Foto: Eva Skarbøvik Klima og vannmodellering - hva med Agder? Øyvind Kaste 28.11.13 1
Typiske vannforekomster i Agder Større elver Forsuring Regulering Krypsiv Lokal forurensning Kystnære vassdrag Landbruk Byer / tettsteder Industri Inngrep/forurensning Fjorder/kystområder Påvirket av elvene Direkte utslipp, inngrep Lokal forurensning, økosystemendringer Øyvind Kaste 28.11.13 2
Dagens situasjon Klimaet allerede i endring, men større endringer er i vente! (IPCC AR5) Mange vannforekomster tilfredsstiller ikke vanndirektivets krav til god økologisk status og det må gjennomføres tiltak Fremtidige klimaendringer kan øke tiltaksbehovet Øyvind Kaste 28.11.13 3
Elvene Trender siden 199: Mindre surt, men vannet er blitt brunere Foto: F. Kroglund Reduserte næringssalttilførsler, men mer organisk materiale Økt begroing og påvekst i flere vassdrag, problemvekst av krypsiv Mer flom og endret sesongmønster Store episodiske tilførsler (organisk stoff, partikler, næringsstoffer) Kilder: Sur nedbør overvåkingen, Elvetilførselsprogrammet
Kyst- og byvassdrag Trender? Utsatt for mange trusler Stort biologisk mangfold Stor brukspotensial / landskapsmessig verdi Klimautsatt: Tørke Høy sommertemperatur Flom, erosjon, ras Overløp fra kloakkløp Fremmede arter Foto. UniMiljø
Kystsonen Store økosystem-endringer siste 1- år Tareskog byttet ut med begroingssamfunn over store områder Nedslamming, endrede lysforhold (brunere vann) Leveområder for bunndyr og fisk i sterk endring Sterk nedgang i kystnære fiskebestander Foto: NIVA/HI Kilder: Kystovervåkingen, Sukkertareovervåkingen, Dupont & Aksnes, i trykk HI / Havforskningsrapporten 13
Klimaeffekter på natur og samfunn En kompleks sammenheng mellom direkte og indirekte faktorer Endret temperatur, nedbør, vind Endret hydrologi (vannføring/flom, snøforhold) Effekter på naturen (erosjon, skred, havnivå) Effekter på vannfysikk, -kjemi og -biologi Effekter på samfunn, økosystemtjenester Øyvind Kaste 28.11.13 7
Mulige konsekvenser for vannmiljøet Både ekstreme episoder og endringer i middeltilstanden vil kunne medføre en tilleggsbelastning i forhold til kjente miljøbelastninger Kan få økosystemer til å krysse terskler eller vippepunkter som skaper midlertidig ubalanse evt. irreversible endringer (etablering av ny likevekt) Resultat: Endret naturtilstand Kan medføre øke tiltaksbehov og kostnader for å oppnå god tilstand jf Vanndirektivet 8
Modeller som verktøy for å analysere komplekse sammenhenger Systematiserer tilgjengelig informasjon og kunnskap (konseptualisering) Kunnskap om dagens dose/respons sammenhenger kan brukes til framskrivninger? Dagens klima Øyvind Kaste 28.11.13 9
Noen modeller i bruk ved NIVA Elver: PERSiST: Hydrologi INCA: Nitrogen, fosfor, partikler, organisk karbon Innsjø: MyLake (1-D): Fosfor, klorofyll a, cyanobakterier. GEMSS (3-D): spredning av utslipp, inkl kolibakterier Fjord: GEMSS: Temperatur, salinitet, strøm, oppløste stoffer ROMS/Oxydep: Fjord/havmodell Øyvind Kaste 28.11.13 1
Eksempel på modelloppsett for et elv/innsjø-system PERSiST (hydrologi) INCA-P (vannmengde, -kvalitet) MyLake (innsjøfysikk, vannkvalitet) Nedbørfelt/elv: En hydrologisk modell (PERSiST) simulerer snøforhold, jordfuktighet og vannføring Nedbørfelt/elv: En vannkvalitetsmodell (INCA-P) simulerer transport av partikler, løst PO4, part-p og tot-p i elva Innsjø: Modellen MyLake simulerer isforhold, vertikal fordeling av temperatur, lys, næringssalter og klorofyll a. Scenarier: Bruker modellkjeden til å simulere ulike scenarier for endring i klima, arealbruk og tiltaksregimer 11
PERSiST Kalibrering av vannføring, Hobølelva Stream flow (m 3 s -1 ) 6 Persist 4 obs sim 1996 1997 1998 1999 1 R2 INCA-P =.87, Nash-Sutcliffe =.87 flow (m 3 s -1 ) 6 4 12
P (ug L-1) P (ug L-1) MyLake Kalibrering 6 6 av vannkvalitet 8 8 1 1 i Vansjø 12 12 4 4 4 Chl-a Pdiss TP 6 8 1 12 6 6 8 8 1 1 12 12 4 Chl-a 4 PP 6 8 1 12 6 8 1 12 4 4 PP Pdiss 13
Kombinerte scenarier («storylines») Arealbruk / forvaltning: - Skog vs jordbruk - Gras vs. korn/grønnsak - Gjødsling - Kloakkrensing Klimaforhold: uten klimaendringer 1 vassdraget i fokus med klimaendringer 2 i dag uten klimaendringer 3 økonomisk fokus med klimaendringer 4 14
PO4 ( g L-1) Chl ( g L-1) TP ( g L-1) 4 Klorofyll a scenarier (døgnverdier) 3 32 35 37 4 42 45 47 5 52 55 Simulation date 5 4 3 1 3 32 35 37 4 42 45 47 5 52 55 Simulation date 5 4 3 Median Chl Vanemfjorden Median PO4 Vanemfjorden Storyine 1 Storyline 4 Reference Storyline 4 (Worst case) (Referanse) 1 (Best case) 1 15
Chl ( g L -1 ) 4 3 1 4 3 1 Storemfjorden Referanse Sesongvariasjon, klorofyll a Vanemfjorden DJF MAM JJA SON Best case (1) Worst case (4) DJF MAM JJA SON Seasonnal statistics DJF MAM JJA SON WFD status Dårlig Moderat God
Konklusjoner fra studien Arealbruksendringer og forvaltningspraksis har større innvirkning på vannkvalitet enn klimaendringer Vanskelig å nå miljømålet for Vanemfjorden (19 µg P/L) selv ved «best case» scenariet Modellen underestimerer trolig effekten av ekstrem nedbør på partikkeltransport og tot-p konsentrasjoner (f.eks. flommen i hadde effekter i mange år) Kilde: Couture et al. Environmental Science: Processes & Impacts (submitted) 17
Nytt EU-prosjekt i 14 MARS - Managing Aquatic ecosystems and water Resources under multiple Stress Otra er en av 16 europeiske case studies Modellering av kombinerte effekter av klimaendring, vannkraft og forsuring på viktige økosystemtjenester som laks og bleke Scenarier for fremtidig utvikling av de ulike stressfaktorene Eksempel på problemstillinger: Hvordan kan klimavannet forvaltes? Øyvind Kaste 28.11.13 18
Mulige effekter aktuelle tiltak Vannforekomster i regionen generelt robuste i forhold til klimaendringer Endringer i midlere klima kan gi endret naturtilstand Ekstreme episoder kan gi langvarige og noen ganger irreversible effekter Viktige fokusområder for lokal klimatilpasning Sikring av drikkevann (farge, patogener) Landbruket: Tiltak mot erosjon og stofftap ved ekstremnedbør Skogbruket: Mindre frost kan gi større kjøreskader Urbane områder: Bedre dimensjonering av avløpsanlegg, redusere flomoverløp, redusere andel fremmedvann i avløpsanlegg, fordrøyningstiltak for å dempe flommer Øyvind Kaste 28.11.13 19
Oppsummering Klimaendringer skaper usikkerhet i vannforvaltning / samfunnsplanlegging Kan bli vanskeligere å nå miljømålene i Vannforskriften Økt tiltaksbehov, vil kreve ekstra investeringer Stort kunnskapsbehov rundt effekter og tiltak Relativt stor forskningsaktivitet, men begrensede midler i forhold til mangfoldet av problemstillinger Behov for kombinert langtidsovervåking og tiltaksovervåking for å lære mer om vannforekomstenes respons på klimapåvirkning og tiltak
Takk for oppmerksomheten! 21