Understanding the response of river flow and ecosystem attributes to climate and anthropogenic impacts in diverse environments
Ghadimi, Sahand (2024-11-26)
© University of Oulu, 2024. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited. © Oulun yliopisto, 2024. Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
https://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-202410246447
Kuvaus
Tiivistelmä
This thesis focuses on the impacts of hydrological disturbances on river flow attributes and their consequent impacts on the downstream environment. As it aims to explore these impacts in diverse environments, several cases are selected from arid and semi-arid regions, such as the Karkheh River in Iran, and cold climate regions, such as the Yukon, Mackenzie, OB, Lena, and Tana rivers in the Arctic region. It highlights significant changes in river flow attributes—magnitude, timing, seasonality, and frequency— caused by climatic and anthropogenic factors. The research introduces innovative concepts, tools, and methodologies for monitoring and assessing river flow and ecosystem alteration, including remote sensing techniques and statistical analysis. The key attributes studied are magnitude, timing, and variability (Publications I, II, IV); extreme events in Arctic headwaters (Publication III); and general flow alteration (Publication I and II). It also includes the Mirage Water concept (Publication IV). Remote sensing methods were applied for land-use and landcover changes (Publications I), and ecosystem monitoring (Publications V). This thesis includes three peer-reviewed publications (II, IV, V) and two submitted manuscripts (I, III). The results indicated that in Iran's Karkheh River Basin, the expansion of agriculture and poor water management have dramatically changed the river flow regime, leading to reduced water availability to the downstream, even to the Karkheh Dam Reservoir, which negatively impacts both local communities and ecosystems. In cold climate regions like the Arctic, dam operations and climate change have altered natural flow regimes, increased winter flows, and reduced spring and summer flows. The study emphasizes integrated management strategies, improved governance, and long-term monitoring to address the climatic and human impacts on river systems. It also suggests mitigative policies and actions for sustainable water management and ecological conservation.
Tässä opinnäytetyösuunnitelmassa keskitytään hydrologisten häiriöiden vaikutuksiin jokien virtausominaisuuksiin ja niistä aiheutuviin vaikutuksiin alajuoksun ympäristöön. Koska tarkoituksena on tutkia näitä vaikutuksia erilaisissa ympäristöissä, useita tapauksia valitaan kuivilta ja puolikuivilta alueilta, kuten Karkheh-joesta Iranissa, ja kylmän ilmaston alueilta, kuten Yukon-, Mackenzie-, OB-, Lena- ja Tana-joista arktisella alueella. Siinä tuodaan esiin merkittäviä muutoksia jokien virtaamien ominaisuuksissa – suuruudessa, ajoituksessa, kausivaihteluissa ja toistuvuudessa – jotka johtuvat ilmastollisista ja ihmisen toiminnasta johtuvista tekijöistä. Tutkimuksessa esitellään innovatiivisia käsitteitä, välineitä ja menetelmiä jokien virtaamien ja ekosysteemimuutosten seurantaan ja arviointiin, mukaan lukien kaukokartoitustekniikat ja tilastollinen analyysi. Keskeisiä tutkittuja ominaisuuksia ovat suuruus, ajoitus ja vaihtelu (julkaisut I, II ja IV), äärimmäiset tapahtumat arktisissa latvavesissä (julkaisu III) ja yleinen virtaaman muutos (julkaisut I ja II), johon sisältyy myös Mirage Water -käsite (julkaisu IV). Kaukokartoitusmenetelmiä sovellettiin maankäytön ja maanpeitteen muutoksiin (julkaisut I) ja ekosysteemien seurantaan (julkaisut V). Tämä opinnäytetyö sisältää kolme vertaisarvioitua julkaisua (II, IV, V) ja kaksi toimitettua käsikirjoitusta (I, III). Tulokset osoittivat, että Iranin Karkheh-joen vesistöalueella maatalouden laajentuminen ja huono vesihuolto ovat muuttaneet dramaattisesti joen virtausjärjestelmää, mikä on johtanut veden saatavuuden vähenemiseen alajuoksulla, Karkheh-padon altaaseen, mikä vaikuttaa kielteisesti sekä paikallisiin yhteisöihin että ekosysteemeihin. Kylmän ilmaston alueilla, kuten arktisella alueella, patotoiminta ja ilmastonmuutos ovat muuttaneet luonnollista virtausjärjestelmää, lisänneet talvivirtaamia ja vähentäneet kevät- ja kesävirtaamia. Tutkimuksessa korostetaan yhdennettyjä hoitostrategioita, parempaa hallintoa ja pitkän aikavälin seurantaa, jotta voidaan puuttua ilmaston ja ihmisen vaikutuksiin jokijärjestelmiin ja toteuttaa lieventäviä politiikkoja ja toimia kestävän vesihuollon ja ekologisen suojelun edistämiseksi.
Original papers
-
Ghadimi, S., Sharifi, A., Ahrari, A., Mazaheri, M., Nouri, M., Klove, B., & Haghighi, A. T. (2024). Unveiling a Nexus: Impact of upstream water developments on the resiliency of downstream. Manuscript in preparation.
-
Patro, E. R., Ghadimi, S., Shahrood, A. J., Fazel, N., Makarieva, O., & Haghighi, A. T. (2024). Flow regime alteration in Arctic rivers due to dam operations and climate change. Global and Planetary Change, 237, 104442. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2024.104442 https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2024.104442
-
Ghadimi, S., Yaraghi, N., Fazel, N., Klove, B., & Haghighi, A. T. (2024). Flow–Precipitation frequency analysis in Nordic catchments. Manuscript in preparation.
-
Torabi Haghighi, A., Mazaheri, M., Amiri, S., Ghadimi, S., Noori, R., Oussalah, M., Gohari, A., Noury, M., Hekmatzadeh, A. A., & Klöve, B. (2024). Water or mirage? Nightmare over dams and hydropower across Iran. International Journal of Water Resources Development, 40(2), 234–251. https://doi.org/10.1080/07900627.2023.2238844 https://doi.org/10.1080/07900627.2023.2238844
-
Ghadimi, S., Ahrari, A., Patro, E. R., Akbari, M., Sefidi, K., Klöve, B., & Torabi Haghighi, A. (2024). Satellite-based phenology analysis of the Hyrcanian forest in the Alborz mountains and Caspian Sea shores, Iran. International Journal of Water Resources Development Advance online publication. https://doi.org/10.1080/07900627.2023.2293862 https://doi.org/10.1080/07900627.2023.2293862
Osajulkaisut
-
Ghadimi, S., Sharifi, A., Ahrari, A., Mazaheri, M., Nouri, M., Klove, B., & Haghighi, A. T. (2024). Unveiling a Nexus: Impact of upstream water developments on the resiliency of downstream. Manuscript in preparation.
-
Patro, E. R., Ghadimi, S., Shahrood, A. J., Fazel, N., Makarieva, O., & Haghighi, A. T. (2024). Flow regime alteration in Arctic rivers due to dam operations and climate change. Global and Planetary Change, 237, 104442. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2024.104442 https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2024.104442
-
Ghadimi, S., Yaraghi, N., Fazel, N., Klove, B., & Haghighi, A. T. (2024). Flow–Precipitation frequency analysis in Nordic catchments. Manuscript in preparation.
-
Torabi Haghighi, A., Mazaheri, M., Amiri, S., Ghadimi, S., Noori, R., Oussalah, M., Gohari, A., Noury, M., Hekmatzadeh, A. A., & Klöve, B. (2024). Water or mirage? Nightmare over dams and hydropower across Iran. International Journal of Water Resources Development, 40(2), 234–251. https://doi.org/10.1080/07900627.2023.2238844 https://doi.org/10.1080/07900627.2023.2238844
-
Ghadimi, S., Ahrari, A., Patro, E. R., Akbari, M., Sefidi, K., Klöve, B., & Torabi Haghighi, A. (2024). Satellite-based phenology analysis of the Hyrcanian forest in the Alborz mountains and Caspian Sea shores, Iran. International Journal of Water Resources Development Advance online publication. https://doi.org/10.1080/07900627.2023.2293862 https://doi.org/10.1080/07900627.2023.2293862
Kokoelmat
- Avoin saatavuus [38841]