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Felix Portmann

• The Global Irrigation Model (GIM) is used within the framework of the global hydrological model WaterGAP to calculate monthly irrigation crop water use. Results on a 0.5 degrees grid include, consumption (ICU) and, via division by irrigation efficiencies, water withdrawal (IWU). The model distinguishes up to two cropping periods of rice and non-rice crops, each grown for 150 days, using a grid of area equipped for irrigation (AEI). Historical development of AEI and fraction of area actually irrigated (AAI) was previously considered via scaling of cell-specific results with country-specific factors for each year. In this study, GIM was adapted to use the new Historical Irrigation Data set (HID) with cell-specific AEI for 14 time slices between 1900 and 2005. AEI grids were temporally interpolated, and using the optional grid of AAI/AEI, results for years 1901-2014 were generated (runs "HID-ACT"). Thus, new installation or abandonment of irrigation infrastructure in new grid cells can be represented in a spatially explicit manner. For evaluated years 1910, 1960, 1995, and 2005, ICU from HID-ACT was superior to country-specific scaled results (run "HID-ACTHIST") in representing historical development of the spatial pattern. Compared to US state-level reference data, spatial patterns were better, while country totals were not always better. For calculating the cropping periods, 30-years climate means are needed, the choice of which is relevant. Four chosen periods before 1981-2010 all resulted in considerable, pertaining changes of ICU spatial pattern, and various percent changes in country totals. This might be because of already present climate change.
• Das globale Bewässerungsmodell GIM ("Global Irrigation Model") (Döll and Siebert, 2002) wird im Rahmen des globalen hydrologischen Modells WaterGAP (Müller Schmied et al., 2014) genutzt, um monatliche Werte des Bewässerungsbedarfs zu berechnen. Ergebnisse auf einem 0,5 Grad Gitter sind konsumtiver Bedarf (ICU) und, über die Division mit Bewässerungseffizienzen, Entnahmebedarf (IWU). GIM unterscheidet bis zu zwei Anbauperioden von Reis- und Nicht-Reis Kulturen von je 150 Tagen Dauer pro Jahr, unter Nutzung der für die Bewässerung ausgerüsteten Fläche (AEI), welche als Gitter vorliegt. Die historische Entwicklung der AEI und der tatsächlich bewässerten Fläche (AAI) wurde bislang über eine Skalierung der zellspezifischen Ergebnisse mit länderspezifischen Faktoren berücksichtigt. In der vorliegenden Arbeit wurde GIM erweitert zur Anwendung des neuen Historical Irrigation Data set (HID), der zellspezifische AEI für 14 Zeitscheiben zwischen 1900 und 2005 angibt. Durch eine Interpolation für die Jahre dazwischen können nun Zeitreihen von 1901-2014 berechnet werden. Optional kann ein Gitter des AAI-Anteils berücksichtig werden (Läufe "HID-ACT"). Hierdurch können die neu hinzugekommenen oder aufgelassenen Bewässerungsinfrastrukturen in weiteren Gitterzellen räumlich explizit berücksichtigt werden. Für die ausgewerteten Jahre 1910, 1960, 1995 und 2005 war das räumliche Muster des ICU von HID-ACT besser als jenes mit länderspezifischer Skalierung (Lauf "HID-ACTHIST"). Das galt auch für den Vergleich mit Summen der US-Bundesstaaten, wobei die Ländersumme nicht immer besser war. Für die Berechnung der Anbauperioden werden Klimamittelwerte benötigt, bei welcher die Wahl des Zeitraumes wichtig ist. Für vier ausgewählte Perioden vor 1981-2010 ergab sich ein deutliches und wiederkehrendes Muster räumlicher Abweichungen, eventuell bedingt durch eine schon vorhandene Klimaänderung.