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Climate Change Impacts on Groundwater Recharge in Cold and Humid Climates: Controlling Processes and Thresholds

Résumé

Long-term changes in precipitation and temperature indirectly impact aquifers through groundwater recharge (GWR). Although estimates of future GWR are needed for water resource management, they are uncertain in cold and humid climates due to the wide range in possible future climatic conditions. This work aims to (1) simulate the impacts of climate change on regional GWR for a cold and humid climate and (2) identify precipitation and temperature changes leading to significant long-term changes in GWR. Spatially distributed GWR is simulated in a case study for the southern Province of Quebec (Canada, 36,000 km2) using a water budget model. Climate scenarios from global climate models indicate warming temperatures and wetter conditions (RCP4.5 and RCP8.5; 1951–2100). The results show that annual precipitation increases of >+150 mm/yr or winter precipitation increases of >+25 mm will lead to significantly higher GWR. GWR is expected to decrease if the precipitation changes are lower than these thresholds. Significant GWR changes are produced only when the temperature change exceeds +2 °C. Temperature changes of >+4.5 °C limit the GWR increase to +30 mm/yr. This work provides useful insights into the regional assessment of future GWR in cold and humid climates, thus helping in planning decisions as climate change unfolds. The results are expected to be comparable to those in other regions with similar climates in post-glacial geological environments and future climate change conditions.

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Réchauffement climatique
vignette|redresse=1.35|Températures moyennes de l'air en surface de 2011 à 2020 par rapport à une moyenne de référence de 1951 à 1980. vignette|redresse=1.35|Température observée par la NASA par rapport à la moyenne de 1850-1900 comme référence préindustrielle. Le principal facteur d'augmentation des températures mondiales à l'ère industrielle est l'activité humaine, les forces naturelles ajoutant de la variabilité. vignette|redresse=1.35|L'énergie circule entre l'espace, l'atmosphère et la surface de la Terre.
Humid continental climate
A humid continental climate is a climatic region defined by Russo-German climatologist Wladimir Köppen in 1900, typified by four distinct seasons and large seasonal temperature differences, with warm to hot (and often humid) summers and cold (sometimes severely cold in the northern areas) winters. Precipitation is usually distributed throughout the year but often does have dry seasons. The definition of this climate regarding temperature is as follows: the mean temperature of the coldest month must be below or depending on the isotherm, and there must be at least four months whose mean temperatures are at or above .
Climat océanique
Le climat océanique, selon la classification de Köppen Cfb, également connu sous le nom de climat maritime, est un climat tempéré humide qui se caractérise par des hivers doux et humides et des étés plus frais que pour les climats subtropicaux (climat méditerranéen et climat subtropical humide) et avec un temps variable, sachant que le maximum de précipitations se produit durant la saison froide. Il se rencontre sur les façades occidentales des continents, entre des zones à climat méditerranéen en se rapprochant de l'équateur et les zones à climat polaire en se rapprochant des pôles.
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