16
HAL Id: hal-00305661 https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00305661 Submitted on 3 May 2007 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés. Climate change and hydropower production in the Swiss Alps: quantification of potential impacts and related modelling uncertainties B. Schaefli, B. Hingray, A. Musy To cite this version: B. Schaefli, B. Hingray, A. Musy. Climate change and hydropower production in the Swiss Alps: quantification of potential impacts and related modelling uncertainties. Hydrology and Earth System Sciences Discussions, European Geosciences Union, 2007, 11 (3), pp.1191-1205. hal-00305661

Climate change and hydropower production in the Swiss Alps ...Sciences Discussions, European Geosciences Union, 2007, 11 (3), pp.1191-1205. hal-00305661 ˘ˇˆ ˘ˇˇ˙ ˝˝˝ ˛˚

  • Upload
    others

  • View
    1

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Climate change and hydropower production in the Swiss Alps ...Sciences Discussions, European Geosciences Union, 2007, 11 (3), pp.1191-1205. hal-00305661 ˘ˇˆ ˘ˇˇ˙ ˝˝˝ ˛˚

HAL Id: hal-00305661https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00305661

Submitted on 3 May 2007

HAL is a multi-disciplinary open accessarchive for the deposit and dissemination of sci-entific research documents, whether they are pub-lished or not. The documents may come fromteaching and research institutions in France orabroad, or from public or private research centers.

L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, estdestinée au dépôt et à la diffusion de documentsscientifiques de niveau recherche, publiés ou non,émanant des établissements d’enseignement et derecherche français ou étrangers, des laboratoirespublics ou privés.

Climate change and hydropower production in the SwissAlps: quantification of potential impacts and related

modelling uncertaintiesB. Schaefli, B. Hingray, A. Musy

To cite this version:B. Schaefli, B. Hingray, A. Musy. Climate change and hydropower production in the Swiss Alps:quantification of potential impacts and related modelling uncertainties. Hydrology and Earth SystemSciences Discussions, European Geosciences Union, 2007, 11 (3), pp.1191-1205. �hal-00305661�

Page 2: Climate change and hydropower production in the Swiss Alps ...Sciences Discussions, European Geosciences Union, 2007, 11 (3), pp.1191-1205. hal-00305661 ˘ˇˆ ˘ˇˇ˙ ˝˝˝ ˛˚

��������������� �� ����������� ������������������������������������������� ��� �������������������

����

������������ ����� �������������������������������������������������������� �� ���� ����!�"#��������������$�������%������������#������&����'��&�((����)�������

��������������� �� ����������� ��������������������������������������� �������������������� ������� ��� ������������������

��������������� ��������������������������������

������������� ���������������������� ������������ ���� ����������� ������������� �!�"�#������ ���$%��&���� ��'��� ���� � ��������� �(���� ��� ������� �� ���� ��)��������� ���� ���������� ����*� ������� � ���

������+����������� �� ��������,������ �-�����+��.�/-��+�-��

��������������������������� ���� ���������������������������������������������� ��������� ��������������������� � ��� �� �������������� �� ����������������������������� ����� ����������������� �� �� ������� ����������������������������� � ��� ����������������� ������� ������� ��� ���� ��� ��� ���������� �� ���� ��������� �� � � �� �� � ��� ������ ��� ��������������� ����� ����� ���� �������� �� �� �������������������������������� �������������������������������������������������� ������������ ������� ������ �� ����� ��� !�"� #����� �������������� ��$#%#"$# ������������� ����������������������� ����������������� �������������������� ���������� ��� �� ��� �����&� ��������� ����� ���� �� �� ��� ������������������������� ��'���� ���� '��(������������������ �&� ����� ��� ������������� ��&������ ��� ������������������ ���� ����������� � ��������������� ��������� ������������������������������������ �������������������������������������������������� ������� �������������������������������� ����) ����*�� ��������� �� �� �����������'����� �� � � ����� �� ����� ���� ��������� ������������� '������� �' ������ �� ���� � � ����� ������ �� ������ ���������������������������������������������������������������������� ���������������� ������

�����������������������&��� � ������� ������&�� �����������������&�������� ���������������&��� � ��&����������������� ���� �

������� ��*�� (�#����� ����� ����#���� �����(�� ��� +����#�����������'�� ��� ���(��� ���*�� ����� ��*�� ,���� ���-#*(����������$��� �������*���� ��*�(�� �.� �#��� ��'����(����� ����.�#�����������*���/���������#(#�������������.��(��.����� ��� ���� ��� ���� ������+�����*� (���� +����������"(���.������� �.� ���� +������� ���(��� ��� ��+������� �.��(+���#�������������.�����..���������������*������*�(��������������������0������#��� �(+���������*��� ��� ���(�*�(�����.�������+����#��������#������*������+��������������������*������*�(����#����������+�����+���#������1�� ���2������� �����+����� +��'����� /�#�� ��3� �.����#(�����������������.���������#���0�3����+���#����.��(����*�������'������ �����4������5..����.������*���������"+��� .��(� ���� �/'��#�� �����(��� ��������� ��� �����������+���#������ .��(� ����� ��#(#����� ��� �����'����������+�����+������'���(+�����������������(������������..�������������1������ �����"�+��6�������'�������������

6� ������� ��.����#��#���� ��� �(+���(���� �++���#����������#�*����������������#���������(������+����#������.������#(#�������������'�����(�����������+#�+�����#��������*������"�� �(���� ��*����� ������ �(�� ��� �����'����(��+�������������������(�.��(�.������*�

1�� ���2�������������..��������%������������/���(��*����������/�#�� ����+�������� �(+�����.����(������*��7�����������������(�������(����*������(+���#���������#���� (����� ����� �����8#���� ��������� +���#������ �.��������������������(���*�������������+�+#���������(�������������/�#���������#������.����������(�

9��+���������(+��������.������+�����+���#������������+���������������'����������(�������*��������'����.�����#�����'��������������������#����:������#�������������������������� �..���� �.� ���(��� ���*����� ��������� ������ ��������������������(+����������(���.������(�*�(�����;����� 4��2������ ����<��� =�/������ ������� ���7������������ ������� ���� ���(���� �������'���� �.� ��#(#�����

Page 3: Climate change and hydropower production in the Swiss Alps ...Sciences Discussions, European Geosciences Union, 2007, 11 (3), pp.1191-1205. hal-00305661 ˘ˇˆ ˘ˇˇ˙ ˝˝˝ ˛˚

��������������������������������� ��� �������

����

+����� +����� +����� ���(�>���+����� +����� ��� ���(���.�������#��+���#�������������#(+������.�������������������� ?��� ,������ ��� ���� ������� @������ ����� ��� �� ���2������ ���+����'����� :�(�%�#� ��� -���� ����������������������/�������.�������+���������(�����;�����#����� ������ ��..������ ���(��� ��������� /���� ��� *��/�����#������(������;&:���#�+#���������������7������*���������� ������� ���� .������� ��� ��������� '�/������ �.�����+�����+��A�����.�������,(/�2��#��������(������*��-��*���B(�����������������#������������(�������*���(+�����+�������������+�����+���#��������� ������.���+����������#�+�������$�������(+�����������*��������(�������*#�����������#�� ��� ������������.� ����;&:���������� ���+�(������������.������'+������+��������$��

$���+���������#����(����8#���.���*��������(������*��(+�����������������#���������(��������(�*�(���������������.�����*��������+�����+��������������(�����+��������� ��� ������ �'������ (�*�(���� ���#������ 6����#���*� �>���(�� ���#������ 6� ������ ���� '��*�������������+���#�������C���������������<�����&���������������������<���'����������#�����(+�/������(������*��(+��� ������� .��� �����+����� +���#������ ��� ��*�����(��������������������@������ ������$����#�������������(/���� �.� � /#���������#�#�� .#�#��� ���(��� ����������������..���������������*�(��������*����.��������(+����������$��������#�����������.�������'����������(���+����.����+�����������(������*�����#���������(�(���.��������"������� �(+������ ��(��� ��� +������� �#�� /��-��������� �������<��6����(+�����++����.� ���� �������� ��#�����6������������������/�������.����.���������(����������������*�������(�����.����(������*���(+����

$��� (��������*�� #���� ��� ���� +������� ��#��� ��� /�����'���+����������������������(A���������*����������.�����.����(������*���(+����������D������'������*����*���.+�����������(������*���(+����������8#���.�����������(�������*�#�������������$������#�����/���������������.�������������������(�����.������>+�����������(�(���.�������/#�� ���� ������� ��*�� �.� +����/��� ���*�������� ��������+��//���������@���(������ ������ ���#���� ���#��� ��/��� ��������� ��� ���� .�������*� 8#������D� ;�'��� ���� (�������*#������������� ����� ���(��� ���*�� �#��� � �������������*��.�����(���.��������.����������(�+��.��(���E

$����������+�������������������������������+�������(���.���������.����������(���#������#�����(���.��������.� ������(��� .��������������� ���#����/�����(������*��+�+#������*���������������������*����+��*������������/���#(�������'�����������/����(+����������(�*�(����.� ���� �����(��$���+�������� �(+����.� ���(��� ���*�� ������������ ����/�����.� ��������� ����#����������(��� ���>����������

�������������� ��$��� ������� �.� +�������� ���(��� ���*�� �(+���� ��� ���(�*�(�����.�����������#����������(���8#�����������*#+�������*�������(#����������������(#��������/��'��#��.����������(�.�����..���������(�������#�������1�����������>��.������+�����+���#������������*����*��������������(�����������(#���������������#����.�#����+����.�(�����D������(�*�(����(��������������*����(�������*�������#�.���'��#�����(����� ��� �(����� .��� ���� *����������.� ��������� (��������*���� ��(�� ������� #����� � *�'��� ���(�����*�����������$���.�����������(�������+����������8#������+#������������(��������/�������������#���������.����1������+���������#��������>����(�������*���(�����+��.����������/��������������������/���������������������.��������������+�����+���#������+��.��(�����"�������������+���� ��� ��(+���� ������ ��������� ��#���*� ����#*�� �������#���� �����(� ��� /�� ��#(��� ��� /�� ��*��*�/���&����8#����������������+����.���������#���������(�������(����������������%�������'�������������*���'��#������.���������(����������(+���/�������8#������.�������#����

$��� .#�#��� ����� ����� (��������*���� ��(�� ������� 6�(���� �����(��� +����+������� ��� ��(+���#���6� ��*��������/��+���#�/��*� �����/���'���������� .�����������+�������������*��������(�������.� �/��'���������������1�������(�����������+���#�/������.�����������+����+�����������(+���#������/�����������������+�����*���*����������#�+#����.��=�*�����&��(���:������=&:��.��������(��������� ��� .#�#��� +�������"�� �� �>(+���� ���� �����*�8#�����.�����(+���#�����D

, , , , , , , ,( ) [ ( ) ]* / ( )scen s obs s obs s fut s cont s obs s fut s cont sT t T t T T T T� �� � � � ����

�������������

�����F&�����������������������������(+���#����� ��� �� �.� ���� ������ � �� G� ��� ��� ��� <����

��������� ���

������+�����*��/���'�����(+���#������ obs ,sT �����/���'��(����������(+���#����.��������������

��������

��������

��������������������'��������.������������(+���#����.� ���� .#�#��� ��� ���� �������� ���(��� �>+���(����� ��

fut ,s obs ,sT T� � ��� ���� ��..������� ���(��� ����� ��(+���#��/������������������>+���(�����

1������+���������#�����������������=&:�����������.��������(����������+���#�/���������������#����.�����*��/��(����(��*�����*��������(����������*�(��������*��+��������/�����*������ ���� ��������?���� ���� ���� .#�#��� +��������'+�����+��������C$�����/���������+���������.#�������.�����.#�#�����(+���#���/������������/���'�������������+.��� ���� �������� ���(���� ��#(��*� ���� ����� ����������+��(�������������������.#�#���

$��� ����*����� ��(#������ ����� ��� #���� ��� ��(#���� ���

Page 4: Climate change and hydropower production in the Swiss Alps ...Sciences Discussions, European Geosciences Union, 2007, 11 (3), pp.1191-1205. hal-00305661 ˘ˇˆ ˘ˇˇ˙ ˝˝˝ ˛˚

��������������� �� ����������� ������������������������������������������� ��� �������������������

����

�����(�/��'��#��#����������/���'������(���.��������������+��������0����������#���������.#�#������(�����������.�������+�����������������"�������#����+���.��������������������/����������'�#������������(�+��.��(�����������(+��� ���� �������� ��� ���� .#�#��� ���#������$��� (���/A����'���.�����+���������#���������8#���.��������������(�������*�#�������������$���+����������#������.�#������������ ����#����� ��� ����(���� ����'��� ����� ����#���� ��� ��'�����#������������������.����(������*���(+����/������:�����&������(#��������

$���++���������.������*������(��������*������+���.����� � *�'��� (�������*� �����>��� $��� ���� ��#��� #���� ��+���������.�����/�.��������#����*����.#�������������������(�����*�� �(+��� ������� ��� ���� ����*������ �.�(�������*#������������

����������������� ����� �

��������������

$����(������#(#�����������'�����.�:#'������������������������#������ �����"�+���4�*�������+����.�������+����+�������������(�*���/��4������:�����������:#'������4::���$��������'�����.���������������������H����������������'��#(���.���<�(�������(���.�������������+�����*���00��;7�������#�����3��.�����(�����#��������*�.��(� ���� �������*���� ����(����� &����8#������� ��������+�����+���#�����������*����.��>�/��������(�������(�������(��� ��������� .��� ���� (�*���� /���*� ��� ���.�� ���������������+���#������.��(��#((�������������������*�����.���������*�����������������������������������(��������*��

$���(�����#��������������+���#���������/�#�������;7��������+�����*� ��� ���3� �.� ���� ����� ����� �����+����+���#������

$/�����*�'�������(���+�����*�+�������(��������*����������������� �.� ���� ��#��� ��� ���.������� �������������(����.�����*����������'�����$���(>�(#(������������.���� ��� /�#�� 0� I ��� (�� ��� ���� (��� ��#�� ��.����0��I�����(���$����������*������*�(����������*�����.�#�����/��*�������������(�����1������.���������������*��������+�� +��.�����������������D�����(>�(#(�(�������������*�������J#������"#*#����������(���(#(�(�������������*�����4�/�#������:��������/�#��������(��������

������������������������ ������������� ��� ���� ������ ������ �������� �� ����������������������� ����������������� �� ����������������������� ����������������������������������������� ������������� ������������������������������ ����������������

���� ���� �� �����

!�����"�� �����#$%�� �������& ����'�#'����������( ����)�#*���#��������������##�# ����������������������##�# )�'���+#��������������##�# '$�,��������������� ������������ �,$�������������������������(- �����$#�

+���������������������������� �����������������������������������������������

Page 5: Climate change and hydropower production in the Swiss Alps ...Sciences Discussions, European Geosciences Union, 2007, 11 (3), pp.1191-1205. hal-00305661 ˘ˇˆ ˘ˇˇ˙ ˝˝˝ ˛˚

��������������������������������� ��� �������

����

�������������

$����������*�������*�������#�.����'��#�����(���������������� ��+#�� ��(�� �������� �(���� ����� (��� '�#��� �.��(+���#����+����+����������+���������'+�����+�������C$��� 4��� ����(����� ���/������ ��� '�������� ��� ����������� ��(#������ �.� ���� �����(�� +����+������� ����(+���#��� ��(��������������#����.��(��(��������*��������������������������������(�����$���C$���(��������������#�����/�����������C��(��:��������'�������*�'��/��-#�(�����C����+�����<���9����(�����.��������������#(#�����������'�������������������+���#��������������/������.��(�4::��-����������������������������*���(����� ��� ���/����� .��� ���� ����� ����� ��� ����� ��'�������.�����������������������<�

������������ ��������������

������� ������

������ ���� �$��� ����� ������*�� ��(#������ ��� ������� �#�� ����#*�� �����+�#�����(���#(+���(�������'���+���/������#��������+��������������(��������/�� ���.������������������$��(��������������'�����.��������������K�����.�����������+������� ���� ��+������ /������� ���� ������'����� +��� �.� �������(�������'�����/��*���������������������+�����������������������'�����+�����������������������+���������#/���'������ ����� ���'����� /����� $��� �������*���/��'��#���.������.��������#����*��+����#����������#(�����/����(�*����#���$���������*����(#������.�������#�������#��������.�������*����+�D������+��������.�(��������*�����(���������/�������������#�����'�������.��������+������.� ����� ��� ����.��� /���� ��� � ���������� ��(+���#�����(+#�������.��������#(#����������������������(�������#*�����*�������++������������.��(������.����.����� (�������� ����� �#��..� ����#*�� � �����'����/���(�������*�++������4�*#�����������������������*����(�������#��#���.����*�'����+����#�����$����#��..�����.��(�����#/�(�������..����.���������'������������������'�����#�����1������.��������������+�����������������'��������#��������.��� ����(���� ��� ���.��� ��� ���� .��� ���� (�����#��..����.��(������4�������������'������+����#����������(���������.����#��..�����.��(����������������#������#*�����+������ �����'������� �������������������������'���� � ����(#����������������8#��%�.������(+��������.�������*��

$���� �������*���� (����� ��� ���� .�������*� ��*��+�(������ ��� /�� ���/����D� ���� ����#����� +����+�����������������.������������*�������.������.���������������(����� ���������������'�����#�.�������..��������.�������������'������+����#���������.�����������������'�����#���������(>�(#(� ����*�� ����#�.���� ���..�������� .��� ���� ����������'��������������������������'�������..�������

$���*�������#�.�������#++��������/����������.����*�'����(#������+�������4���.#�#�������������(#�����������������'������#�.���������/��#+������1������+���������#��������#+���� ��� /���� ��� ���� ��������� ��#(#������ ��� �����""=���"����(�#�����0����4����*�'����������*��������������*������5���/������������������/����(+#����.��(�����#(� �.� �+���� #����� ���� �>+�������� ����� ��#(#������ ���.������������������"��#(��*���������(�����������#�""=� ��� ������������� .��� � *�'��� *������ ��� ��(����������� .��� .#�#���+�������� ����*������ �#�.��� .��� .#�#�����(������������������/������(�����������*����8�����

accglacier

m

AA

AAR� ���

��������� ����

��%(�������������������.�����*���������� ��

�%(���������(#�����(����������#����#(#���������.������.#�#������(�������������������

���������(�����������#�

��#(#����������������(#�����.������������������(���������������.������������������������'�����������%�����

Altitudinal interpolation

Temperature Precipitation

Rain

Rainfall - / snow fall

separation

Snow

Unit ice

covered?

Yes No

Computation of snow-

and ice pack evolution

Meltwater - runoff

transformation

Runoff

Computation of

snowpack

Melt

Meltwater - runoff

transformation

Runoff

Snow heightMeltSnow height

Potential ET

Actual ET

Altitudinal interpolation

Temperature Precipitation

Rain

Rainfall - / snow fall

separation

Snow

Unit ice

covered?

Yes No

Computation of snow-

and ice pack evolution

Meltwater - runoff

transformation

Runoff

Computation of

snowpack

Melt

Meltwater - runoff

transformation

Runoff

Snow heightMeltSnow height

Potential ET

Actual ET

+����$��������� �������������� �� ������������������ ���

Page 6: Climate change and hydropower production in the Swiss Alps ...Sciences Discussions, European Geosciences Union, 2007, 11 (3), pp.1191-1205. hal-00305661 ˘ˇˆ ˘ˇˇ˙ ˝˝˝ ˛˚

��������������� �� ����������� ������������������������������������������� ��� �������������������

����

4��� � .#������ ����#������ �.� ���� *������ �#�.��� �'��#����(��������.������ ���.����������

��� �������������������� �����$��� �������*���� (����� ��� /���� ���/����� /���� ��� :����+����������*�� �*�����(� �������*� ��� ���(��������*��+���������/��L#�2������C���������H���$���*�����(�#�������+������������ ���.��������������+�������$���:�%�'�&����:�����&�����:&:&��(��������*��*�'������+���������������/#������.�����(�����+�(��������������������� (�������*� �����#��� ���� ��� �#++����� ��� /����(����������/#�����&����8#�������(�������*����.�����������'������/����(#�����.������������������*��+���������/�� �(+���*� ���� A����� +��������� +�(����� ������/#�����4�*#�� �����#�������������3����.������������'���.���������������*��.������������.�����(�����'��������+�������$��(����� +�(����� ���� ���� ������+����� ��� ���� (>�(#(��%����������������?���'�#���?������ #����..���������.���HH�����/����.����3�.����������/������+�������$��������+�����*�'�#���.�������'��������+�����������H�������3�

������+�����*� ������������+���#������'�����/�������������������%7��+���(���.������������������#*�������#�/�����

$����(�/����*����������%����+���������(+������.���>������������� ��� ����������� �>+������ ���� +��� �.� �����#(#���������*���������*� ��� �������� �����*�� ���� �������*�����.�#������/��������������������(���/#������/����� ��#������� ��.���� ����� ���� �%���$����(�(�*��(���������������*��*��%����'���������#��������.�����.���������+�����+����������+��(���%��.�����*�/�����������.������������*������(�������������#��������.�"#*#����

$�����.�������/�����#�����#���*������������#������/�������������*���(���.����������������%���� #�������������#���������#���.������������'�����(����������������3��.����(>�(�����+�/�����'����1.������������'�������������(>�(�����+�/�����'�������(��*�����(�*�(����+����.����� ���� ������� ��� /�� #�����%��� ���� ����#��� ���������������#*�������+�������#+�����<��(��������$����+����������'�������/�������'���K��.����������������������������������'�������#������������'������#����������������(�$��������������(�*�(�����������������/�����+��������.����������(>�(#(�������*�����������'������������'�����������������������#*�������#�/����D������+�����+���#�����������/�����++����.�����������*�������������(�������������=������'����$�����������(���(#(�������*�����������������..������������+�����(�*�(����������(���(#(�������*���������((�����'���������#����/�����'�������+���*�

$�����.��������������������������6��>��+��.����>���(����#������6����������������������.�����(�*�(�����#����$��� ��'���+(���� �.� ���� �%�� ��'��� ��� ��+������� ��� ���������������+���#�����������*���.�������..����������������������������.���������*�����.�#������/����������������(����� �..��� �'��/��� �����+�������"� �������� ������� �.���������������������.�������������������'�����������(������� �������(�*�(���� ��� ��*���� ��+������� ��� ����������*������*�(�����������������������(�������(�����+����������������/��������.�������#��������������*����%����������������(����������������(������(#����������#���*���%�������$����.����� � (�>��� �����(�����������������(����� �.� ���� ����� ������� ��� /���� ��'���+��D� $�������(�������� +��� (������ ���� (��� ������� ������� .�������������#((���(�����������������������+�����(#�������������'���������.����������������(��/�������������/������������������(�%����8������

, ,jn s n s jr M � �� � ���

������ ��������������������#*�������#�/��������������.����

�����������(����������������#���*����������G����.��

/������� �0� :�� ��� ���"#*#���� � G� �� ���������������

���*����*�.��������������/#���������������+���#������/���������%��������%�����������G����.����������%����������������

0

5

10

15

20

25

30

35

1 Jan 1994 1 July 1994 1 Dec 1994

Dis

char

ge m

m/d

ay

10% quantileObserved discharge90% quantile

+����,!�"#$����������������%��������������������� ��������&� %��������������������� ������'������������������������������������' ������'���������� ���&���������(������ ���� �����

���������������$���:#'�����������+�����+������(+��������'����+�������������$�����������+#(+������(�.��������������#������4�������+#�+�����.�����+���������#��������������������.��#�����������������(�*�(�����.������������#(#������������(� ��� ���� ������+�����*� (��� +����� ��������$�����#�/�����������+��������(>�(#(����������+������.������:7���� �(>�(#(� ����� ������*�� �.� �<���(�� ����� �������#��������'�����/�����������(����<���(�������

Page 7: Climate change and hydropower production in the Swiss Alps ...Sciences Discussions, European Geosciences Union, 2007, 11 (3), pp.1191-1205. hal-00305661 ˘ˇˆ ˘ˇˇ˙ ˝˝˝ ˛˚

��������������������������������� ��� �������

����

���������� ��� ���� �����#���.�������*�'�����������������+����(��������/���)�*�7��/#���������/#�����

$�����(#������������ ���������������+�����������������

��#����(#����������������*�'������/���*���+�������������/�'��(���������(�*�(��������������������(>�(#(+����/��������������������������%����'�����'���+���#�'���$������#�'���������+���� .���������� ��� ������*�������������� �%�� ��'��� �/���'��� �'��� ���� ������ �>+��������+�������.������(��$���(�*����������������������#���������#�'������*#�����������������������������������������.����������.��������(�*�(�����>+��������*�����������+����$�����������*��������������������������(#������������.������D�7����'�������+��������������#���������%���'��� ��� ���� �#������ ������ ��'���+�� �#�'���� ���� ��#���(#����� ������� ��� �+���� ��� �����8#������ +��������'����������(#������������*���������(��*�����+����.�����(�

$���(�*�(����(�����+������������������/���'���������������������������%����'���+��*���������4�*��<����#������������(#�������������/���'����#(#�����������������.�����������.���.#������������������ ���.����������

����������������� �� ���������� �����1�� ���� �����>�� �.� ���� +������� ��#���� ���� ���(��� ���*��(+�����������(�*�(���������(�����'�#����������(��.������'�����*����"������.�����'����������������#��������(+�������.#�#�����������������������������+�������$�������������+����.�����������#���D�������.�8#������'����������'�#���*� ���� ����� ��#�� ������������ +���#������ ��� ����������������/#������$����������������'��/������.����/�����������(�*�(�����/A����'���������/������(�*����� ��� �����(��+���.����"������������ (���� *�����8#�����'���������������#���D��������������==M���������=���/������� =����������� M#����/�������� /���� ��� ���(��������*��+���������/������(��������������H����$����==M���������(��#��� ���� �#(/��� �.� .��#��� +�������� ����+�����.�����'����.��(�����.��#����������������.�����������

��� ���� �(+��������.� �������#����*� .��#��� ������� 1�� ���+�������++�������������(���������������.��#������������������+���#�������������.��#������������������.������.������.������D�"� .��#��� ����� ���#��� �.� ���� ��#�� ����� ��������'�����(����������3�.��(����������+��������������"��������#��.��#������������.����������������.��#����������������������������������$���'#����/�������.��.��#������� ������+����� ��� ���� /���#��� ��'������ �.� ���� ��#��������.��(�����+���������������'�����/������(>�(#(+����/��� ������� ����#*�� ���� �#�/������ ���$/��� �� .��� �������� ������+����� �.� ��� ���� ���������� #���� ��� ���������+�����*�(��#��(����(�������?���� ���� ������ ����'��� /���� ��� �+������ ���'����� ��� �(� �'����++��*���#������������+���

15.08. 15.11. 15.02. 15.05. 15.08.0

50

100

150

200

250

300

Cum

ulat

ed r

elea

se [1

0 6 m

3 ]

Day of the simulation period

ObservedMean simulated series

���������.������������� ������ ���������������� �������������������������

/����� ������� ��������� ��� ���������� ��� ��

0����1�������& 2��3��� ���������������� ���������������������� �4���������1������������������������0������ ���& 5��������� ���� 5�������������������4������������������6������1�������& ������+�������������� 5����������������������1�������4����1�����������������7��� ��� ���& 8������������ ��� � 5�����9���������������������������1����4������9���������9��������

���������������������������������:��� ������8� ���������������� ��� 5��������� ������ ��� ���4����1������������������8�����:����& �����9���������� ��� 5�������� ��� �������� ����������9������4��������� ��� �������� �������

����9������������������5���� 5����9���� ������������+ 5���������9��������9���� �������4������������������������;��������� <������������� ����� � =��1����������������������

+����-!���� �����������'���%���� � ���������������������������������)*���+

Page 8: Climate change and hydropower production in the Swiss Alps ...Sciences Discussions, European Geosciences Union, 2007, 11 (3), pp.1191-1205. hal-00305661 ˘ˇˆ ˘ˇˇ˙ ˝˝˝ ˛˚

��������������� �� ����������� ������������������������������������������� ��� �������������������

����

����� �������� � ������.�����(�������*����+�����#���������+���.���(�������*#�������������$�����..��������#������.�#������������������8#���.����������+�����������+������.�������(�������+�������#�������/�����������%����#�+#��'��/���.������(�������+���"�����(#�����+��//��������������.#�������������� ���#��� �.� �� ���� ����(� �(+���� ��� ������+�����*��(#��������.����������(�/��'��#��

������������ ������������� ���� ��������$�����(+���#������+����+���������(������������+���#�������#*�� ���� +���#�/����� (��������*�� +��������� /� �/��'����������������$����(��������*������������+#�'��/������*��������(��������������>+�������������(���./���#�����������'������������*���/�������������������������.#�#��������������(���(������#���$��������������

�������/���#������*���.��������(�����(+���#������������ �.� ������+�����*� ������� ��'�������� ���� ����� �.������� (��� ����� +����+������� ��� ���� ����� �.������+�����*����..���������.�'��������$���(��������*�+���������/�����*���������������/�����#��������(+���������������*���.�+����/�����*��������(�������������#��������*��/��(�����(��*�+��//������������/#������.�7�*������=+����������������������*�������/#������.����*�����������������

4�*#��������#��������������#����*�������/#������.�.#�#���(��(������� ��(+���#������+����+������� .��� �������� ��#������(�������*���������������(���(���������(+���#�����+����+��������/���'���.���������������+�������$�����#�����.�#�������������+��������D�����������/#��������#����/����������*�����������+��#�����(�����*��/��(�����(��*�N��0F&���������������/#��������#����/������*��/��(����(��*�#�����(����������*�����������+��

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12-10

-5

0

5

10

15

20

25

30

Mea

n m

onth

ly te

mpe

ratu

re ˚

C

Month1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

0

1

2

3

4

5

6

Mea

n m

onth

ly p

reci

pita

tion

mm

/day

Month

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12-10

-5

0

5

10

15

20

25

30

Mea

n m

onth

ly te

mpe

ratu

re ˚

C

Month1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

0

1

2

3

4

5

6

Mea

n m

onth

ly p

reci

pita

tion

mm

/day

Month

+����.��,�-�������� � ����������������������� ���������������������������������� ����������������'���.�������������������������������������%�� �����������������������/�������� ����'������� ������������ �������' ����� �%������������� ��'��(����������� ��0"!+�12������'����� ����'����� ��'��(����������� �������' ����� �%������������ ������������ �������������

��

�/�

Page 9: Climate change and hydropower production in the Swiss Alps ...Sciences Discussions, European Geosciences Union, 2007, 11 (3), pp.1191-1205. hal-00305661 ˘ˇˆ ˘ˇˇ˙ ˝˝˝ ˛˚

��������������������������������� ��� �������

���

@���������(�����*��/��(�����(��*�����������������*��.� ��*����� �����*� #����������� ���� (��� (��������(+���#�����.�������������+������������+��������#��������.���� ��(#����� .#�#��� ������/#�������$���� (���� ���� �'��#����� � (����� *��/��(��� ��(��*� ��������� ���+�����������(+���#����������������*��.�����.������(������4�*�� ���� &���������*� ���� ������� ��*�� �.� *��/��(����(��*�� ����(���(������� ��(+���#���� �.� ���� �������+������ ��� ��������� ������ ���� ���� ��(#����� .#�#��������/#�������4�*���/���$�����(#�����������/#�������.�.#�#��(���(�������+����+�������6�/����#�����(�����*��/��(��� ��(��*� ��� #����� (����� ��*����� �����*����������+�� 6� ����� � �����*� ���������� ����� ����+����+��������#���*��#((���(�������������������#��������(��� ��� ����� � ���*��� ���������� ����� (>�(#(+����+������� �#���*� ���� (����� �.� J#����$��� #������������#����/������*��/��(�����(��*����������(#�����.#�#��(���(����������(�������������3�+���������������'���.������ ��(+���#����.�/����������F&��9���(/�������<��F&�"#*#����������+����+�������+���������������'����.�/���������� ((� ����� �:��� ��� ���� (( ����� �J#����� $��#���������� ���#���� /�� ���� �����*� ����������+�� ��� ���+��������� ��(+���#��� ��� �.� ���� �(�������� �.�(*���#�����3�+���������������'����.�/���������<F&�.���5���/�����<�HF&� .��� ?�'�(/���� /#�� ��������/��� ��*���� .��+����+������� ������'�� �.� /������� ��H� (( ����� .�� �+��(/����������(( �����.���J#����

$��� #���������� ���#���� /�� ���� ���(��� �������� ��(��������*������(���������+���#������������������(+����������������.������������������'�����4�*#���0�+�����������#������������ ���#���� ��+������ /�� ���� *��/��(����(��*����+����'�������������*�������/#������������(��

��#����.������������������'�����$�����3�+���������������'�������*������(�����.�������#�������������#����/�����������*����������+�� ���� .��� ���� #���������� ���#���� /�� *��/��(�����(��*� ������'�� ������+�����*� ��� <�O���� (� ����

���+����'�����<O����(� ������

��� ����������������������� ������"� :����+����������*� �*�����(� ��� /���� #���� .��� ������/�������.� �����������*����(������$������#����*�A����������/#����� �.� ���� (����� +�(������ ��� ���� ��������'������ �.� ���� �����#��� *�'��� � *���� ����(��� �.� ���#�������������#����/�������������*����(������ ���.���������� ��� +����K� ���.���� ������� 4�*#��� �� ���#������� ����������*����(�������*� #���������� ���#������� ����(��(��������������(�����#���������.������������������'���*�'��������/���'���(��������*������(���������.��������������+������ ��� *�'��� ���� (����� *��/��(��� ��(��*�� ���(����������*�����������+���������(�����""=�'�#��.������.#�#���+������

$�����3�+���������������'���.�����(�����#����.�������.������(���������.�(*���#���.����������������������.#�#��+������ ���HO���(� ����� � ��� ���O���� (� ������� 4�*#��� �/������ ���� ���� �������� �.� ������� +����+������� ��������+�����*� ����� ��#(#������� ��*������ ����� ��*�����(+���#������������������������������*�������(����+�%����+���*��4�������(�����""=�'�#������������������(����.#�#���������'����.���������(����������+����������<3�������*������(������������.�����(����$����'+�����+����������������#�����������*������(+���#�����������������'�����*�� ����++������ �.� ���� *��������� $��� ���#����*�������*������*�(������.����������������'����+���(>�(#((�������������*�����J#����

0 50 100 150 200 250 3000

0.005

0.010

0.015

0.020

0.025

0.030

0.035

Annual inflow [106m3]

Pro

babi

lity

dens

ity [1

/106 m

3 ]

Uncertainty due to global warminga)

0 50 100 150 200 250 3000

0.005

0.010

0.015

0.020

0.025

0.030

0.035

Annual inflow [106m3]

Pro

babi

lity

dens

ity [1

/106 m

3 ]

Uncertainty due to scaling relationshipsb)

+����!��3��'�'�������������� ����������������� �������������������.�4�������� ����'������� ������������ �������' ����� �%������������ ��'��(����������� ��������������5(%�� �����������-�� ����.������������� ������������������/��'����� ����'����� ��'��(���������� �������' ����� �%��������������� ������������ ���������������������������5(%�� �����������-�� ����.������������� �����������������!

Page 10: Climate change and hydropower production in the Swiss Alps ...Sciences Discussions, European Geosciences Union, 2007, 11 (3), pp.1191-1205. hal-00305661 ˘ˇˆ ˘ˇˇ˙ ˝˝˝ ˛˚

��������������� �� ����������� ������������������������������������������� ��� �������������������

����

������ �� ������������ ������$��������������'������#�.���.����*�'�����(#������+�������+����������� �� �����������/�����#�����.�#�����������$���#���������� ��� �#�� +����� ��� ���� �������*���� (����+�(������ ���� ���������� ���� ������ �.� ����� ��� �����#(#���������(�����"��������(+�������+����������#���/���������%�/�������������(#�������#(#�������#�.���������*�������#�.����'��#������������*��������*�������#�.���'��#�����(������$���(���#����������������D������>�����.�����������'������#�.������#����������'���.�������(�������/������+���������������#�.���'�����.��(��������������������'��/�����������.��8#������#+������"�(#����*����#����������������#���������'����/��������#(+���������������

����(�������������������.#�#����"���*��.����

��������.�����*������(���.����.����>(+�������*��(���������(�#����.���/������'����������+����(������>+������������������*�������/������.�����(��*�����������$������������(����.�/�����������#(#������+�����������#���/�(���.����

&���������*������������*�������#�.����'��#�����(�������������������+����.�#�����������������������*�����������+�������(�������*�.�(����%��$�����(#�������#��""='�#���.����������/������+���������/��(��������/���)�*�7��/#���������/#������ ���.�����������$����.�������������.#���*��.�>���(���""=�'�#�����8������������(���""='�#�� ��� ����� ����(��� .��� ���� ��(#�������$���)�*�7��/#��� ������/#����� ��� /���� ������� /��#��� ���������/#����� ��� ��� /�� ��(����� ��� ���� �����'�� P��� �Q� ��/��#��� ���� �(+������ .��8#������� �.� ����""=� ������� ����*����%������1�� �������������� ���� ������*���� ����*��/��(�����(��*����������(��������������(#�������#(#����������������(�������������..�����.���������������

��������

�����*�������#�.����$�����.�#������.����������#���������

���++���� �.� ���� *������������*���� +�(����� ����� �����(#���������#(#�������.����.#����������#������������� ���.����������

4�*#���H����#�����������#�������������#����/�����������(�����������(�����#���������.�����*�'�������(����*��/��(�����(��*������(����������*�����������+��������(>�(#(� ��%���������������*����+�(����� �����$�����#����*���3�+���������������'���.�����(�����#����.���

100 150 200 250 3000

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

Annual inflow [106m3]

Pro

babi

lity

dens

ity [1

/106 m

3 ]

Control periodFuture period

a)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011120

5

10

15Control period

Mea

n m

onth

ly la

ke in

flow

mm

/day

Month1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112

0

5

10

15Future period

Mea

n m

onth

ly la

ke in

flow

mm

/day

Month

b)

+����%���������'�'�������������� ��������������������� � ����������� �������������������.�� �%�������'���%������������ ���������������������������������������������������� ��'��(����������� ������������������ ������������������������������5(%�� �������� � �����������'��'�-�������������������� ������������������!

160 165 170 1750

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

Pro

babi

lity

dens

ity [1

/106 m

3 ]

Hydrological modelGlacier surface evolution

Uncertainty due to hydrological modelling & glacier surface evolution

Annual inflow [106 m3]

+����/��3��'�'�������������� �������������������� �������������� ����� �������� ������%�� ����� ������������ �%������������ ��'��(����������� ������������������ ����������������������-�� ����.������������� ������������������������ ���������� ������������� � ������������ �%������������� ��'��(���������� ������������������ ���������������������������5(%�� ��!

Page 11: Climate change and hydropower production in the Swiss Alps ...Sciences Discussions, European Geosciences Union, 2007, 11 (3), pp.1191-1205. hal-00305661 ˘ˇˆ ˘ˇˇ˙ ˝˝˝ ˛˚

��������������������������������� ��� �������

��

���0O����(� ������ �����(+�/��� ��� �������#����*�.��(�����������*����(�������*� �4�*��H��/#�� ��������/��� �(���������������#���������*����������.�(��������*������(�������������4�*�� 0���$���� ���#��� ��� �#�� ��� ���� .��� ���� #����� ���(�����.#�#������(������������������(����*�������'�����������(���.����������������*���.�+����/���""=�'�#���/��������3�������3��.���������(��������

"�������+����������#�����.�#���������������������������(��.�����*�������������������(��������+����#������*�������������� �(���.������� �.� ���� +��'����� ���(����"�������*� �� +��.���� ��� ���� �������� ���� *������� �.� ���� ���� ��#������(���� �'�� �#������ �������� ��(��� �.� /������� � .�����������.�����������1�� �����#(�������'���� ���� ���*��#����(��*�/��������������������������.#�#���+�����������#/������������#�������������+�����*�����'��#(������#�.��������#���*������.������������������(�����*��.�������"�������*������������#(�����������.#�#���(�������*�+������.���������������*����#*��.�������*�����������������������(#��������(���

������������������������ ������$���(�����(+��������#�����.�#�����������������(�������*��'����������+����������������������#*�������#�/�����������#��������������/���*������*�����.�#������/�����������������$���+���������(�*�(������(#�����������(���������+������������������/���)�*�7��/#���������/#������$��������/#������.����+��.��(����������������������.����������/������/��(#���+�����(#�������.����������(�.����*�'���������*����+�(�����������*�'���""=�'�#������*�'��(��������*�������������4�*#��������#�����������������/#�����.�����==M�'�#���*�'��������������*����+�(����������������� (>�(#(� �.� ��%�������� ��� *�'��� ���� �/���'��(��������*������(����������.���������������+������������(����� *��/��(��� ��(��*�� ���� (����� �����*����������+�� ��� ���� (�����""=�'�#�� .��� ���� .#�#��+������

$�����*��.������������������������/���������������������������������������������'#����/������.�������.#�#���+���������#���������(���.��������.���������������������#������

50 60 70 80 90 1000

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

Reliability [%]

Pro

babi

lity

dens

ity [1

/%]

Control periodFuture period

5 10 15 20 25 30 35 400

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

Resilience [%]

Pro

babi

lity

dens

ity [1

/%]

Control periodFuture period

0 2 4 6 8 10 120

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

Vulnerability [%]

Pro

babi

lity

dens

ity [1

/%]

Control periodFuture period

+���� ��6�����' ����������557�%�� ��� �%��������-�� ����.������������� ����������������������� �%�������'���%������������ ���������������������������������������������������� ��'��(����������� ������������������ ������������������������������5(%�� �������� � ��������!

Page 12: Climate change and hydropower production in the Swiss Alps ...Sciences Discussions, European Geosciences Union, 2007, 11 (3), pp.1191-1205. hal-00305661 ˘ˇˆ ˘ˇˇ˙ ˝˝˝ ˛˚

��������������� �� ����������� ������������������������������������������� ��� �������������������

���

���4�*���/�����.���.�����+�%�.����.��(��#((�������+���*��?����������*��.��������������.�������3�+���������������'�.������������������/�����������������������3���������.#�#��+���������03��

���������������� �������� �$���#�����������������������������.�����+���������(�������*��'�������/����(/�����/��:�����&������(#��������.���������(� /��'��#��� �(+���*� ����(��� ���� ++��+����+�(������ .��� ���� (����� ��+��� $��� .�������*� .�'�#���������� ��'���� ��� ����������D� ���� ��������� ��������.����(�*�(����(���������������+�(���������(������.�����������*���� (������ ������ ����""=�'�#�� �.� ���� *������#�.��� �'��#����� (������ ��'�� ���� �����*� ����������+/�������*��/��(�����(��*������*������������������'�� ���� *��/��(��� ��(��*��$��� +��'��#�� �������� �����#�����������(�������*�#�������������#����/�������.����(��+������� ����.����� ���� .�'�� #���������� ��'���� ���#������'���� ��(/����� ��� ���� /�'�� ������� $��������+�����*�+��//��������������.#������������������#���.� �� ���� ����(�+�(����� �(+���� ��� ������+�����*��(#��������.����������(�/��'��#���"�����(�+�(�����(+�������������������(��������+�(�����'�#��.������+�(�������������%�����������#������*�'�����'����.#������������(/�������

4�*#���������#��������������.���� �������.�������*��.����+��//��������������.#��������.�������(#�����(�*�(�������/������ ����� �#������'���� ��(/����*� ���� .����� �����#���������� ��'�����"����*� ���� �������*���� +�(����

#�����������������������������#�������������.�������.#���������������*������.�����������"����*�����#�����������#��������""=�'�#������(�������������������..�����$�����.�#�����.� ���� ��..������ ��#����� �.� #���������� ��� ���� �'����#������������+�����������������������+��.��(��������������4�*�������$���(�����(+������+����.������'�����#������������ ����'��� ������#���� /�� ���� *��������� �.� ���(��������*������(����������"����*����������*�#����������������������+��'��#�������.�����������+��//������������/#����.#���������������/���.������+��.��(�������������4�*������$��� *��/��(��� ��(��*� �������� ����� .�������*� /����*������*�����8#�#����.�����������/#������$/��������#�����������..�����.��#������'����(/��������.�����.�'��#�����������'����/������������3����3������3�8#��������.�����(����#�� ������������ +���#�������$��� *��/��(�����(��*��'���� � ��*�� +��� �.� ���� �'����� #���������D� ���� ��3+���������������'��.��������'�����#����������������+������� H���� ;7��� �.� ������ �� �����'�� ������+�����*� ������ ;7�� ��� ���#���� /�� ���� *��/��(��� ��(��*#����������

60 62 64 66 68 700

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Reliability [%]

Pro

babi

lity

dens

ity [1

/%]

Different modelling uncertainties

ManagementManagHydroManagHydroGlacier

+�����#��3��'�'�������������� ����������������� �����������'�������� ������'����.�� ���������� �������������� �����������&��� ����������������������������� ��������������� �����������&��� ������8��������������������������� ��������������������5(%�� �� ������������&��� �������������8�9�������!

���������,&��,�&������,&�3����������������������������������� ��� �������� �����%8� ������ ����������������� ��������

����� ��� ������� � �! "�

���������� �'�#� �'*#� �'*#)������>�?��� �'�#) �,�#� �,'#��������?�����%�� ��� �,)#, �,*#$ ��$#)�������?�����%�� �����5 ����� �)�#� �,,#� ���#�!������������� �������� ��)#* �,�#, ���#)

�� ����������� ����������������������������$���+��//������������/#�������.��������������'�#���.�����������������.#�#���+���������������������..�������������==M'�#���.�������.#�#���+�������������������.�����������������#������$/����<������*�'�������3������3����.��������(�����������(������.�������(#�����������/#�������.�������(��������*����%���'��/���������������������.�������������� ��� .#�#��� +��������$��� ������/#������ �'�� /�����(#�����*�'�������������(�������*�#�������������4������.#�#���+����������������.����(�������*�#����������������%������� ���#��� ������ ������ �#�� ��� *��/��(�����(��*�� ����*����� �����*� ����������+��� ��� �������*����� *������#�.������(�*�(����(�������*����������.��������������+����������������#�������������#����������������*����������(�*�(����(������������#����

Page 13: Climate change and hydropower production in the Swiss Alps ...Sciences Discussions, European Geosciences Union, 2007, 11 (3), pp.1191-1205. hal-00305661 ˘ˇˆ ˘ˇˇ˙ ˝˝˝ ˛˚

��������������������������������� ��� �������

���

20 30 40 50 60 70 80 90 1000

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

Reliability [%]

Pro

babi

lity

dens

ity [1

/%]

ManagManagHydroManagHydroGlacManagHydroGlacScaAll sources

a)

10 15 20 25 30 350

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

Resilience [%]

Pro

babi

lity

dens

ity [1

/%]

b)

0 5 10 15 20 250

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

Vulnerability [%]

Pro

babi

lity

dens

ity [1

/%]

c)

97 97.5 98 98.5 99 99.5 1000

1

2

3

4

5

6

Production efficiency [%]

Pro

babi

lity

dens

ity [1

/%]

d)

50 55 60 65 700

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

Pro

babi

lity

dens

ity [1

/%]

Winter production [%]

e)

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.60

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

Spilled water [%]

Pro

babi

lity

dens

ity [1

/%]

ManagHydroManagHydroGlacManagHydroGlacScalAll sources

f)

������#�������������,�&������,�&� ������ �������������������1��������������������������������������������� ����������������������� �����7@�������� ������������� �������� ������� ������� ��������� ������ ���� ����������������� �� ����������� ���� ����������� ������������������ �� ������������������� �������������� �����7@������������������������������� ������������������������ ���������������������������������������

������������������ ����$����� ��������������%� ����$������������� � �! "� � �! "�

@������������(- � � �$#� ���� ��#� ��#) )#,:�� ������������ �,�� �,)* �,,� �)�, �'�� �,)�! �����7@���� )�� )�� ��)�� $�$ $�' ,,)%�� �������& � '�#' ���� � �#' �#�

+��������:%�� �������������'�'�������������� ������������-���������������������� ������ ������%�����'����������)� �������������%���4���������������&��� ��������� �������������������������������������5(%�� ���9�������� ������������ ������������������������� ��'��(���������� /�����������������'�������������� ������������; ��������%��'��������%��/�����������������������������; ����<����������������%����� ����������!

$��� �������� ��� ���� (����� '�#�� �.� ���� (��� ������(+���#���������+��������N��<F&��$/���<���$���(���(#(��(#�����(����������(+���#�������8#�� �������F&�����.#�#�����(+���#���/���*������.���������������*��������.������ �������� +������� $��� (��� ��#�� +����+������������/#������.����������������������.#�#���+�������'���+���*����K�����(�����'�#���.�������������+������������+��������<��3��.�����.#�#���������/#������$����������������(#������#�� $� ��� ��������/��K� ���� (����� .#�#��� '�#�������+����� ��� �(���� ��#/��� ���� (����� '�#�� .��� ���

��������+�������$/���<���$�������#�������#������������������� ���� *������ �#�.��� ���� #*(����� ��������/��� �������(���� ��� ������/#���*� ��� ���� ��#�� $�� $���������*����(�����������������#���.����'+��������'������������'�������������������'����������/�������� ����(+�������/����������(��������(������=������������������.��������(�������� ����(�������#����#��$�.��������������+������������+����������H�((��$�����������������/���#�����������/�������������(#�����(�����'�#��.���������������������.#�#���+����������(���

Page 14: Climate change and hydropower production in the Swiss Alps ...Sciences Discussions, European Geosciences Union, 2007, 11 (3), pp.1191-1205. hal-00305661 ˘ˇˆ ˘ˇˇ˙ ˝˝˝ ˛˚

��������������� �� ����������� ������������������������������������������� ��� �������������������

���

$����������������(+���#����'������������������������������� ��� ��#�� +����+������� ���� ��� �� �(+��������#������ ��� ���� ��(#����� ������'����� ��� ��� �.� ���'��/��� ����� ��� ���� �����(�� &�(+���� ��� ���� (���������+�����+���#������.���������������+�����������(����.#�#���+���#������������+������������������.��03��$/������$��������#����..�������������'������(����(������������������� .��� ���� .#�#��� +�����K� ���� ����� �.� �����+����+���#����������>��#��'�����#����������(+����������������'��/�������� ����#*�� ������������ ���+����+������������� (���� ��� ���� �������� ��� �'+�����+�������� $�������+�����+���#������#����*��������.���.�/�#���3�.��(�����������#((���+���#�������#������(���.��������.����+��'����� �������*���� ��*�(���$���� ��*�(��(���.�������>+����� +����� ���� �������� ��� ���� ������� ����/������� �+���������������#���*������������(���������������*���/�(������+���#����������#((���(�����������(���(�����*�������+�������$�����������*��.��������������������������'#����/����������(��#��������'��*����..�������/������+�����������#�������������#*�������#�/����D������������(����� '�#�� �.� ��03� ������+����� ��� ��#��� ��� :7�+���#������ ��..������� /������� +������ ��� ��#�+���#������ ������� ���� .#�#��� (����� '�#�� �.� ���3������+���������+���#��������..��������.���#����0��:7��$������������/�����������*��.������������'#����/�����������(+�����/������������+���������'�����.�������.#�#��+�������$����'�������������������#*���+���������'������� ��*��*�/��� �'��� .��� �>���(�� ���(��� ���*�� �����������3� 8#������ ������+����� ��� ����3� �$/��� ��� ��� �����*�������(#�����'�#��������3���$���������+�����*�����������*��� ����'���� ��#��� +���������� ����*��� �����������(� ���� $��� (>�(#(� ��(#����� ������*�����#*�������+������������+������������<�(� �����"�����������%�����������/���������������>���.�����+���������#���/#����� '�#�� ��� /�� ��(+���� ��� ���� (>�(#(� ������*����������/�.���� �����(�������#������ �<��������.�����

��(�� ��� (� ����$���� ������ ���� ���� ��(#����� �+�����������*����#�����+���������#/������������2����$���������*��'�#��������/���������������������������'���.��� ���� .�������*� ������D� ���� �������� ��� �������� ���(�*�(����(����� ����� ���� ����#��� ���(��������*���.������K�����������'�#��������+�����������>���(����������$���(>�(#(��+���������'�������(#�����.�������(����*��/����(+���#������������N��0F&������%��*���������#�����������(�������*�#�������������������+��������0��(� ���

��� �8#��� ����(>�(#(�������*�� ���������/�.�����(������#�������"� .#������ ������� �.� ���� ���%� .��� �����������(����/��������������'��������������((������������������%�������������#����.��(�����+���������������*����2���/#������.��(����(/����������������'#����/������.����������(�����(���'�������������������/�������������(����/#����

$��� /�'�� �(+��� ������� ��� ���� +��.��(���� �.� ��������+����������(���������������(�*�(���������(���/����������������������������*���.�+������������(������*��@���������*�'�����*���.�*��/��(�����(��*�������'����+��.��(������������������.�����+�������(�*�(���������(���(��������#����*����/#�������'����������#����..��������������(�����/�����������������/����������*��(*�������� ������� �����+����� �����(��$��� ���%� .��� ��������(���/����� ����(��� ����'���� �������� ��(+���� ��� �����������+������/��#����.�����������+���������'������1�� ���������>���.����(������*�� �(+����������� �+����������������#���/��+�����������#����/�������'�#������.���� ��#����� �����(���"�������*� ���)�#�%�� ���;�����������������������#���������(�����/���������#����/����.����� ��� /��� ��� ����.�� ���� ���*��*���(����+����������(������������������.#�#���������#�������(���*��������$����������+���������������������������#������/�#����� �����(R�� /������ ��� (���� ���� ������������ ��(��D� ����#����/�����������������.����/��A#�*���

��������������������,�&������,�&� ������ ������������������ ���������������1���������������������������������� ����������������� ���������������������#

�� ����$����� %� ����$�����

/��� �������� ,& ,�& �,& ,& ,�& �,&0����1�������& �*#$ ��#) ��#) '*#$ �'#) *'#$0������ ���& $�#$ $$#) $,#) ��#* �$#$ �*#*6������1�������& )#' )#� )#� �#� �#� �'#'7��� ��� ���& ��#, ��#� ��#* ��#$ ��#� ��#�:��� �����%8� )'�#) )'�#, )'�#� ��)#* �,�#, ���#)8�����:����& �)#* �$#� �$#' ,�#� ,�#� ��#)5������& �#�� �#�� �#�� �#�� �#�� �#),;��������� �#�� �#�� �#�� �#�� �#�� �#��

Page 15: Climate change and hydropower production in the Swiss Alps ...Sciences Discussions, European Geosciences Union, 2007, 11 (3), pp.1191-1205. hal-00305661 ˘ˇˆ ˘ˇˇ˙ ˝˝˝ ˛˚

��������������������������������� ��� �������

���

����� �"������������(��������*�����/������'���+���.���������*�����(+�����.��.�+�����������(������*��������������������� ����#����� �����(� ��� ���� ���#���� ������ ���� (��8#�������(���'���*�����+���������#��K��������������*����(�������*�#����������������(������*���#������������������*��.�����(���.��������.����������(������+��.��(�����.���������..���������*��'���

"������#�������������������/������#��������*�(�������*��#(+������ ��� /�� ���� ��� #���� ��� ���*����(� ���(��+��A����������(��������*��/��(�����(��*�+��//�������������.#�������*�'���/��7�*�������=+������������������*����� �����*� ����������+�� ����'��� .��(� ��� ��*�������(���(�������������*��������(��������*���.����*����� ���� �����/���$����� ���� ��� ��#����� �����+����� ���(>�(#(� (�#��� �.� �������.��� %������*�� �#�������'��/��������������.����(���(�������*��7�����������������������������������(+����������������*���.�+����/��.#�#������(�����'��#������� �������'�����#..��������� ��*���*���.�+�����������(����'��#�����������/���(����*.#���'����*�������.����������(���������������(������*���$��(���� �(+�����������#�������.� ����� ��#���� ����+��������.�����>���.��(�����.������>���(���'�#���.�����*��/��(��� ��(��*� +��//������ ������/#������ ��D� ���� �� �����(+���� ����2��� ������������ *��/��(�����(��*������'�����*��'���(+�����������+�����+���#�����K�����������*����� ���(��� ���+����� ��� � *��/��(��� ��(��*��'��'���+����������#�������������.������(�������������#�����������������*��/��(�����(��*������.�

$��� ��..������ (�������*� #������������ ����#���� ��� ���(��������*���'��/�����������/�����������.�������*�����������D� ���� #������ A#�*��� ���(� ��� /�� �(+������ .��� ������� ��#��� +��������� ��� ��������� ��� ��� �������.��%������*�� �>���� ��� ����#��� ���(� ��� ���� ��#���� �(�+�����������(+��������#������.�(�������*�#����������������%�����������������������������������*����(���������#��(���.���������.� �����'+�����+������� ���#����/�� ������'������*���"��������������������������*����������.���������(+������(���������/���������*��������(��������������#���+��������������*�������'�����(�������*�#����������1��+����#����.#���������%�(�����#�������+��������������.'��/����������>���(����������������.���/��������������(��(������ ��� ���� �������*����(������$��� ���(��� ���*��(+��� ������� ��#��� ���� /���.��� *������ .��(� .#������'�#������.�������#���'��/������.���������������+������.����>(+���/���������++��+������������*��������

"��������(+������(�������*�#�������������#��������.��(���������+�#���������*����(������9�� �������� �����*�(�#�����#�� ����(����� ��� ���� ����� .��� #�������������(�����+��'����������#����.��+���������/����(�����

1����������.����(������*���(+�����#����������'�������+��/��(��.��>��+��������.�����/�����(�����/�����������(��� �.� '�������� ��� ��� /�� ���.��������$���� *�����+��/��(� ��#��� /�� ++������� /�� � (����� ���#��#��#������������������#�������������+������������ ���.����� ���� ����<�� ��� .#������ ��'���+��� ��� ���.��� �������4#������ �������� ����� ���� ��� ����#��� �#��� ���#��#��#������������8#������'�����������+������������(������*��(+����������������/�������

$���(�*�(���������(�+��.��(�������/����������.���.#�#������(������#��������#(��*�����������������(�����.� ���� �����(� ��(��� �������� 6� � 8#���� #�����������#(+������&��(������*�����#����(���.���������.���������������� ��(��� ��#��� (���.�� �����(� (�*�(�����(+�������� �(�� #������ �'�� ������ ��� �������(#�����#����������������������(������+���#������������*��=�/�����������K�7��������������$��� ����������������(�%�����������'������*����������������������������#��+������������(������������������.����.��/���������������.�����+���������#����1����#�����'����������/������������*�����(+�����������#���/������������.���..������(�*�(����+�����������*�����#���������+���������/��C��������������<���$���(�*�(����(�����#�����������������#�����8#������'�� ���.��� .���������"�� �����/���(��(���� ��(����+�����������������(��.�����(�*�(����(�������#��/����������/������#���*����������(�+����+�������.��������

"�� ���� ��(+���� +��������������2��� ������������#������������������ ���� (����� �������� ��� �����+����+���#������������������(�������+���������03���(+��������������������+�������;�'���������*������������������������+�/����������������'��/�����������(����*�������������+����+���������� ��(+���#���� ������/����#(��� ���� �����������/���������������+���������������������-��#����.����A������������.�����(��������'+�����+�����������������+����+����������������#���*������(������+��������������(������*�����#����(���.��������.������'��/�������� +���#(/��� ���� �'��� (�������#���$��� ������� �.�����(������ ���(��� ���*�� ��������� ��#��� ���+� �������(����+������������������ ���#�������#�� ����+����/���������� ��� ����� ��.���� ����� ���� �����'����� ��� ��#�������.���� ��(+����� ���� �����#������ ��� ���(��� ���*��(+������������+�����+���#�������������"�+�������'���.#���������%�.��#���*�������/�������+����������������������������'��/�������.�(#���+������(������*��+���������������������#��������������+��/��(����

�������������$���� ���%� ��� +��� �.� ���� 7@=M� � #����/���7���D@����������� =��%� ���M#����/������ ��� #��+��� +��A����.#�����#���������@����*����'����(������� #����/��

Page 16: Climate change and hydropower production in the Swiss Alps ...Sciences Discussions, European Geosciences Union, 2007, 11 (3), pp.1191-1205. hal-00305661 ˘ˇˆ ˘ˇˇ˙ ˝˝˝ ˛˚

��������������� �� ����������� ������������������������������������������� ��� �������������������

���

9�'���+(���� +��*�((��� *���� �#(/��� ML��������������$��� �����+����.� �����+��A������� .#�����/�� ���4������5..����.����#��������� �����������������#(/�����������$��� #������ ���� ���%� ���� 4������:�������� ��:#'������.�������������*����������������������������'����:���� �����.�������(��������*������(���������

���������!�����������#����1���� ������#�&��'��������������$�*#A��������@#���������0#��:��������8#��5��������<#��5��������A#

����8���������8#��)��'#�@������� ���� ������� �������9��������� ���������8��B������� ��������������9#����� ��������������������B���#��)$4AB-./�#������$��,#)�*)�#1�#

A�������� 5#�� -������ A#�� %��������� �#�� .�������� %#�:��������!#�����0����"��������#��)���#�-������� ��������� �������������59��������������1����1��� ������������������ ����9� ����������������� �����������#���� ��(���������������)�

A������� 0#� ���� : ���� .#;#�� ���'#� )��$��� ���*���$� ����$��� ������������� ����� ���7��������!���������@��=���������#�)*���#

-����������=#5#��8���!#8#��6�����=#��.������������<#:#����:������� 0#=#�� )��'#�@��� ���� �� �� ������� ������ �� ����������� ����9����� ���� �� �� ����-�����0����� 1���#���� ��� ���� �� �� �� $$*�$�$�� ��B� ��#��)$4AB-./�#������$��'#�$�)�#��#

%�����-#7#� ����2��C�������A#A#�� ���'#� 5���������� ��������������������������� ��� ������ �������� ������#�/�B����� ���)��������� �� ��� ������� ���� ��*��#� A������ �7�# �0���������.�����DE#�$���$��#

?�������%#�:#�����8�����������?#A#8#��)��)#�5� ����1�����������A��"��%����������� ��� � ������� ������� �����#�&�+�����#�������)$��)'�#

?�������@#��5����������F#0#�����.� "��<#:#�����)#�0����1������������� ��������������1������ �����������9��������� �������������� �����������#�,� ���(�������(����������'�)�#

?�������� A#�� ��C������� !#� ���� A�������� @#!#�� )��*�#<��������������1�1�����������1����������������� ������ ������ ���� �� ������� ��1��������9������� ���� �� ������ ����������������#�+�������)�� ���� ���������������*����'#

?��������A#��������=#����C�������!#��A������E#��5 �������A#����������!#��)��*1#�! ������������1���9���������� ������ �� ���������� ��� ������� ������ ���� �� �����B����� ���������������������"������#�+�������)�� ���� ������������)�*��))�#

E� C�����%#� ����:������� 7#�� ����#������-���� ������� ����������� �� ��������� ��� � ������� �� ����������B� �������������������#�&��+�����������������,#

.� "��<#:#�����%���9�����F#5#��7�# ������#���� �������� ����� ��������-� ��� ��������� ��� ����� /������������?������� 5����#D���������:����-��1�������DE#��$���#

����"����#!#�����A������7#!#�����*#�-������� ���������� ������������1��������������� ��� ������������ ���#�+�������������&#�����������*�#

=����F#7#�����5�� �������F#6#����*�#�0�������9���� ������������ � �����������#�:����/������ ���������� ����#�&��+�����������)�)�)��#

:������ F#@#��8���!#8#�� ?�������!#2#�� :������� 0#=#� ���.������������<#:#��)��'#�������������������� ���� ������� �����������9��������� ��������-���1���������1���#����� ������������)$$�),�����B���#��)$4AB-./�#������$��'#���,'#��#

01�����:#F#�����*#�-������� ���������������9������������#.� ��&������ ��#��������$����#

5 ��������A#��)��,#�G������� ������������������ ������������ ������� ���������� ����������9��������� ��B������ ����������� �������������9������� ����������������59��!��#< �����@�����7 ���:���� ���3���2H�H��������.�������.�������� 59��C������#� )��� ��#� � ����B44��1����#����# �4������������$)),#

5 ��������A#��?��������A#�����������!#��)��'#�/������� ���1�������������� �������B��������������1I� ������������������������ ��� ���������� ��������� ��� ����� �� ����������������#� /�B�+��������/�������������0��� ���� ���� ����� �� �����A������?������ ���5 ������.���#�$�)�$*�#

5 �������� A#��?�������� A#��=��������#� ���������!#�� )��,#�! � ������� ��� ��������� �������� ��� ������������� �� �����#�+�������)�� ���� ������*����,����#

5 �������� A#�� A����� @����1��� <#� ���� �����!#�� ���� ��� #G������������������ ��������������������������������+���������1����#�&��+������

5��1�������#6#��6���<�������8#:#!#�����A��������@#!#��)��$#!����� ��������� �������� ���� ������0���������� ������� ������������������������������������ �������#����� �(��������))$�)'�#

5������ ���#��8������������0#�����.��1��������-#�����)#�1 �����������2�����������������5���� ��?������3������%H���3��=��������5?%= ��A�����59��C������#

59�� 2�������;��� �� ��� 7������� )��$#� � � �� �2��� ������� ���34��� ���� 4��!!�*�A�����59��C������#

59�@������*#�5��� ���6� ��������$������-� 7�������8�0����8�1�����59��C������#

8���9����0#��)���#���������� ������������� ���� ���� ������ ������ �� ���� %������<�+�� �� �������� ��� ���� �����59��C������#�&���� ��.�� ��,� ���)��������������#�������*����,#

8�������@#�#.#�����0������5#-#A#��)���#�/���������������������I� ���������1��������9������#�������������',��','#