכוזי המליחות לעלות ב- ) וריכוזי המליחות לעלות ב- 14%14% מלמ"ק ( מלמ"ק (5656 ב- ב-

).).18%18% מגכ"ל ( מגכ"ל (4343

הירידה החזויה בנפחי המים הזמינים הירידה החזויה בנפחי המים הזמינים שהוצגה בעבודה זו מצטרפת לירידה בנפחי המים שכבר שהוצגה בעבודה זו מצטרפת לירידה בנפחי המים שכבר

תועדה ע"י גבעתי ורוזנפלדתועדה ע"י גבעתי ורוזנפלד

Givati and Rosenfeld, WRR, 2007

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

Available water volume in lake Kinneret Ending - Starting = 349 - 492 = -143

y = 9588.2 - 4.6057x

Av

aila

ble

Wat

er [

106

m3 y

ear-1

]

A