Assessing the geomorphic response and sensitivity of a Himalayan river to climate change and anthropogenic pressures Évaluation de la réponse géomorphologique et de la sensibilité d'une rivière himalayenne au changement climatique et aux pressions anthropiques
Résumé
Understanding river response to external controls and its geomorphic sensitivity is critical for planning sustainable management strategies. The Yamuna River with 1,376 km length and 366,223 km² basin area is a key Himalayan river supporting 341,628 number of people for their agriculture, industry, and urban needs. This study integrates geomorphic characterization, stream power analysis, hydrological modeling, and remote sensing to assess its response to projected climate scenarios and anthropogenic influences. Geomorphic analysis was carried out using the River Styles framework and segmentation analysis of river channel using the Fluvial Corridor Toolkit. Geomorphic attributes for River Styles were analyzed across spatial scales and were used to classify the river system in thirteen different geomorphic classes. Stream power distributions were derived from historical hydrological records and DEM derived longitudinal profile. Future hydrological scenarios were simulated via the Variable Infiltration Capacity (VIC) semi-distributed hydrological model driven by INM-CM5-0 and MIROC6 climate models. Results reveal spatial variability in climate change impacts, classifying river reaches into sensitive and resilient zones. Reach-scale sensitivity map of the Yamuna River system will provide a fundamental dataset to priorities the stream management efforts. Further, 460 km long channel reach from mountain front to downstream of Delhi megacity was analysed with high-resolution (500 m) segmentation of the river using the Fluvial Corridor Toolkit to understand anthropogenic impacts on river channel. Key geomorphic parameters including channel width, braiding index, water width, and vegetation width were quantified for each segment. Results highlight extensive human-induced modifications. Anthropogenic influences, particularly in the alluvial reaches, have surpassed climatic and geological controls, driving geomorphic transformations. Notably, sand mining, dam construction, and encroachment in the Delhi megacity urban corridor have disrupted natural fluvial dynamics. This multi-scale multidisciplinary study highlights the integration of climate, and anthropogenic drivers that shape Yamuna’s contemporary morphology and its future trajectory. The results provide new insight for integrated, multi-scale management strategies. Synthesizing climate projections, hydrological simulations, and geomorphic analyses provide a comprehensive assessment of evolving fluvial dynamics, advocating for proactive interventions to mitigate human-induced disturbances and preserve riverine functionality under escalating environmental pressures.
Comprendre la réponse des rivières aux influences externes et leur sensibilité géomorphologique est essentiel à la planification de stratégies de gestion durable. La rivière Yamuna, avec ses 1 376 km de longueur et son bassin hydrographique de 366 223 km², est un fleuve himalayen essentiel qui alimente 341 628 personnes pour leurs besoins agricoles, industriels et urbains. Cette étude intègre la caractérisation géomorphologique, l'analyse de la puissance des cours d'eau, la modélisation hydrologique et la télédétection afin d'évaluer sa réponse aux scénarios climatiques projetés et aux influences anthropiques. L'analyse géomorphologique a été réalisée à l'aide du cadre « River Styles » et l'analyse de segmentation du lit fluvial à l'aide de la boîte à outils Fluvial Corridor. Les attributs géomorphologiques des « River Styles » ont été analysés à différentes échelles spatiales et ont permis de classer le système fluvial en treize classes géomorphologiques différentes. Les distributions de la puissance des cours d'eau ont été dérivées des relevés hydrologiques historiques et du profil longitudinal dérivé du MNE. Les scénarios hydrologiques futurs ont été simulés via le modèle hydrologique semi-distribué à capacité d'infiltration variable (VIC), piloté par les modèles climatiques INM-CM5-0 et MIROC6. Les résultats révèlent une variabilité spatiale des impacts du changement climatique, classant les tronçons fluviaux en zones sensibles et résilientes. La carte de sensibilité à l'échelle du tronçon du système fluvial de la Yamuna fournira un ensemble de données fondamentales pour prioriser les efforts de gestion des cours d'eau. De plus, un tronçon de 460 km de long, du front de montagne jusqu'en aval de la mégapole de Delhi, a été analysé grâce à une segmentation haute résolution (500 m) du fleuve à l'aide de la boîte à outils du corridor fluvial afin de comprendre les impacts anthropiques sur le chenal fluvial. Les principaux paramètres géomorphologiques, notamment la largeur du chenal, l'indice de tressage, la largeur de l'eau et la largeur de la végétation, ont été quantifiés pour chaque segment. Les résultats mettent en évidence d'importantes modifications d'origine humaine. Les influences anthropiques, en particulier dans les tronçons alluviaux, ont dépassé les contrôles climatiques et géologiques, entraînant des transformations géomorphologiques. L'extraction de sable, la construction de barrages et l'empiètement dans le corridor urbain de la mégapole de Delhi ont notamment perturbé la dynamique fluviale naturelle. Cette étude multidisciplinaire à plusieurs échelles met en évidence l'intégration des facteurs climatiques et anthropiques qui façonnent la morphologie contemporaine de la Yamuna et sa trajectoire future. Les résultats apportent de nouvelles perspectives pour des stratégies de gestion intégrées et multi-échelles. La synthèse des projections climatiques, des simulations hydrologiques et des analyses géomorphologiques fournit une évaluation complète de l'évolution de la dynamique fluviale, plaidant en faveur d'interventions proactives pour atténuer les perturbations d'origine humaine et préserver la fonctionnalité des cours d'eau face à des pressions environnementales croissantes.
Mots clés
Domaines
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