Norges vassdrags- og energidirektorat
Klimaendringer og følger for hydrologiske forhold Stein Beldring HM
Resultater fra prosjektene Climate and Energy (2004-2006) og Climate and Energy Systems (2007-2010): Bakgrunn Hva sier fremskrivningene? Hvilke endringer kan vi observere? En sammenlikning av fremskrivninger og observerte endringer Mulige virkninger for vannkraft 3
Utslipp av CO 2 og andre drivhusgasser har økt som følge av menneskelig aktivitet Konsentrasjonen av drivhusgasser påvirker atmosfærens evne til å absorbere langbølget stråling. Dette endrer strålingsbalansen og varmer den nedre delen av troposfæren Temperaturøkningen fører til en mer intens hydrologisk syklus, dvs. større fordampning og nedbør Klimaendringer påvirker middelverdi, variabilitet og ekstremer av hydrologiske prosesser, f.eks. snømagasin, grunnvann og avrenning Disse endringene vil påvirke: det naturlige miljøet CO 2 concentration Temperature change samfunnet (og kan være til ulempe eller fordel) 4
Det globale klimasystemet og frivhuseffekten Solstråling absorberes av jordas overflate og av atmosfæren Energi fra langbølget stråling fra jordoverflaten absorberes av atmosfæren Energi fra langbølget stråling fra atmosfæren absorberes av jordoverflaten Global middeltemperatur: -19 C uten naturlig drivhuseffekt, +14 C med naturlig drivhuseffekt 5 Source: IPCC
6
Impact scenarios RCM with impacts Delta Change Impact models Impact models emission scenarios GCMs: Hadley Echam Rossby Delta Change HBV model RegClim Data Adjustment HBV model Statistical Downscaling Delta Change Kilde: Rossby Centre, SMHI Impact models Impact models
To utslippscenarier for drivhusgasser: A2 (store utslipp) og B2 (mindre utslipp) To globale klimamodeller : Klimaendringer og hydrologi (1961-1990 sammenliknes med 2071-2100) Max Planck Institut für Meteorologie ECHAM4/OPYC3 Hadley Centre for Climate Prediction and Research HadAM3H To regionale klimamodeller: Rossby Centre RCAO (Döscher et al., 2002) RegClim HIRHAM (Bjørge et al., 2000) To metoder for å overføre resultat fra regionale klimamodeller til meteorologiske stasjoner: Delta change endring i månedsmiddel av nedbør og temperatur, endring i årsmiddel av fordampning overføres til observerte meteorologiske data og hydrologisk modell Empirisk korreksjon av resultat fra regionale klimamodeller Reproduserer middelverdi og standardavvik for månedsdata Hydrologisk Norges modell vassdrags- romlig fordelt og energidirektorat HBV-modell
Temperaturendring for Hadley A2 Fremtidig utslipp av drivhusgasser har betydning... Temperaturendring for Hadley B2 Stort utslipp (A2) Mindre utslipp (B2) Kilde: Rossby Centre, SMHI
Atmosfærisk sirkulasjon påvirker nedbør og vannføring Kilde: Tveito and Roald (2005) Echam-type Hadley-type
Regional modellering gir flere detaljer! Typisk regional modell Typisk global modell 50 km 200-300 km Kilde: Stein Beldring, NVE
Topografi representeres forskjellig i hydrologiske modeller og atmosfæremodeller Distributed HBV hydrological model 1 km 1 km 0 2256 m a.s.l. HIRHAM regional climate model 55 km 55 km 0 1281 m a.s.l 12 Kilde: met.no, NVE
m 3 /s Ukesmidler for vannføring fra Norge for 1961-1990 og 2071-2100 RegClim HIRHAM 30000 RegClim: Weekly mean discharge from landsurface of Norway 25000 20000 15000 10000 5000 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 week of year control Echam/ctr Echam/B2 Hadley/ctr Hadley/A2 Hadley/B2 Kilde: Stein Beldring, NVE
Endring i årlig avrenning (mm) Hadley/A2 Endring i årlig avrenning (mm) Hadley/B2 Endring i årlig avrenning (mm) Echam/A2 Endring i årlig avrenning (mm) Echam/B2 Kilde: Stein Beldring, NVE
Endring i vinteravrenning (mm) Hadley/B2 Endring i våravrenning (mm) Hadley/B2 Endring i sommeravrenning (mm) Hadley/B2 Endring i høstavrenning (mm) Hadley/B2 Kilde: Stein Beldring, NVE
Endring i vannføring som funksjon av høyde over havet for Viksvatn i Gaular: 1961-1990 og 2071-2100 16 Kilde: Stein Beldring, NVE
Endring i lengde av snøsesong Fra 1961-1990 til 2071-2100 Kilde: Stein Beldring, NVE
Endring i middelflom (gjennomsnitt av største flom hvert år i hver periode) fra 1961-1990 til 2071-2100 - 10% - 53% - 69% 37% 29% 13% 27% 19% 11% 0% - 31% - 39% XX % - Forventet endring XX % - Variasjonsbredde (5 til 95 persentil) GCM Downscaling Nedskalering Emission Utslipp sce HBV-modell paramete Kilde: Deborah Lawrence, NVE
Endring i vannføring som følge av klimaendringer Økning i årlig vannføring: Størst økning i vestlige og nordlige områder for ECHAM-scenarier. Mindre endring for Hadley-scenarier med reduksjon i noen områder. Endringer for sesonger varierer: Større vannføring vinter, vår og høst. Redusert vannføring om sommeren. Variasjonene vil være like store som i dag. Både våte og tørre år vil forekomme.
Andre effekter av klimaendringer på hydrologi Snømagasinet og antall dager med snødekke vil generelt avta, maksimum snømagasin inntreffer tidligere. Men mer snø i fjellområder i første halvdel av det 21. århundre pga. større nedbør. Mot slutten av århundret mindre snø i fjellet pga høyere temperatur. Større regnflommer, mindre snøsmelteflommer, flere lokale flommer Reduksjon av markvanns- og grunnvannsmagasin om sommeren med økt sannsynlighet for tørke.
Observerte endringer (avvik fra 1961-1990) Temperatur (rød), nedbør (grønn), vannføring (blå) Göran Lindström, SMHI Göran Lindström, SMHI
Flow (m 3 s -1 ) Observerte endringer Ser på: Årsmiddelavløpet Midlere sesongavløp (vinter: desember-februar, sommer: juni-august) Flom: tidspunkt og størrelse for vårflom og høstflom Sommertørke: for eksempel varigheten av vannføring under en bestemt verdi Q d 1 d 2 d 3 d 4 Norges vassdrags- 0 og energidirektorat v 1 v 2 Q min v 3 v 4 Time (days)
Resultatat: Årsavløp 1920-2002 1941-2002 1961-2000 Kilde: NVE
Trender i avrenning for perioden 1941-2002 for vinter (des, jan, feb) og sommer (jun, jul, aug) Prosentvis endring i avrenning fra 1961-1990 til 2071-2100 for vinter (des, jan, feb) og sommer (jun, jul, aug) Stein Beldring, NVE
Resultat: Vårflom Tidspunkt Maks. vannføring Kilde: NVE 1920-2002 1941-2002 1961-2000
Resultat: Høstflom Tidspunkt Maks. vannføring Kilde: NVE 1920-2002 1941-2002 1961-2000
Resultat: Varighet av tørke 1920-2002 1941-2002 1961-2000 Kilde: NVE
Konklusjoner I Generelt: De fleste stasjonene har ikke trend MEN Klare mønstre funnet for alle perioder Mer enn 5% signifikante trender (bortsett fra høst inkludert høstflommer) År: Store områder med økt avløp i periodene 1941-2002 og 1961-2000 IKKE 1920-2002 fordi våte år 20-tallet årsavløp kontrolleres av nedbør Ingen regioner med redusert avløp
Konklusjoner II Sesong: Økt vinter og våravløp i alle perioder Negativ trend i sommeravløpet, 1920-2002 Ingen trend om høsten Sesongavløpet styres i hovedsak av temperaturen Flom: Ingen klare mønstre for flomtopp eller tidspunkt for høstflom Tidiligere vårflom Sommertørke: Større sommertørker på Sørøstlandet Norge for alle perioder, ingen klare mønstre i resten av Norden
Sammenlikning med fremskrivninger Göran Lindström, SMHI
Ser vi en effekt av menneskeskapte klimaendringer i våre vassdrag? Sammenlikning av trender og fremskrivninger i Norge LIKHETER Økt avløp om vinteren og våren. Mer alvorlige sommertørker, tidligere snøsmelting. Endringer hovedsaklig forårsaket av økt temperatur. FORSKJELLER Trender I årsavløp avhenger av perioden som analyseres, ingen trend om høsten, ingen klare mønstre for flomtopp. Endringer hovedsaklig forårsaket av endringer I nedbør. Hydrologien i Norge har endret seg som en følge av økt temperatur!
Hydrologiske effekter av klimaendringer - energiproduksjon Kilde: Doorman, Mo og Grinden, Sintef
Hydrologiske effekter av klimaendringer - energiproduksjon Kilde: Doorman, Mo og Grinden, Sintef
Hydrologiske effekter av klimaendringer - energiproduksjon Kilde: Doorman, Mo og Grinden, Sintef
Til slutt: Vi ser at temperaturen har økt og at det har en virkning på hydrologien i Norge. Ulike hydroklimatologiske fremskrivninger peker i samme retning Selv om usikkerheten er stor, vet vi nok til å starte en tilpasning til de klimaendringene som kommer