Κλίμα, υδρολογία, ενέργεια, νερό: αναγνωρίζοντας την αβεβαιότητα και αναζητώντας τη βιωσιμότητα

D. Koutsoyiannis, C. Makropoulos, A. Langousis, S. Baki, A. Efstratiadis, A. Christofides, G. Karavokiros, and N. Mamassis, Climate, hydrology, energy, water: recognizing uncertainty and seeking sustainability, Hydrology and Earth System Sciences, 13, 247–257, doi:10.5194/hess-13-247-2009, 2009.

[Κλίμα, υδρολογία, ενέργεια, νερό: αναγνωρίζοντας την αβεβαιότητα και αναζητώντας τη βιωσιμότητα]

[doc_id=878]

[Αγγλικά]

Από το 1990 έχουν δαπανηθεί τεράστια κονδύλια στην έρευνα για την κλιματική αλλαγή. Αν και οι Επιστήμες της Γης, περιλαμβανομένων της κλιματολογίας και της υδρολογίας, έχουν ευνοηθεί σημαντικά, η πρόοδός τους αποδείχθηκε δυσανάλογα μικρή σε σχέση με την προσπάθεια και τα κονδύλια, ίσως επειδή αυτές αντιμετωπίστηκαν ως επικουρικά «εργαλεία» για τις ανάγκες της επιχείρησης της κλιματικής αλλαγής παρά ως αυτόνομες επιστήμες. Την ίδια στιγμή, η έρευνα παραπλανημένα εστίασε περισσότερο στο «σύμπτωμα», ήτοι την εκπομπή των αερίων του θερμοκηπίου, παρά στην «αρρώστια», ήτοι τη μη βιωσιμότητα της ενεργειακής παραγωγής με βάση τα ορυκτά καύσιμα. Το όχι μακρινό μέλλον ενέχει το πραγματικό ρίσκο μιας σοβαρής κοινωνικοοικονιμικής κρίσης, εκτός αν η εξοικονόμηση ενέργειας και η χρήση ανανεώσιμων πηγών γίνουν ο κανόνας. Απαιτείται ένα πλαίσιο δραστικών αλλαγών, στο οποίο το νερό θα παίξει κεντρικό ρόλο λόγω της μοναδικής του διασύνδεσης με όλες τις μορφές ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, από την παραγωγή (υδροηλεκτρική, κύματα) και την αποθήκευση (για τις χρονικά κυμαινόμενες αιολικές και ηλιακές πηγές) έως την παραγωγή βιοκαυσίμων (άρδευση). Ο εκτεταμένος ρόλος του νερού θα πρέπει να ληφθεί υπόψη παράλληλα με τους συνήθεις ρόλους του στις οικιακές, αγροτικές και βιομηχανικές χρήσεις. Η υδρολογία, η επιστήμη του νερού στη Γη, οφείλει να κινηθεί προς ένα νέο πρότυπο και να ξανασκεφτεί δραστικά τις θεμελιώδεις αρχές της, οι οποίες παγιδεύτηκαν αδικαιολόγητα στους μύθους του 19ου αιώνα, ήτοι στις προσδιοριστικές θεωρίες και το ζήλο εξάλειψης της αβεβαιότητας. Καθοδήγηση παρέχεται από τη σύγχρονη στατιστική και κβαντική φυσική, που αναδεικνύει τον εγγενή χαρακτήρα της αβεβαιότητας/εντροπίας στη φύση, προωθώντας έτσι μια νέα κατανόηση και μοντελοποίηση των φυσικών διεργασιών, που είναι θεμελιώδης για την αποτελεσματική χρήση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και του νερού.

PDF Πλήρες κείμενο (1476 KB)

PDF Συμπληρωματικό υλικό:

Βλέπε επίσης: http://dx.doi.org/10.5194/hess-13-247-2009

Σχετικές εργασίες:

Σημείωση:

Ιστολόγια στα οποία έχει συζητηθεί το άρθρο: Climate science, Vertical news, Outside the cube.

Ενημέρωση 2011-09-26: Το βίντεο από τη συζήτηση ανάμεσα σε Νομπελίστες φυσικούς με τίτλο “Climate Changes and Energy Challenges” (οργανώθηκε στο πλαίσιο του 2008 Meeting of Nobel Laureates at Lindau on Physics), η οποία αναφέρεται στην υποσημείωση 1 του άρθρου, ακόμη δεν είναι προσβάσιμη στο διαδίκτυο. Ωστόσο, ο Larry Gould έχει αναρτήσει το ηχητικό ντοκουμέντο εδώ.

Εργασίες μας στις οποίες αναφέρεται αυτή η εργασία:

1. D. Koutsoyiannis, A probabilistic view of Hershfield's method for estimating probable maximum precipitation, Water Resources Research, 35 (4), 1313–1322, doi:10.1029/1999WR900002, 1999.
2. D. Koutsoyiannis, Climate change, the Hurst phenomenon, and hydrological statistics, Hydrological Sciences Journal, 48 (1), 3–24, doi:10.1623/hysj.48.1.3.43481, 2003.
3. D. Koutsoyiannis, Uncertainty, entropy, scaling and hydrological stochastics, 1, Marginal distributional properties of hydrological processes and state scaling, Hydrological Sciences Journal, 50 (3), 381–404, doi:10.1623/hysj.50.3.381.65031, 2005.
4. D. Koutsoyiannis, Uncertainty, entropy, scaling and hydrological stochastics, 2, Time dependence of hydrological processes and time scaling, Hydrological Sciences Journal, 50 (3), 405–426, doi:10.1623/hysj.50.3.405.65028, 2005.
5. D. Koutsoyiannis, Nonstationarity versus scaling in hydrology, Journal of Hydrology, 324, 239–254, 2006.
6. D. Koutsoyiannis, An entropic-stochastic representation of rainfall intermittency: The origin of clustering and persistence, Water Resources Research, 42 (1), W01401, doi:10.1029/2005WR004175, 2006.
7. D. Koutsoyiannis, A. Efstratiadis, and K. Georgakakos, Uncertainty assessment of future hydroclimatic predictions: A comparison of probabilistic and scenario-based approaches, Journal of Hydrometeorology, 8 (3), 261–281, doi:10.1175/JHM576.1, 2007.
8. D. Koutsoyiannis, and A. Montanari, Statistical analysis of hydroclimatic time series: Uncertainty and insights, Water Resources Research, 43 (5), W05429, doi:10.1029/2006WR005592, 2007.
9. C. Makropoulos, D. Koutsoyiannis, M. Stanic, S. Djordevic, D. Prodanovic, T. Dasic, S. Prohaska, C. Maksimovic, and H. S. Wheater, A multi-model approach to the simulation of large scale karst flows, Journal of Hydrology, 348 (3-4), 412–424, 2008.
10. D. Koutsoyiannis, and T.A. Cohn, The Hurst phenomenon and climate (solicited), European Geosciences Union General Assembly 2008, Geophysical Research Abstracts, Vol. 10, Vienna, 11804, doi:10.13140/RG.2.2.13303.01447, European Geosciences Union, 2008.
11. D. Koutsoyiannis, A. Efstratiadis, N. Mamassis, and A. Christofides, On the credibility of climate predictions, Hydrological Sciences Journal, 53 (4), 671–684, doi:10.1623/hysj.53.4.671, 2008.
12. D. Koutsoyiannis, Climate change as a scapegoat in water science, technology and management, EUREAU Workshop on Climate Changes Impact on Water Resources with Emphasis on Potable Water, Chania, doi:10.13140/RG.2.2.35519.71843, European Association of Water and Wastewater Services, Hellenic Union of Water and Wastewater Enterprises, 2008.

Εργασίες μας που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία:

1. D. Koutsoyiannis, A. Montanari, H. F. Lins, and T.A. Cohn, Climate, hydrology and freshwater: towards an interactive incorporation of hydrological experience into climate research—DISCUSSION of “The implications of projected climate change for freshwater resources and their management”, Hydrological Sciences Journal, 54 (2), 394–405, doi:10.1623/hysj.54.2.394, 2009.
2. A. Efstratiadis, and N. Mamassis, Evaluating models or evaluating modelling practices? - Interactive comment on HESS Opinions “Crash tests for a standardized evaluation of hydrological models”, Hydrology and Earth System Sciences Discussions, 6, C1404–C1409, 2009.
3. G. G. Anagnostopoulos, D. Koutsoyiannis, A. Christofides, A. Efstratiadis, and N. Mamassis, A comparison of local and aggregated climate model outputs with observed data, Hydrological Sciences Journal, 55 (7), 1094–1110, doi:10.1080/02626667.2010.513518, 2010.
4. I. Nalbantis, A. Efstratiadis, E. Rozos, M. Kopsiafti, and D. Koutsoyiannis, Holistic versus monomeric strategies for hydrological modelling of human-modified hydrosystems, Hydrology and Earth System Sciences, 15, 743–758, doi:10.5194/hess-15-743-2011, 2011.
5. D. Koutsoyiannis, Scale of water resources development and sustainability: Small is beautiful, large is great, Hydrological Sciences Journal, 56 (4), 553–575, doi:10.1080/02626667.2011.579076, 2011.
6. D. Koutsoyiannis, A. Christofides, A. Efstratiadis, G. G. Anagnostopoulos, and N. Mamassis, Scientific dialogue on climate: is it giving black eyes or opening closed eyes? Reply to “A black eye for the Hydrological Sciences Journal” by D. Huard, Hydrological Sciences Journal, 56 (7), 1334–1339, doi:10.1080/02626667.2011.610759, 2011.
7. I. Koutiva, and C. Makropoulos, Towards adaptive water resources management: simulating the complete socio-technical system through computational intelligence, Proceedings of the 12th International Conference on Environmental Science and Technology, A998–A1006, Rhodes, 2011.
8. A. Montanari, and D. Koutsoyiannis, A blueprint for process-based modeling of uncertain hydrological systems, Water Resources Research, 48, W09555, doi:10.1029/2011WR011412, 2012.
9. S. Baki, I. Koutiva, and C. Makropoulos, A hybrid artificial intelligence modelling framework for the simulation of the complete, socio-technical, urban water system, 2012 International Congress on Environmental Modelling and Software, Managing Resources of a Limited Planet, Leipzig, International Environmental Modelling and Software Society, 2012.
10. D. Koutsoyiannis, Hydrology and Change, Hydrological Sciences Journal, 58 (6), 1177–1197, doi:10.1080/02626667.2013.804626, 2013.
11. A. Montanari, G. Young, H. H. G. Savenije, D. Hughes, T. Wagener, L. L. Ren, D. Koutsoyiannis, C. Cudennec, E. Toth, S. Grimaldi, G. Blöschl, M. Sivapalan, K. Beven, H. Gupta, M. Hipsey, B. Schaefli, B. Arheimer, E. Boegh, S. J. Schymanski, G. Di Baldassarre, B. Yu, P. Hubert, Y. Huang, A. Schumann, D. Post, V. Srinivasan, C. Harman, S. Thompson, M. Rogger, A. Viglione, H. McMillan, G. Characklis, Z. Pang, and V. Belyaev, “Panta Rhei – Everything Flows”, Change in Hydrology and Society – The IAHS Scientific Decade 2013-2022, Hydrological Sciences Journal, 58 (6), 1256–1275, doi:10.1080/02626667.2013.809088, 2013.
12. Χ. Ιωάννου, Γ. Τσεκούρας, Α. Ευστρατιάδης, και Δ. Κουτσογιάννης, Στοχαστική ανάλυση και προσομοίωση υδρομετεωρολογικών διεργασιών για τη βελτιστοποίηση ενός υβριδικού συστήματος ανανεώσιμης ενέργειας, Πρακτικά 2ου Πανελλήνιου Συνεδρίου Φραγμάτων και Ταμιευτήρων, Αθήνα, Αίγλη Ζαππείου, doi:10.13140/RG.2.1.3787.0327, Ελληνική Επιτροπή Μεγάλων Φραγμάτων, 2013.
13. G. Tsekouras, and D. Koutsoyiannis, Stochastic analysis and simulation of hydrometeorological processes associated with wind and solar energy, Renewable Energy, 63, 624–633, doi:10.1016/j.renene.2013.10.018, 2014.
14. D. Koutsoyiannis, Reconciling hydrology with engineering, Hydrology Research, 45 (1), 2–22, doi:10.2166/nh.2013.092, 2014.
15. A. Efstratiadis, A. D. Koussis, D. Koutsoyiannis, and N. Mamassis, Flood design recipes vs. reality: can predictions for ungauged basins be trusted?, Natural Hazards and Earth System Sciences, 14, 1417–1428, doi:10.5194/nhess-14-1417-2014, 2014.
16. A. Montanari, and D. Koutsoyiannis, Modeling and mitigating natural hazards: Stationarity is immortal!, Water Resources Research, 50 (12), 9748–9756, doi:10.1002/2014WR016092, 2014.
17. D. Koutsoyiannis, Generic and parsimonious stochastic modelling for hydrology and beyond, Hydrological Sciences Journal, 61 (2), 225–244, doi:10.1080/02626667.2015.1016950, 2016.
18. E. Moschos, G. Manou, P. Dimitriadis, V. Afendoulis, D. Koutsoyiannis, and V. Tsoukala, Harnessing wind and wave resources for a Hybrid Renewable Energy System in remote islands: a combined stochastic and deterministic approach, Energy Procedia, 125, 415–424, doi:10.1016/j.egypro.2017.08.084, 2017.

Άλλες εργασίες που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία: Δείτε τις στο Google Scholar ή στο ResearchGate

Άλλες εργασίες που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία (αυτός ο κατάλογος μπορεί να μην είναι ενημερωμένος):

1. Andréassian, V., C. Perrin, L. Berthet, N. Le Moine, J. Lerat, C. Loumagne, L. Oudin, T. Mathevet, M.-H. Ramos, and A. Valéry, HESS Opinions "Crash tests for a standardized evaluation of hydrological models", Hydrology and Earth System Sciences, 13, 1757-1764, 2009.
2. Hunt, D. V. L., I. Jefferson, M. R. Gaterell, and C. D. F. Rogers, Planning for sustainable utility infrastructure, Proceedings of the Institution of Civil Engineers – Urban Design and Planning, 162(DP4), 187-201, 2009.
3. Makropoulos, C. K., and D. Butler, Distributed water infrastructure for sustainable communities, Water Resources Management, 24(11), 2795-2816, 2010.
4. Jódar, J., J. Carrera, and A. Cruz, Irrigation enhances precipitation at the mountains downwind, Hydrology and Earth System Sciences, 14, 2003-2010, 2010.
5. #Ladanai, S., and J. Vinterbäck, Biomass for Energy versus Food and Feed, Land Use Analyses and Water Supply, Report 022, Swedish University of Agricultural Sciences, ISSN 1654-9406, Uppsala, 2010.
6. Ward, J. D., A. D. Werner, W. P. Nel, and S. Beecham, The influence of constrained fossil fuel emissions scenarios on climate and water resource projections, Hydrology and Earth System Sciences, 15, 1879-1893, 2011.
7. #Montanari, A, Uncertainty of hydrological predictions, In: P. Wilderer (ed.) Treatise on Water Science, Vol. 2, 459–478, Oxford Academic Press, 2011.
8. #Willems, P., J. Olsson, K. Arnbjerg-Nielsen, S. Beecham, A. Pathirana, I. Bulow Gregersen, H. Madsen, V.-T.-V. Nguyen, Practices and Impacts of Climate Change on Rainfall Extremes and Urban Drainage, IWA Publishing, London, 2012.
9. Andrés-Doménech, I., A. Montanari and J. B. Marco, Efficiency of storm detention tanks for urban drainage systems under climate variability, Journal of Water Resources Planning and Management, 138 (1), 36-46, 2012.
10. Montanari, A., Hydrology of the Po River: looking for changing patterns in river discharge, Hydrology and Earth System Sciences, 16, 3739-3747, doi:10.5194/hess-16-3739-2012, 2012.
11. Voulvoulis, N., Water and sanitation provision in a low carbon society: The need for a systems approach, Journal of Renewable and Sustainable Energy, 4(4), 041403, doi:10.1063/1.3665797, 2012.
12. #Skaggs, R., K. A. Hibbard, T. C. Janetos, and J. S. Rice, Climate and energy-water-land system interactions, Technical report to the U.S. Department of Energy in Support of the National Climate Assessment, Report No. PNNL-21185, Pacific Northwest National Laboratory, Richland, WA, 152 pp., 2012.
13. Gunasekara, N. K., S. Kazama, D. Yamazaki and T. Oki, The effects of country-level population policy for enhancing adaptation to climate change, Hydrol. Earth Syst. Sci., 17, 4429-4440, 2013.
14. Nastos, P. T., N. Politi, and J. Kapsomenakis, Spatial and temporal variability of the aridity index in Greece, Atmospheric Research, 19, 140-152, 2013.
15. Hrachowitz, M., H.H.G. Savenije, G. Blöschl, J.J. McDonnell, M. Sivapalan, J.W. Pomeroy, B. Arheimer, T. Blume, M.P. Clark, U. Ehret, F. Fenicia, J.E. Freer, A. Gelfan, H.V. Gupta, D.A. Hughes, R.W. Hut, A. Montanari, S. Pande, D. Tetzlaff, P.A. Troch, S. Uhlenbrook, T. Wagener, H.C. Winsemius, R.A. Woods, E. Zehe, and C. Cudennec, A decade of Predictions in Ungauged Basins (PUB) — a review, Hydrological Sciences Journal, 58(6), 1198-1255, 2013.
16. Thompson, S. E., M. Sivapalan, C. J. Harman, V. Srinivasan, M. R. Hipsey, P. Reed, A. Montanari and G. and Blöschl, Developing predictive insight into changing water systems: use-inspired hydrologic science for the Anthropocene, Hydrology and Earth System Sciences, 17, 5013-5039, 2013.
17. #Voulvoulis, N., The potential of water reuse as a management option for water security under the ecosystem services approach, Win4Life Conference, Tinos Island, Greece, 2013.
18. Dette, H., and K. Sen, Goodness-of-fit tests in long-range dependent processes under fixed alternatives, ESAIM: Probability and Statistics, 17, 432-443, 2013.
19. Ilich, N., An effective three-step algorithm for multi-site generation of stochastic weekly hydrological time series, Hydrological Sciences Journal, 59 (1), 85-98, 2014.
20. Jain, S., Reference climate and water data networks for India, Journal of Hydrologic Engineering, 20(4), 02515001, doi:10.1061/(ASCE)HE.1943-5584.0001170, 2015.
21. Voulvoulis, N., The potential of water reuse as a management option for water security under the ecosystem services approach, Desalination and Water Treatment, 53 (12), 3263-3271, doi:10.1080/19443994.2014.934106, 2015.
22. #Rohli, R. V., Overview of applied climatology and water/energy resources, Selected Readings in Applied Climatology, R. V. Rohli and T. A. Joyner (editors), 144-155, Cambridge Scholars Publishing, 2015.
23. #Kim, S.S.H., J.D. Hughes, D. Dutta, and J. Vaze, Why do sub-period consistency calibrations outperform traditional optimisations in streamflow prediction? Proceedings of 21st International Congress on Modelling and Simulation, 2061-2067, Gold Coast, Australia, 2015.
24. Kim, S. S. H., J. D. Hughes, J. Chen, D. Dutta, and J. Vaze, Determining probability distributions of parameter performances for time-series model calibration: A river system trial, Journal of Hydrology, 530, 361–371, doi:10.1016/j.jhydrol.2015.09.073, 2015.
25. Clark, C., Two rural temperature records in Somerset, UK, Weather, 70(10), 280-284, doi:10.1002/wea.2512, 2015.
26. Tsonis, A. A., Randomness: a property of the mathematical and physical systems, Hydrological Sciences Journal, 61(9), 1591-1610, doi:10.1080/02626667.2014.992434, 2016.
27. Di Baldassarre, G., L. Brandimarte, and K. Beven, The seventh facet of uncertainty: wrong assumptions, unknowns and surprises in the dynamics of human-water systems, Hydrological Sciences Journal, 61(9), 1748-1758, doi:10.1080/02626667.2015.1091460, 2016.
28. Chrs, C. C., Models, the establishment, and the real world: Why do so many flood problems remain in the UK?, Journal of Geoscience and Environment Protection, 5, 44-59, doi:10.4236/gep.2017.52004, 2017.
29. Vogel, M., Stochastic watershed models for hydrologic risk management, Water Security, 1, 28-35, doi:10.1016/j.wasec.2017.06.001, 2017.
30. Madani, E. M., P. E. Jansson, and I. Babelon, Differences in water balance between grassland and forest watersheds using long-term data, derived using the CoupModel, Hydrology Research, 49(1), 72-89, doi:10.2166/nh.2017.154, 2018.
31. #Oliveira da Silva Araújo, R. C., L. Gomes Lourenço, O. Siena, and C. A. da Silva Müller, Inovação e sustentabilidade na produção e uso de energia: uma meta-análise, Sustentabilidade e Responsabilidade Social em Foco – Volume 4, Capítulo 3, Organização Editora Poisson, doi:10.5935/978-85-93729-64-5.2018B001, 2018.
32. Biondi, D., and E. Todini, Comparing hydrological post‐processors including ensembles predictions into full predictive probability distribution of streamflow, Water Resources Research, 54(12), 9860-9882, doi:10.1029/2017WR022432, 2018.
33. Giudici, F., A. Castelletti, E. Garofalo, M. Giuliani, and H. R. Maier, Dynamic, multi-objective optimal design and operation of water-energy systems for small, off-grid islands, Applied Energy, 250, 605-616, doi:10.1016/j.apenergy.2019.05.084, 2019.

Κατηγορίες: Δυναμική Hurst-Kolmogorov, Βιβλιογραφία μαθήματος: Διαχείριση υδατικών πόρων, Κλίμα και στοχαστική, Εργασίες που συζητήθηκαν σε ιστολόγια, Στοχαστική, Αβεβαιότητα, Νερό και ενέργεια