Assessing potential evapotranspiration methods in future drought projections across Canada

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dc.contributor.author

Tam, Benita

Bonsal, Barrie

Zhang, Xuebin

Zhang, Qinxiao

Rong, Robin

dc.date.accepted

2023-11-10

dc.date.accessioned

2024-08-08T14:42:43Z

dc.date.available

2024-08-08T14:42:43Z

dc.date.issued

2023-12-11

dc.date.submitted

2023-06-23

dc.description - en

The objective of this paper was to assess the effect of different potential evapotranspiration (PET) approaches, focusing on proxies for radiation and humidity, on future Standardized Precipitation Evapotranspiration Index (SPEI) calculations across Canada. Using output from 22 global climate models, seasonal and annual SPEI comparisons were carried out between the physically based Penman-Monteith method and two approaches that incorporate temperature proxies to calculate radiation and/or humidity.

dc.description.abstract - en

Recently, concerns have arisen as to whether temperature-based proxy methods used to estimate potential evapotranspiration (PET) are reliable when examining future drought severity, especially in the context of a warmer climate. The objective of this study was to assess the effect of different PET approaches, focusing on proxies for radiation and humidity, on future Standardized Precipitation Evapotranspiration Index (SPEI) calculations across Canada. Using output from 22 CMIP6 global climate models (GCMs), seasonal and annual SPEI comparisons were carried out between the physically-based Penman-Monteith (PM) method and two approaches that incorporate temperature proxies to calculate radiation and/or humidity. These included the temperature-based Hargreaves (HG) approach and a PM method with derived humidity (PM-m). Results revealed that although the general patterns of SPEI projections across Canada were consistent among the methods, notable spatial and temporal differences were apparent. Specifically, both median and extreme SPEI projections based on the two temperature proxy methods revealed less annual and summer drying in much of central, eastern, and northern regions of Canada when compared to the physically based SPEI-PM. In extreme western regions (British Columbia, Yukon) these two methods, particularly HG, projected drier conditions. Differences of using temperature derived radiation and humidity were also most apparent in spring (and to a lesser degree, autumn), where the HG approach overestimated spring drying (and autumn wetting) over large regions of the country. Overall, differences tended to be more pronounced for the fully temperature-based HG approach during all periods considered. Results from this study strongly suggest that when possible, a physically-based approach be used when estimating PET to assess future drought projections. If a temperature proxy is used, the differences to a physically-based method should be understood and resultant implications be evaluated.

dc.description.abstract-fosrctranslation - fr

[Traduit par la rédaction] Ces derniers temps, on s’est demandé si les méthodes de substitution basées sur la température utilisées pour estimer l’évapotranspiration potentielle (ETP) étaient fiables pour examiner la gravité des sécheresses futures, notamment dans le contexte d’un climat plus chaud. Cette étude visait à évaluer l’effet de différentes approches d’ETP, en se concentrant sur les approximations du rayonnement et de l’humidité, sur les calculs futurs de l’indice normalisé d’évapotranspiration des précipitations (INEP) à travers le Canada. En utilisant les résultats de 22 modèles climatiques mondiaux (MCM) CMIP6, des comparaisons saisonnières et annuelles de l’INEP ont été effectuées entre la méthode Penman-Monteith (PM) à base physique et deux approches qui intègrent des approximations de température pour calculer le rayonnement et/ou l’humidité. Il s'agit de l’approche de Hargreaves (HG) basée sur la température et d’une méthode PM avec humidité dérivée (PM-m). Les résultats ont révélé que, bien que les modèles généraux des projections de l’INEP à travers le Canada soient cohérents entre les méthodes, des différences spatiales et temporelles notables sont apparues. Plus précisément, les projections médianes et extrêmes de l’INEP fondées sur les deux méthodes d’approximation de la température ont révélé un assèchement annuel et estival moins important dans une grande partie des régions du centre, de l’est et du nord du Canada, par rapport à l’INEP-PM à base physique. Dans les régions de l’extrême ouest (Colombie-Britannique, Yukon), ces deux méthodes, notamment l’approche HG, ont projeté des conditions plus sèches. Les différences liées à l’utilisation du rayonnement et de l’humidité dérivés de la température étaient également plus apparentes au printemps (et dans une moindre mesure, en automne), où l’approche HG a surestimé l’assèchement printanier (et l’humidification automnale) dans de vastes régions du pays. Dans l’ensemble, les différences ont eu tendance à être plus prononcées pour l’approche HG entièrement basée sur la température pendant toutes les périodes considérées. Les résultats de cette étude suggèrent fortement que, dans la mesure du possible, une approche à base physique soit utilisée lors de l’estimation de la TEP pour évaluer les projections de sécheresses ultérieures. Si une approximation de la température est utilisée, les différences par rapport à une méthode à base physique doivent être comprises et les répercussions qui en résultent doivent être évaluées.

dc.description.fosrctranslation - en

Cet article porte sur des travaux qui visent à évaluer l’effet de différentes approches d’évapotranspiration potentielle (ETP), en mettant l’accent sur des variables substitutives pour le rayonnement et l’humidité, dans les futurs calculs de l’indice normalisé d’évapotranspiration des précipitations (SPEI) à l’échelle du Canada. Compte tenu de résultats provenant de 22 modèles climatiques mondiaux, des comparaisons saisonnières et annuelles de l’indice SPEI ont été effectuées entre la méthode physique de Penman-Monteith et deux approches intégrant des variables substitutives de température pour calculer le rayonnement et/ou l’humidité.

dc.identifier.doi

https://doi.org/10.1080/07055900.2023.2288632

dc.identifier.issn

0705-5900

1480-9214

dc.identifier.uri

https://open-science.canada.ca/handle/123456789/2814

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Taylor & Francis

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Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International (CC BY-NC-ND 4.0)

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Gold

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https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/

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https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/deed.fr

dc.subject - en

Science and technology

Climate

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Sciences et technologie

Climat

dc.subject.en - en

Science and technology

Climate

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Sciences et technologie

Climat

dc.title - en

Assessing potential evapotranspiration methods in future drought projections across Canada

dc.type - en

Article

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Article

local.article.journalissue

3

local.article.journaltitle

Atmosphere-Ocean

local.article.journalvolume

62

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193-205

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