Оценка воздействия климатических проекций на сток в бассейне реки Панджшер

Рохуллах Майар ^a,б*, Мохаммад Ассем Майар ^с, Мохаммад Хамид Омар ^a

^a Кабульский политехнический университет, Картэ-Мамурин, Район 5, Кабул, 1001, Афганистан
^b Управление сельского хозяйства и адаптации животноводства к климатическим воздействиям, Министерство сельского хозяйства, ирригации и животноводства Афганистана, Джамал Мина, Картэ-Сахи, Район 3, Кабул, 1001, Афганистан
^c Центр исследований сельскохозяйственных ландшафтов Лейбница, ул. Эберсвальдер, 84, Мюнхеберг, 15374, Германи

https://doi.org/10.29258/CAJWR/2025-R1.v11-2/1-25.eng

*e-mail: rohullah_mayar@yahoo.com

Мохаммад Ассем Майар: assem.mayar@yahoo.com; Мохаммад Хамид Омар: m.hamidomar@kpu.edu.af

Тематический кластер: Климат и окружающая среда

Тип статьи: Научная статья

11 июля, 2025

Аннотация

Изменение климата представляет собой критическую глобальную проблему, затрагивающую водные ресурсы с точки зрения их доступности как по количеству, так и по сезонности. Афганистан входит в десятку наиболее климатически уязвимых стран, поскольку его водообеспеченность во многом зависит от таяния снега. Панджшерский водосборный бассейн, расположенный на юге центральной части Гиндукушской горной системы, обеспечивает значительный приток воды в реку Кабул. В рамках настоящего исследования для оценки воздействия изменения климата на сток в относительно нетронутом речном бассейне применялась модель Инструмента оценки водно-почвенных ресурсов (Soil and Water Assessment Tool, SWAT). На первом этапе исследования свежие данные о стоке (2008-2023 гг.) были сопоставлены с данными по базовому периоду (1960-1980 гг.), что позволило выявить снижение стока на 10,77%. Далее была проведена настройка, калибровка и валидация модели SWAT с использованием наблюденных данных.  Полученная таким образом модель была использована для прогнозирования стока в целевом бассейне в рамках двух климатических сценариев – SSP2-4.5 и SSP5-8.5 – в течение трех будущих периодов: краткосрочного (2031-2050 гг.), среднесрочного (2051-2070 гг.) и долгосрочного (2071-2100 гг.). Результаты моделирования указывают на снижение стока по обоим сценариям, а именно на 11,95% и 20,5% в краткосрочной перспективе и на 22,10% и 28,75% в долгосрочной перспективе, соответственно, по сравнению с базовым периодом. Кроме этого, ввиду более раннего снеготаяния модель демонстрирует смещение пикового стока с июня на апрель, что создает риски в отношении доступности воды для сельскохозяйственных целей. Аналогичные последствия ожидаются в близлежащих бассейнах по всему Афганистану и в высокогорных районах Гиндукуш-Гималайского массива. Результаты исследования подчеркивают необходимость внедрения срочных адаптивных водохозяйственных стратегий, в том числе направленных на развитие инфраструктуры для хранения воды, повышение эффективности орошения и продвижение климатически устойчивых практик ведения сельского хозяйства, для смягчения последствий изменения климата.

Доступно на английском

Скачать статью (анг)

Для цитирования:

Mayar, R., Mayar, M., Omar, M. (2025). Evaluating the impacts of climate change projections on streamflow in the Panjshir watershed. Central Asian Journal of Water Research, 11(2), 1–25. https://doi.org/10.29258/CAJWR/2025-R1.v11-2/1-25.eng

Список литературы

Abbaspour, K. C., Yang, J., Maximov, I., Siber, R., Bogner, K., Mieleitner, J., Zobrist, J., & Srinivasan, R. (2007). Modelling hydrology and water quality in the pre-alpine/alpine Thur watershed using SWAT. Journal of Hydrology, 333(2–4), 413–430. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2006.09.014

Afghanistan – Climatology. (2021). https://climateknowledgeportal.worldbank.org/country/ afghanistan/climate-data-historical

Akhtar, F. (2017). Water availability and demand analysis in the Kabul River Basin , Afghanistan [Boon, Germany]. https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:5n-48249

Akhtar, F., Awan, U. K., Borgemeister, C., & Tischbein, B. (2021). Coupling remote sensing and hydrological model for evaluating the impacts of climate change on streamflow in data-scarce environment. Sustainability (Switzerland), 13(24). https://doi.org/10.3390/su132414025

Akhtar, F., Borgemeister, C., Tischbein, B., & Awan, U. K. (2022). Metrics Assessment and Streamflow Modeling under Changing Climate in a Data-Scarce Heterogeneous Region: A Case Study of the Kabul River Basin. Water (Switzerland), 14(11). https://doi.org/10.3390/w14111697

Almeida, R. A., Pereira, S. B., & Pinto, D. B. F. (2018). CALIBRATION AND VALIDATION OF THE SWAT HYDROLOGICAL MODEL FOR THE MUCURI RIVER BASIN SWAT-CUP. Associação Brasileira de Engenharia Agrícola, 4430, 55–63. https://doi.org/10.1590/1809-4430

Ambrosius, W. T. (2007). Topics in Biostatistics. Department of Biostatistical Sciences Wake Forest University Health Sciences Winston-Salem, NC.

Arnold, J. G., Moriasi, D. N., Gassman, P. W., Abbaspour, K. C., White, M. J., Srinivasan, R., Santhi, C., Harmel, R. D., Van Griensven, A., Van Liew, M. W., Kannan, N., & Jha, M. K. (2012). SWAT: Model use, calibration, and validation. Transactions of the ASABE, 55(4), 1491–1508.

Asharaf, R., & Kulkarni, A. V. (2023). Estimation of glacier depth and ice volume of Kabul Basin, Afghanistan. Journal of Earth System Science, 132(3). https://doi.org/10.1007/s12040-023- 02145-7

Awotwi, A., Annor, T., Anornu, G. K., Quaye-ballard, J. A., Agyekum, J., Ampadu, B., Nti, I. K., Anim, M., & Boakye, E. (2021). Journal of Hydrology : Regional Studies Climate change impact on streamflow in a tropical basin of Ghana , West Africa. Journal of Hydrology: Regional Studies, 34(March), 100805. https://doi.org/10.1016/j.ejrh.2021.100805

Ayoubi, T., Reinhardt-Imjela, C., & Schulte, A. (2024). Assessment of Water Resources under Climate Change in Western Hindukush Region: A Case Study of the Upper Kabul River Basin. Atmosphere, 15(3). https://doi.org/10.3390/atmos15030361

Azizi., A. H., & Asaoka, Y. (2020). Assessment of the Impact of Climate Change on Snow Distribution and River Flows in a Snow-Dominated Mountainous Watershed in the Western Hindukush–Himalaya, Afghanistan. Hydrology, 7(4), 1–24. https://doi.org/10.3390/hydrology7040074

Azizi A. H., Akhtar, F., Kusche, J., Tischbein, B., Borgemeister, C., & Agumba Oluoch, W. (2024). Machine learning-based estimation of fractional snow cover in the Hindukush Mountains using MODIS and Landsat data. Journal of Hydrology, 638(August 2023). https://doi.org/10.1016/j. jhydrol.2024.131579

Beven, K. (2020). Rainfall-runoff modelling. In Fluid Mechanics, Hydraulics, Hydrology and Water Resources for Civil Engineers (Second). John Wiley & Sons, Ltd. https://doi.org/10.1201/9780429423116-33

Bonn, C. M. (2009). Climate Change Impact on Sub-Saharan Africa. Deutsches Institut für Entwicklungspolitik, ISSN 1860-0441. www.die-gdi.de

Climate change and governance in Afghanistan. (2015). www.nepa.gov.af

CMIP6 climate projections. Copernicus Climate Change Service (C3S) Climate Data Store (CDS). (2021). Copernicus. https://doi.org/10.24381/cds.c866074c

Copernicus Digital Elevation Model – Copernicus Contributing Missions Online. (2022). https:// spacedata.copernicus.eu/collections/copernicus-digital-elevation-model

Das, L., Bhowmick, S., Meher, J. K., & Mahdi, S. S. (2023). CMIP5 based past and future climate change scenarios over South Bihar, India. Journal of Earth System Science, 132(1). https://doi. org/10.1007/s12040-022-02016-7

European Space Agency. (n.d.). Copernicus Open Access Hub. https://scihub.copernicus.eu/dhus/#/ home

Dau, Q. V., Kuntiyawichai, K., & Adeloye, A. J. (2021). Future Changes in Water Availability Due to Climate Change Projections for Huong Basin, Vietnam. Environmental Processes, 8(1), 77–98. https://doi.org/10.1007/s40710-020-00475-y

FAO/UNESCO Soil Map of the World | FAO SOILS PORTAL | Food and Agriculture Organization of the United Nations. (1992). https://www.fao.org/soils-portal/data-hub/soil-maps-and-databases/ faounesco-soil-map-of-the-world/en/

FAO. (2019). Afghanistan drought risk managment strategy. https://www.fao.org/policy-support/ tools-and-publications/resources-details/en/c/1366257//

Food and Agriculture Organization. (n.d.). FAO Data Platform. https://data.apps.fao.org

Food and Agriculture Organization. (n.d.). FAO Soils Portal: Data Hub. https://www.fao.org/soils-portal/data-hub

FAO Map Catalog – Food and Agriculture Organization of the United Nations. (2020). https://data. apps.fao.org/map/catalog/static/search?keyword=Land use

Fuka, D. R., Walter, M. T., Macalister, C., Degaetano, A. T., Steenhuis, T. S., & Easton, Z. M. (2014). Using the Climate Forecast System Reanalysis as weather input data for watershed models. Hydrological Processes, 28(22), 5613–5623. https://doi.org/10.1002/HYP.10073

Idrizovic, D., Pocuca, V., Mandic, M. V., & Djurovic, N. (2020). Impact of climate change on water resource availability in a mountainous catchment : A case study of the Toplica River catchment , Serbia. Journal of Hydrology, 587(April), 124992. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2020.124992

Immerzeel, W. W., Droogers, P., M, D. J. S., & P. Bierkens M F. (2010). Satellite Derived Snow and Runoff Dynamics in the Upper Indus River Basin. 10th International Symposium on High Mountain Remote Sensing Cartography, May 2014, 303–312.

IPCC. (2023). Climate Change 2023: Synthesis Report | UNEP – UN Environment Programme. https:// doi.org/10.59327/IPCC/AR6-9789291691647 Iqbal, M. S., Dahri, Z. H., Querner, E. P., & Khan, A. (2018). Impact of Climate Change on Flood Frequency and Intensity in the Kabul River Basin. Geosciences, 5, 1–16. https://doi.org/10.3390/geosciences8040114

Iqbal, M. S., Dahri, Z. H., Querner, E. P., & Khan, A. (2018). Impact of Climate Change on Flood Frequency and Intensity in the Kabul River Basin. Geosciences, 5, 1–16. https://doi.org/10.3390/ geosciences8040114

Mayar, M. A. (2021a). Global Warming and Afghanistan: Drought, hunger and thirst expected to worsen – Afghanistan Analysts Network – English. https://www.afghanistan-analysts.org/en/reports/ economy-development-environment/global-warming-and-afghanistan-drought-hunger-and-thirst-expected-to-worsen/

Mayar, M. A. (2021b). The Climate Change Crisis in Afghanistan: The catastrophe worsens – what hope for action? – Afghanistan Analysts Network – English. https://www.afghanistan-analysts.org/en/reports/ economy-development-environment/the-climate-change-crisis-in-afghanistan-the-catastrophe-worsens-what-hope-for-action/

Mayar, M. A., Asady, H., & Nelson, J. (2020). River flow analyses for flood projection in the Kabul River Basin. Central Asian Journal of Water Research, 6(1), 1–17. https://doi.org/10.29258/CAJWR/2020-R1. V6-1/1-17.ENG

Mengistu, D., Bewket, W., Dosio, A., & Panitz, H. (2021). Climate change impacts on water resources in the Upper Blue Nile ( Abay ) River Basin , Ethiopia. Journal of Hydrology, 592(April 2020), 125614. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2020.125614

Moriasi D. N., J. G. Arnold, M. W. Van Liew, R. L. Bingner, R. D. Harmel, & T. L. Veith. (2007). Model Evaluation Guidelines for Systematic Quantification of Accuracy in Watershed Simulations. Transactions of the ASABE, 50(3), 885–900. https://doi.org/10.13031/2013.23153

Nepal, S., Khatiwada, K. R., Pradhananga, S., Kralisch, S., Samyn, D., Bromand, M. T., Jamal, N., Dildar, M., Durrani, F., Rassouly, F., Azizi, F., Salehi, W., Malikzooi, R., Krause, P., Koirala, S., & Chevallier, P. (2021). Future snow projections in a small basin of the Western Himalaya. Science of the Total Environment, 795, 148587. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.148587

Nepal, S., & Shrestha, A. B. (2015). Impact of climate change on the hydrological regime of the Indus, Ganges and Brahmaputra river basins: a review of the literature. International Journal of Water Resources Development, 31(2), 201–218. https://doi.org/10.1080/07900627.2015.1030494

Neto, A. R., Rolim, A., Marengo, J. A., & Chou, S. C. (2016). Hydrological Processes and Climate Change in Hydrographic Regions of Brazil, Journal of Water Resource and Protection, 1103–1127. https://doi. org/10.4236/jwarp.2016.812087

Ougahi, J. H., Karim, S., & Mahmood, S. A. (2022). Application of the SWAT model to assess climate and land use/cover change impacts on water balance components of the Kabul River Basin, Afghanistan. Journal of Water and Climate Change, 13(11), 3977–3999. https://doi.org/10.2166/wcc.2022.261

Rathjens, H., Bieger, K., Srinivasan, R., & Arnold, J. G. (2016). CMhyd User Manual: Documentation for preparing simulated climate change data for hydrologic impact studies. p.16p.

Sadrianzadeh, M., Kharazi, H. G., Eslami, H., Fathian, H., & Telvari, A. (2023). Impact of Climate Change on the Precipitation Trend and Phase in Snow-Dominated Mountain Basins (Central Zagros Mountains, Iran). Water Resources, 50(1), 48–57. https://doi.org/10.1134/S0097807823010141

Sajood, M. K., & Safi, A. G. (2020). Climate change impact on glacier lakes in Panjshir province of Afghanistan. Journal of Environmental Science Revolution, 1(1), 7–17. https://doi.org/10.37357/1068/ jesr/1.1.02

Sanjay, J., Krishnan, R., Shrestha, A. B., Rajbhandari, R., & Ren, G. Y. (2017). Downscaled climate change projections for the Hindu Kush Himalayan region using CORDEX South Asia regional climate models. Advances in Climate Change Research, 8(3), 185–198. https://doi.org/10.1016/j.accre.2017.08.003

Shokory, J. A. N., Schaefli, B., Lane, S. N., Shokory, J. A. N., Schaefli, B., Lane, S. N., & Schaefli, B. (2023). Afghan water resources and related hazards under rapid climate warming : a review. https://doi.org/10.1080/02626667.2022.2159411

Sidiqi, M., Kasiviswanathan, K. S., Scheytt, T., & Devaraj, S. (2023). Assessment of Meteorological Drought under the Climate Change in the Kabul River Basin , Afghanistan. 1997, 1–33. https://doi. org/10.3390/atmos14030570

Simpson, I. R., Bacmeister, J., Neale, R. B., Hannay, C., Gettelman, A., Garcia, R. R., Lauritzen, P. H., Marsh, D. R., Mills, M. J., Medeiros, B., & Richter, J. H. (2020). An Evaluation of the Large-Scale Atmospheric Circulation and Its Variability in CESM2 and Other CMIP Models. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 125(13), 1–42. https://doi.org/10.1029/2020JD032835

Winchell, M., Srinivasan, R., Di Luzio, M., & Arnold, J. G. (2013). ArcSWAT user’s guide. 464. https:// swat.tamu.edu/media/1294/swatuserman.pdf

World Bank Group. (2021). Climate Change Knowledge Protal. Climate Change Knowledge Portal. https://climateknowledgeportal.worldbank.org/country/afghanistan/climate-data-historical

World Bank. (n.d.). Climate Change Knowledge Portal. https://climateknowledgeportal.worldbank.org