Modeller som brukes i Norge på overordnet nivå (vassdragsnivå)

Transkript

1 Modeller som brukes i Norge på overordnet nivå (vassdragsnivå) TEOTIL, INCA muligheter og begrensninger Øyvind Kaste og John-Rune Selvik, NIVA 1

2 To eksempler på modeller i operativ bruk Overordnet karakterisering av modellene Potensielle bruksområder Enkel teknisk beskrivelse / eksempler Oppsummering og noen tanker om bruk av modellene i vanndirektiv-sammenheng 2

3 Noen karakteristika ved modellene TEOTIL Koeffisient-basert Kildefordeling (N&P) Tilførselsberegning (N&P) INCA (N, P) Prosess-orientert Integrert nedbørfelt-elv/innsjø Konsentrasjoner / transport 3

4 År Måned Døgn Økende kompleksitet INCA TEOTIL Registerdata Empirisk Prosessbasert 4

5 Enkel eller kompleks tilnærming? Enkel Enkelt å gjennomføre Data lett tilgjengelig Baseres på standard-tall, begrenset med innebygde prosesser Begrensninger i kobling mellom tiltak og respons Kompleks Tar lang tid å sette opp Datakrevende Beskriver prosesser Kobling mellom tiltak og respons (effekt)

6 Teotil NIVAs «enkle» Befolkning Industri Jordbruk Fiskeoppdrett Natur/bakgrunnsavrenning

7 Nasjonalt verktøy Årlig oppdrag for KLIF siden : Endringer i tilførsler av Nitrogen og Fosfor til Nordsjøen (50% reduksjonsmålet) 2011: Hele landet, ulike kystavsnitt (RIDelvetilførselsprogrammet), Vanndirektivet

8 Beregningsmetode / dataleverandører Arealtilførsler: Avrenningskoeffisienter: naturlig bakgrunn (NIVA), jordbruk (Bioforsk) Jordbruk, punktkilder: Koeffisient relatert til jordbruksareal Befolkning, spredt og tett bosetning: Spredt avløp som punkter pr. kommune Utslipp fra avløpsanlegg (SSB/Kostra). Industri/punktkilder: Tilførsler per bedrift (Klif) Akvakultur: Utslipp beregnet fra prod.data for hvert anlegg (FiDir/ALTINN). Retensjon i innsjøer: Basert på teoretisk oppholdstid

9 Byggeklosser Statistikkområder - ca Regine områder - ca Alle kilde-data og arealer må tilordnes byggeklossene

10 Det er mulig å bruke data fra modellen til aggregering av tilførsler på ulike nivå Til hav Vassdragsområder 247 til hav, 14 til naboland Vannregioner Vannområder Oppstrøms et gitt punkt Etter behov

11 Eksempel fra Glomma Relevant for tiltaksplan-arbeidet

12 Byggeklossene 1. Aggregering fra reginefelt for hele Glomma 2. Spesialstudium - Hunselva/Lena. Konstruerte små delnedbørfelt «elvestrengelementer» Alle byggeklosser drenerer til hverandre

13 Beregne transporter Aggregering nedstrøms Summere stofftransport Total og kildefordelt Bidrag fra de ulike del-nedbørfelt %-andel som når kysten Hvor bør tiltak fokuseres?

14 Teoretisk vannkvalitet Meget god God Mindre god Dårlig Meget dårlig Vannkvalitet utifra kildedata og lokal vannføring Glomma viser bedre kvalitet enn sidebekker / elver skulle tilsi

15 Hunselva/Lena Klassifisere vannstrengen Klassifisere del-nedbørfeltene Meget god God Mindre god Dårlig Meget dårlig

16 Hva har vi oppnådd med «enkel tilnærming»? Etablert et enkelt forurensningsregnskap Brukt data som er lett tilgjengelig Begrenset ressursinnsats God oversikt over de viktigste kildene og lokalisering Godt utgangspunkt for å tenke tiltaksplaner og lage scenarier for dette For bedre kobling mellom tiltak og respons, samt vurdering av klimaeffekter: Mer kompliserte modeller nødvendig.

17 INCA-modellene Nitrogen (N), fosfor (P), karbon (C), suspenderte partikler (SPM) Utviklet ved Universitetet i Reading Koplet nedbørfelt- og elve-modell Del-nedbørfelt nivå Integrerer hydrologi, prosesser i jord/vann og simulerer konsentrasjoner og flukser av f.eks. N og P i vann Døgnbasert 17

18 Nedbørfelt-orientert 18

19 19

20 Dataflyt Output: N-flukser/konsentrasjoner Massebalanser INCA N-tilførsel Hydrologi N-prosesser Målte data vannføring NO3, NH4 Ekstern modell snøakkumulering -smelting Parametere N-tilførsel N-prosesser Markslagstyper Klima-data nedbør, temp, jordfukt, eff nedbør 20

21 Windows grensesnitt 21

22 Parametere vises på skjerm 22

23 Mange grafikk-muligheter 23

24 Prosess-data 24

25 Utskrift av resultater på fil 25

26 INCA-P Eksempel fra Morsavassdraget (Østfold) River Kråkstadelva Lake Sætertjern Lake Langen Lake Bindingsvn Lake Våg Lake Mjær River Hobølelva #* River Veidal River Mørkelva River Svinna Western basin #* Lake Vansjø Eastern basin Lake Sæbyvn Meters

27 Kalibrering inkl. usikkerhet 27

28 Modellkjøring Jostein Starrfelt

29 Eksempel på scenarier 29

30 Total P loss (kg/year) Fertilizer -50% AT to NoAT NoAt to AT 50% to forest 50% to grass Relative changes in total P loss (%) C. Farkas, upubl. data 30

31 Oppsummering Modeller hittil lite brukt i VD-arbeidet i Norge Kan redusere ressursbruk til overvåking, karakterisering og tiltaksutredninger Viktig med bevissthet rundt modellenes bruksområder og begrensninger/usikkerhet - feil bruk kan gi gale beslutninger Trengs investering for å endre modellene fra å være «akademiske verktøy» til å bli «forvaltningsverktøy» og «beslutningsstøtte-verktøy» 31

32 Takk for oppmerksomheten! 32