Norges hydrologiske stasjonsnett Ann-Live Øye Leine Elise Trondsen Lars-Evan Pettersson 48 2013 R A P P O R T
Norges hydrologiske stasjonsnett Norges vassdrags- og energidirektorat 2013
Rapport nr. 48 Norges hydrologiske stasjonsnett Utgitt av: Forfattere: Norges vassdrags- og energidirektorat Ann-Live Øye Leine, Elise Trondsen, Lars-Evan Pettersson Trykk: NVEs hustrykkeri Opplag: 70 Forsidefoto: 2.479 Li Bru under flommen mai 2013. Fotograf: Rolf Olstad. ISBN: 978-82-410-0915-0 ISSN: 1501-2832 Sammendrag: En ny gjennomgang av det norske hydrologiske stasjonsnettet er gjort i 2012/2013, og denne rapporten skal være et arbeidsverktøy for drift og utvikling av det hydrologiske stasjonsnettet frem mot 2020. Rapporten inkluderer alle parametre som NVE måler og henter innspill fra både interne og eksterne brukere. Emneord: Stasjonsnett, hydrologi Norges vassdrags- og energidirektorat Middelthunsgate 29 Postboks 5091 Majorstua 0301 OSLO Telefon: 22 95 95 95 Telefaks: 22 95 90 00 Internett: www.nve.no Juni 2013
Innhold Forord... 4 Sammendrag... 5 1. Bakgrunn... 8 2. Mål og omfang... 10 3. Norges hydrologiske stasjonsnett og den hydrologiske databasen... 11 3.1 Hydrologisk stasjonsnett... 11 3.2 Hydrologisk database... 13 3.3 Nye visningsverktøy for hydrologiske data... 14 3.4 Status per 2013 korte trekk... 14 3.4.1 Oppgraderinger i stasjonsnettet... 14 3.4.2 Nedleggelser i stasjonsnettet... 14 3.4.3 Budsjettutvikling... 15 4. Tilgrensende interne og eksterne prosjekter... 16 4.1 Interne prosjekter... 16 4.1.1 Stasjonsnett for skredvarsling... 16 4.1.2 egnet til overvåking av klimaendringer... 16 4.1.3 Utvalg av tilsigsserier til Samkjøringsmodellen... 16 4.1.4 Prioriterte målestasjoner for NVEs varslingstjeneste... 16 4.1.5 Vannstandsvarsling... 17 4.1.6 Totalavrenning til hav... 17 4.1.7 Avrenningskart og flomberegninger... 17 4.2 Eksterne prosjekter... 18 4.2.1 NIFS... 18 4.2.2 Basisovervåking i henhold til kravene i Vannforskriften... 18 5. Eksterne stasjonsnett... 19 5.1.1 Jord- og vannovervåking i landbruket JOVA... 19 5.1.2 Regulanter vannføring... 19 5.1.3 Andre eksterne aktører... 19 5.1.4 Relevante nordiske stasjonsnett vannføring.... 19 6. Metode... 21 6.1 Bakgrunn for analyseverktøy... 21 6.2 Tilrettelegging av data for stasjonsnettanalyse... 22 6.2.1 Datakvalitet fra eksisterende stasjoner... 22 6.2.2 Samvariasjon mellom stasjonene... 22 6.2.3 Databehov for alle områder... 23 6.3 Forutsetninger for STN-Analysen... 23 6.3.1 Områdetyper... 23 6.3.2 klasser... 23 6.3.3 Egnede dataserier... 24 6.4 Bruk av analyseverktøyet STN-Analyse... 25 6.4.1 Bruksområde... 26 6.4.2 Videreutvikling av verktøyet... 26 7. Gjennomgang av parametergrupper... 27 7.1 Vannføring... 27
7.1.1 Status... 27 7.1.2 Bruksområder... 28 7.1.3 Klassifisering... 28 7.1.4 Reguleringsgrad... 29 7.1.5 Behov... 29 7.1.5.1 STN-Analyse... 29 7.1.5.2 Resultater fra STN-Analysen... 31 7.1.5.3 Innhentet informasjon om brukerbehov... 33 7.1.6 Prioriterte nye stasjoner... 35 7.1.7 Forbedringer i eksisterende nett... 35 7.2 Vanntemperatur og is... 35 7.2.1 Status... 35 7.2.2 Bruksområder... 36 7.2.3 Behov... 36 7.2.4 Prioriterte nye stasjoner... 37 7.3 Sedimenttransport... 37 7.3.1 Status... 37 7.3.2 Bruksområder... 37 7.3.3 Behov... 38 7.3.4 Prioriterte nye stasjoner... 38 7.4 Bre... 38 7.4.1 Status... 38 7.4.2 Bruksområder... 38 7.4.3 Behov... 39 7.4.4 Prioriterte nye stasjoner... 39 7.5 Snø... 39 7.5.1 Status... 39 7.5.2 Bruksområder... 39 7.5.3 Behov... 40 7.5.4 Prioriterte nye stasjoner... 40 7.6 Markvann og grunnvann... 40 7.6.1 Status... 40 7.6.2 Bruksområder... 40 7.6.3 Behov... 41 7.6.4 Prioriterte nye stasjoner... 41 7.7 Urbanhydrologi... 42 7.7.1 Status... 42 7.7.2 Bruksområder... 42 7.7.3 Behov... 42 7.7.4 Prioriterte nye stasjoner... 42 7.8 Vannstand... 43 7.8.1 Status... 43 7.8.2 Bruksområder... 43 7.8.3 Behov... 43 7.8.4 Prioriterte nye stasjoner... 43 7.9 Andre behov... 44 7.9.1 Fjernmåling... 44 8. Stasjonsnettkostnader: Drift og etablering... 45 8.1 Etableringskostnader... 45 2
8.2 Driftkostnader... 46 8.3 Synergieffekter... 46 9. Resultat... 48 10. Anbefalinger / Konklusjon... 50 10.1 Tiltak og prosesser for utvidelse av stasjonsnettet... 50 10.1.1 Nedleggelse/ effektivisering av eget stasjonsnett... 50 10.1.2 Inngå samarbeid med andre offentlige etater... 51 10.1.3 Uregulerte restfelt... 51 10.1.4 Kombinerte dataserier... 52 10.1.5 Pålegg... 52 10.1.6 Frivilling datainnsending fra eksterne aktører... 52 10.1.7 Økonomi / finansiering... 53 10.2 Gjennomføring... 53 10.2.1 Etableringsanbefalinger for felthydrologer - vannføring... 53 10.2.2 Årlig stasjonsnettrapport alle parametre... 54 10.2.3 Stasjonsnettkoordinator... 54 10.2.4 Intern rapport etterspill fra stasjonsnettrapporten... 54 10.2.4.1 Kvalitetsløftet 3... 54 10.2.4.2 Reguleringsgrad... 54 10.2.4.3 Klassifisering... 54 10.2.4.4 Database for hydrologiske data... 54 10.2.4.5 Aktive stasjoner - kart og utlisting av aktive stasjoner.... 55 10.2.4.6 Pålegg... 55 10.2.4.7 Kartapplikasjonen STN-Analysen... 55 10.2.4.8 Brukertilbakemeldinger... 55 11. Oversikt over rapporter og annen info om Norges hydrologiske stasjonsnett... 56 12. Referanser... 57 13. Vedlegg... 59 3
Forord Hydrologisk avdelings siste fullstendige gjennomgang av stasjonsnettet ble gjort for ti år siden (Pettersson m. fl., 2003). Etter dette har NVE gjort analyser av stasjonsnettet og laget en strategi for stasjonsnettevaluering (Skaugen m.fl., 2010). Gjennom dette arbeidet ble det laget beskrivelser av nåværende og fremtidig databruk, et klassifiseringssystem for de hydrologiske dataseriene og det ble skissert en metode for automatisk analysering av målenettverk etter bestemte formål. Arbeidet med denne rapporten har bestått i å følge opp anbefalningene i Skaugen (2010), ferdigutvikle et verktøy for stasjonsnettanalyse og å komme med en konkret plan for drift og utvikling av det norske hydrologiske stasjonsnettet. Det er Hydrologisk avdelings ledergruppe som er bestiller av denne rapporten. Det har vært mange bidragsytere til arbeidet med rapporten. Først og fremst en stor takk til Nils Kristian Orthe (Seksjon for Hydro Informatikk), som har laget analyseverktøyet STN-analyse, og Astrid Voksø (Seksjon for Geoinformasjon), som har utviklet en metode for å få fram reguleringsgrad for alle stasjonsfelt og laget alle kartene som er brukt i denne rapporten. Det har ellers vært bidragsytere med fra alle seksjonene på Hydrologisk avdeling, fra samtlige av NVEs regionkontorer og fra flere seksjoner på Skred- og vassdragsavdelingen og fra Tilsyns- og beredskapsavdelingen og prosjektgruppa vil sende en stor takk til alle disse. Oslo, Juni 2013 Morten Johnsrud avdelingsdirektør 4
Sammendrag Det norske hydrologiske stasjonsnettverket er dyrt! Bare for å drifte nettverket går det med mer enn tretti årsverk. Å forsvare en ressursbruk i denne størrelsesorden krever at det med jevne mellomrom evalueres om dagens nettverk svarer til de behov man har, og om det er så nært optimalt som det kan være. Sist NVE gjennomgikk stasjonsnettet var i 2003 (Pettersson m.fl., 2003). En ny gjennomgang av stasjonsnettet er gjort i 2013 og denne rapporten skal være et arbeidsverktøy for drift og utvikling av det hydrologiske stasjonsnettet frem mot 2020. Rapporten inkluderer alle parametre som NVE måler 1 og henter innspill fra både interne og eksterne brukere. Vannføring er den parameteren NVE legger størst ressurser i å overvåke. Også i arbeidet med å evaluere stasjonsnettet og dets framtidige behov er vannføring mest vektlagt. Bare stasjoner i uregulerte nedbørfelt beskriver naturlige vannføringsforhold, og er dermed overførbare til andre uregulerte nedbørsfelt. De regulerte stasjonene er også viktige for hydrologiske vurderinger i de spesifikke vassdragene, men disse dataene gir liten informasjon om tilstanden utenfor akkurat det disse vassdragene. Analysen av stasjonsnettet er derfor bare gjort for uregulerte eller tilnærmet uregulerte stasjoner. Behovet for nye vannføringsstasjoner er identifisert i to steg: 1) STN analyse (Stasjonsnettanalyse) 2) Innhentet informasjon om brukerbehov Programmet STN-analyse er et nyutviklet verktøy basert på prinsipper fra metoden til Skaugen m. fl (2010). Verktøyet analyserer over- og underdekning av stasjoner i eksisterende nett opp mot World Meteorological Organization (WMO) sine anbefalinger for stasjonstetthet. Stasjonstettheten regnes ut automatisk innen ulike arealklasser og regioner, viser geografisk plassering og høydefordeling av stasjonene. STN-analysen er egnet til å sortere og systematisere det eksisterende stasjonsnett på en raskere og mer oversiktlig måte enn ved tidligere, manuelle gjennomganger. Verktøyet egner seg pr. i dag bare for vurdering av parameter vannføring. STN-analysen avslører en underdekning i Norge på 71 vannføringsstasjoner i forhold til WMO sine anbefalinger. 70 % av disse er i små felt. Parallelt med stasjonsnettanalysen er det utført en kartlegging av brukerbehovene i stasjonsnettet. På den måten vil behov som STN-analysen ikke har klart å fange opp bli avdekket, samtidig som man får verifisert resultatene fra analysen. Man får også tydeliggjort hvor behovet er størst og hjelp til å prioritere de mest nødvendige stasjonene. Brukernes tilbakemeldinger er tydelige, samstemte og i samsvar med resultatet fra stasjonsnettanalysen: samlokalisering med meteorologiske stasjoner og flere stasjoner i små felt aller helst i felt ned mot 10 km 2. Ved å kombinere resultatet fra stasjonsnettanalysen (71 nye stasjoner) med behov som er meldt inn fra brukerne er man oppe i et forslag på 129 stasjoner. Det er forsøkt så langt det lar seg gjøre - å samle flere behov i en og samme stasjon. 53 2 nye stasjoner utgjør listen over de høyest prioriterte vannføringsstasjonene frem mot 2020. 1 Vannføring, vannstand, sedimenttransport, markvann og grunnvann, bre, snø, vanntemperatur og is og urbanhydrologi. 2 Antall på 53 er satt ut fra maksimal utnyttelse av feltkapasitet på dagens felthydrologer. 5
For de øvrige parametergruppene (mark- og grunnvann, sedimenttransport, vannstand, urbanhydrologi, vanntemperatur og isdekke, bre og snø) er det NVEs ekspertgrupper for hvert fagområde som har stått for vurderingene av dagens nett og framtidige behov. På bakgrunn av de prioriterte listene fra hver parametergruppe er Alternativ 2 vedtatt som endelig plan for drift og utvikling av det hydrologiske stasjonsnettet frem mot 2020. Tabell 1: Total etableringskostnad frem t.o.m. 2020 og tilhørende økte årlige driftskostnader. Etableringskostnader (kr.) Driftskostnader (kr/år) Alternativ 1 - alle forslag 37.000.000 5.000.000 Alternativ 2 vedtatt 3 18.000.000 1.900.000 som varslingstjenestene har behov for, og stasjoner som kan dekke flere brukergruppers behov ble høyest prioritert. Alternativene inkluderer ikke utvidelse av stasjonsnettet på Svalbard, utvidelse av urbannettet og fremtidige satsninger som for eksempel vannstandsvarsling i påvente av avklaring i forhold til etatsansvars og omfang. Alternativ 2 oppfyller ikke WMOs anbefalinger for minimumstetthet for stasjoner. Følgende forutsetninger er lagt til grunn for det vedtatte alternativet: 1. Alle foreslåtte effektiviseringstiltak gjennomføres. 2. Tilgang på etableringsmidler opprettholdes: Tildelte midler i form av at Post 45 4 opprettholdes på minimum dagens nivå; 6 mill./år hvorav av ca. 3 mill./år bør gå til nyetableringer i stasjonsnettet for hele perioden fram til 2020. 3. Dagens personellnivå opprettholdes. 4. Tilgang på driftsmidler (varer og tjenester) økes moderat: Det er ikke dekning i dagens budsjett for utgifter knyttet til resing samt vedlikehold på stasjonene i forslaget. Det forutsettes at ca. 600.000kr i årlige driftskostnader i mot 2020 lar seg skaffe! Det er det siste punktet, fysiske driftsmidler, som er begrensende faktor for muligheten for utbygging. En realisering av den minst omfattende planen, Alternativ 2, vil kreve tilførte driftsmidler umiddelbart etter etableringsfase, og seinest i 2016. Driftskostnadene består av både arbeidskostnader og materielle utgifter. De årlige driftskostnadene for Alternativ 2 på 1 900 000 kr utgjør ca. 600 000 kr. i varer og tjenester i 2020. Forvaltningsbudsjettet for varer og tjenester for Hydrologisk avdeling er pr. 2013 presset og gikk i minus for 2012. I utgangspunket finnes det derfor ingen midler til drift av nye stasjoner. Dersom ingen effektiviseringstiltak blir gjennomført eller nye finansieringskilder kommer på banen, vil ingen av de foreslåtte stasjonene bli bygget. De viktigste foreslåtte tiltakene er 1) nedlegging/effektivisering av eget stasjonsnett, 2) inngå samarbeid med andre offentlige aktører 3) øke frivillig datainnsending fra eksterne aktører og 4) ikke minst; øke internt forvaltningsbudsjett. Prosjektgruppen kommer med en tydelig utbyggingsplan for å legge til rette for rask igangsettelse av det vedtatte forslaget. Arbeidet med prosjektet har tydeliggjort behovet for økt kommunikasjon mellom dataprodusenter og databrukere, og det er derfor laget en konkret etableringsinstruks for 3 Inkl. 53 vannføringsstasjoner og alle 1. prioriteringer til de andre parametergruppene. 4 Øremerkede midler for stasjonsoppgradering i NVEs tildeling gjennom statsbudsjettet. 6
felthydrologene for at man skal sikre at de stasjoner som blir opprettet, dekker det faktiske behovet som brukene har meldt. Prosjektgruppa mener videre at det er fornuftig og effektivt å evaluere stasjonsnettet kontinuerlig. Det anbefales at det leveres en årlig status på det hydrologiske stasjonsnettet, og at stasjonsnettet til enhver tid har en koordinator som sørger for at nye behov plukkes opp og at koordinerer en årlig revisjon av den prioriterte lista over anbefalte nyetableringer. 7
1. Bakgrunn NVE sitt hydrologiske stasjonsnett skal dekke alle deler av landfasen til det hydrologiske kretsløpet, altså veien vannet tar fra det faller ned på bakken og til det renner ut i sjøen. Datainnsamlingen skal være representativ for landets naturgitte hydrologiske forhold og den bruk vi gjør av våre vannressurser. Dette krever et omfattende stasjonsnett. I dag består stasjonsnettet av om lag 30 ulike hydrologiske parametre og har ca. 2000 aktive stasjoner. Drift av stasjonsnettet krever i dag mer enn tretti årsverk. Å forsvare en ressursbruk i denne størrelsesorden krever at det med jevne mellomrom evalueres om dagens nettverk svarer til de behov man har, og om det er så nært optimalt som det kan være, gitt dagens ressurstilgang. Seneste gjennomgang av stasjonsnettet ble gjort i 2003 (Pettersson m.fl, 2003), og det har siden den gang kommet til flere forhold som tilsier at Hydrologisk avdeling (H) bør utarbeide et nytt grunnlag for prioritering av stasjoner i stasjonsnettet. Behovet for en slik evaluering er bakgrunnen for denne rapporten. Rapportens føringer skal ligge til grunn for fremtidige prioriteringer innen drift og utvikling av det hydrologiske stasjonsnettet frem mot 2020, og den vedtatte planen skal dekke følgende behov i det nasjonale stasjonsnettet: Norges vannressurser løpende overvåking og oversikt over tilstand og endringer i Norges nasjonale vannresurser inklusive Svalbard. Klima observasjoner som overvåker langsiktige hydrologiske endringer forårsaket av endringer i klimaet. Flomvarsling flomvarslingens behov for sanntidsovervåking av vannføring, snøforhold, grunnvann og andre relevante parametre. EUs vanndirektiv hydrologisk basisovervåking som ivaretar overvåkingsgruppens anbefalinger. Skredvarsling overvåking av relevante parametre for varsling av snøskred og løsmasseskred. Mandat for driften av Norges hydrologiske stasjonsnett gis i statsbudsjettet hvert år og gjennom de årlige tildelingene til NVE. I Olje- og energidepartementets (OED) tildelningsbrev til NVE for 2013, faller stasjonsnettrapporten inn under følgende hoved- og delmål: Hovedmål 1: NVE skal sikre en helhetlig og miljøvennlig forvaltning av vassdragene. Delmål, NVE skal: ha god oversikt over fysiske påvirkninger, miljøforhold, brukerinteresser og virkninger av klimaendringer. utføre kontinuerlig overvåking og analyser knyttet til vannressursene i Norge, og gjøre hydrologiske data og analyseresultater lett tilgjengelig. 8
Hovedmål 3: NVE skal sikre effektiv produksjon, overføring, omsetning og bruk av energi. Delmål, NVE skal: arbeide for å styrke forsyningssikkerheten, overvåke og analysere den kortsiktige og langsiktige utviklingen i kraft- og effektbalanse. Videre skal NVE ha god oversikt over kraftsituasjonene i de ulike regioner i landet, og være forberedt på mulige knapphetssituasjoner og andre anstrengte kraftsituasjoner. Hovedmål 5: NVE skal bedre samfunnets evne til å håndtere flom- og skredrisiko. Delmål, NVE skal: ha god oversikt over flom- og skredfare i utsatte områder og bidra til at utbygging i fareområder unngås. Gjennom sikring, overvåking, varsling og kunnskapsformidling bidra til å redusere konsekvensene av flom- og skredhendelser. Opprinnelig arbeidsgruppe besto av Tharan Fergus (Seksjon for vannbalanse, HV, leder), Heidi Ryen (Seksjon for Hydrometri Datakvalitet, HHD, nestleder), Lars-Evan Pettersson (HV), Thomas Skaugen (Seksjon for bre, HB) og Heidi A. Grønsten (Seksjon for Miljøtilsyn, TBM). I november 2012 tok Ann-Live Øye Leine (HV) over som leder og Elise Trondsen (HHD) gikk inn som nestleder. Prosjektets styringsgruppe har bestått av Hervè Colleuille -leder (Seksjon for flom og jordskredfare, HF), Sverre Husebye (HV) og Morten Due (Seksjon for Hydrometri Teknisk, HHT). Mandatet for stasjonsnettprosjektet gjengis i sin helhet i et internt notat DL 201105996-2. 9
2. Mål og omfang Dette prosjektet har hatt som mål å vurdere dagens stasjonsnett, for alle de hydrologiske parametrene NVE har ansvar for, opp mot brukernes behov for data fra stasjonsnettet og på det grunnlaget prioritere utvalgte stasjoner man ønsker å etablere innen 2020. Siste fullstendige gjennomgang av stasjonsnettet ble gjort for ti år siden (Pettersson m. fl., 2003). I 2010 kom Skaugen m.fl. (2010) med et forslag til skisse på en metode for automatisk stasjonsnettanalyse. En stor del av arbeidet i dette prosjektet har vært å ta steget fra skisse til et fungerende verktøy for stasjonsnettanalyse. Det nyutviklede kartverktøyet gjør det enklere å se på stasjonsnettgjennomgang som en mer kontinuerlig øvelse, og gjør det mulig å kunne tallfeste eventuell forbedring i forhold til stasjonsdekningen ved senere gjennomganger. Den store interessen blant brukere viser at Hydrologisk avdeling er tjent med hyppigere stasjonsnettevalueringer. I løpet av prosjektperioden har det vist seg at den eneste parameteren som analyseverktøyet er nødvendig eller egnet for, er vannføring. De øvrige parametrene har enten for små nett til at det er behov for verktøyet, eller at parameterens karakter er av en sånn art at verktøyets prinsipp om at stasjoner bør spres jevnt ut over ikke kan brukes. Alle de ulike parametergruppenes 5 stasjonsnett gjennomgås, behov kartlegges og ender opp i en liste over priorterte stasjoner fram mot 2020. For vannføring, som er den parameteren som Hydrologisk avdeling legger ned mest ressurser i å overvåke, har det blitt gjort en noe grundigere kartlegging av mangler i det eksisterende nettet ved hjelp av det nyutviklede verktøyet for stasjonsnettanalyse. Både interne og eksterne brukere har fått komme med innspill før endelig liste over prioriterte stasjoner er fastsatt. Prosjektgruppen mener en utbyggingsplan er lite verdt om man ikke har en plan for gjennomføring. Det er også viktig å kjenne sine økonomiske begrensinger, og samtidig sette mål en kan strekke seg etter. Prosjektgruppen har derfor, med tillatelse fra ledergruppen, gjort grundige vurderinger av tilgjengelige ressurser og vist det økonomiske omfanget av to alternativ med ulike utbyggingsomfang. Det vedtatte alternativet medfører at det settes i verk tiltak umiddelbart for at det skal være realistisk å dekke noen av de behovene brukerne har innen 2020. Rapporten viser hvilke tiltak man forutsetter at blir gjort i eget nett, og kommer med anbefalinger på hvilke prosesser det er smart å gå i gang med. Dette for å sikre at gjennomføring blir igangsatt og at de stasjoner som blir opprettet faktisk dekker de behov som brukerne har meldt. Hydrologisk avdeling har under prosjektperioden bestemt at planen ikke skal inkludere utvidelse av stasjonsnettet på Svalbard i påvente av Olje- og energidepartementet (OED) sin vurdering av hvorvidt varsling av flom og skred skal utvides til å omfatte Svalbard. Også for urbanhydrologiske stasjoner er det valgt å ikke prioritere utvidelser, selv om flere brukere melder behov om urbandata, da det per dags dato ikke er klart hvilken faginstans som vil få ansvar for denne typen overvåkning. Denne rapporten tar ikke for seg en detaljert gjennomgang av den enkelte stasjon, slik rapporten fra 2003 gjorde. 5 Vannføring, vannstand, sedimenttransport, urbanhydrologi, vanntemperatur og is, markvann og grunnvann, bre og snø. 10
3. Norges hydrologiske stasjonsnett og den hydrologiske databasen 3.1 Hydrologisk stasjonsnett Det hydrologiske målenettet skal dekke alle deler av landfasen til det hydrologiske kretsløpet, altså veien vannet tar fra det faller ned på bakken og til det renner ut i sjøen. Den største delen av disse målingene er lagret i den norske hydrologiske databasen, HydraII, som administreres av NVE. Dataene skal utgjøre et godt grunnlag for å fatte beslutninger om bruk og vern av landets vannressurser. NVEs Hydrologiske avdeling skal samle inn data og ha kunnskap om de hydrologiske prosessene for å fungere som nasjonal faginstitusjon innen hydrologi. En stor del av det hydrologiske stasjonsnettet er forvaltningsstasjoner som driftes av NVE. Det norske hydrologiske stasjonsnettet er i en særstilling hva angår andel data fra tiltakshavere i vassdragene. Som en del av konsesjonsvilkårene for for eksempel vannkraftutbygging, er tiltakshaverne pålagt å utføre hydrologiske undersøkelser. Følgende seks begrunnelser benyttes for å pålegge hydrologiske undersøkelser: 1) Kontroll av konsesjonsvilkår. 2) Behov for å kjenne hydrologiske forhold i den delen av vassdraget som blir påvirket av et vassdragstiltak. 3) Sikre datagrunnlag for hydrologiske beregninger i aktuelle felt, og eventuelt å erstatte målestasjoner som etter et vassdragstiltak ikke gir representative data. 4) Skaffe data for rekonstruksjon av naturlige forhold, inkludert tilsigsforhold, i regulert vassdrag. 5) Økt sikkerhet og beredskap, for eksempel flomvarsling. 6) Oversikt over ressurssituasjonen, med hensyn til knapphet på vann. Til sammen er det pålagt ca. 700 6 vannstandsstasjoner i reguleringsmagasin, ca. 300 6 tradisjonelle vannføringsstasjoner, inkludert både uregulerte og regulerte nedbørfelt, samt ca. 230 6 vannføringsstasjoner som er nært knyttet til kraftverksdriften (driftsvannføring i kraftverk, forbitapping, overføring av vann). I tillegg er det pålagt ca. 70 vanntemperaturstasjoner, seks stasjoner for måling av sedimenttransport, 13 grunnvannsstasjoner, massebalansemålinger ved sju breer, rapportering om isforhold ved mange elvestrekninger og et stort antall snømålinger. Mer informasjon om definisjoner, eierskap og krav til det hydrologiske stasjonsnettet, se kaptittel 3 i Skaugen m.fl (2010). Oversikt over antall aktive stasjoner som er tilgjengelig i Hydra II vises i påfølgende tabell. Kart over de ulike stasjonene for hver parametergruppe finnes i vedlegg 1. 6 Noen av disse er ikke aktive, da de ennå ikke er etablert eller leverer data. 11
Tabell 2: Oversikt over aktive stasjoner eks. Svalbard pr. slutten av 2012. Målestasjon Antall Vannstand/vannføring 1404 Vannstand/vannføring, urbanstasjon 9 Vannstand/vannføring, elv og innsjø (uregulert) 351 Vannstand/vannføring, elv og innsjø (regulert) 184 Vannstand, elv og innsjø 25 Vannstand, magasin 644* Driftsvannføring, kraftverk 132* Overløp, overføring etc. 25* Vannuttak 9 Vanntemperatur og is Vanntemperatur i elv 108 Vanntemperatur i innsjø 72 Israpporter/kart 27 Istykkelse 55 Bre Massebalanse 16 Frontposisjon 38 Snø Snøens vannekvivalent, snødyp og snøens tetthet 23 Snøstrekk (manuelle) 300-400 Grunnvann 63 Sedimenttransport 24 *Tall fra databasen (Hydra II) med kriterer om at en stasjon telles som aktiv dersom stasjonen har fått inn data etter 01.08.12 og at stasjonen er flagget som aktiv. Resten av tallene i oversikten er basert på de enkelte parameterekspertenes vurdering av antall aktive stasjoner, og inkluderer ikke stasjoner på Svalbard. 12
3.2 Hydrologisk database NVE er ansvarlig for den norske hydrologiske databasen, Hydra II. Databasen inneholder tidsserier for ulike typer måleparametre. De mest omfattende målenettverkene i databasen er for vannstand/vannføring, vanntemperatur og snødybde. Tilnærmet alle gamle manuelle observasjoner er digitalisert og lagret i basen. Dette betyr at en del stasjoner har kontinuerlige tidsserier over 100 år tilbake i tid. Databasen har i hovedsak data fra NVEs eget målenett og fra konsesjonspålagte stasjoner eid av tiltakshavere. NVE mottar også data fra private, ikke pålagte, målestasjoner driftet av regulanter, kommuner eller lignende med frivilling innsending av data. Dataseriene er i hovedsak fullt offentlige, mens en del er offentlig tilgjengelige med tidsforsinkelse. Et lite antall er helt beskyttet for innsyn fra andre enn spesielle brukergrupper, og dette omfatter for eksempel konkurransesensitive, ikke pålagte data fra kraftselskap som bare gjøres tilgjengelig for NVEs flomvarsling. Data i NVEs database ligger i ulike arkiver svarende til grad av datakontroll de har gjennomgått. Historisk har det vært de kontrollerte døgnverdiene (som ligger i HYDAG-arkivet) som har vært mest benyttet. HYDAG-seriene for vannstand viser data for døgngjennomsnitt basert på data fra minst 80 % av hvert enkelt døgn. I observasjonsperioder før registrerende utstyr ble tatt i bruk, antas den daglige, manuelle vannstandsavlesningen å representere døgnmidlet. For vannføring/vannstand skal HYDAGseriene inneholde den vannstand målepunktet ville hatt gitt den faktiske vannføringen, slik at vannstandsøkninger som skyldes oppstuvning endres til den vannstand som ville vært hvis oppstuvningen ikke fant sted. Det betyr at seriene med kontrollerte døgnverdier kan ha gjennomgått omfattende komplettering og isreduksjon. Alle endrede data etter 1995 er flagget med angivelse av hvilken type korreksjon som eventuelt er utført. I dag ser man at det er økende etterspørsel etter øyeblikksdata, dvs. data i sanntid eller nær sanntid. Disse dataene gjennomgår pr. 2013 tilnærmet ingen form for kontroll, verken automatisk eller manuelt, og gjennomgår bare en enkel filtrering for å fjerne totalt usannsynlige verdier før sanntidsdata vises på web. Det er også stadig større interesse for data med finere tidsoppløsning enn døgnverdier. De kontrollerte findataene i HydraII ligger i HYKVAL-arkivet. Disse dataene ligger i arkivet med den tidsoppløsning de er samlet inn med, men kan under bruk konverteres til alle tidsoppløsninger grovere enn innsamlet. For vannstand/vannføring er dataene ikke komplettert på noe vis og i HYKVAL er det, reell vannstand på målepunktet som angis. Vannstander i findata-arkivet i HydraII er med andre ord ikke isredusert. Det er i 2012 lagt inn et nytt virtuelt arkiv som heter Findata uten isreduserte dager i presentasjonsprogrammet FINUT. Dette er en løpende autogenerering av data under uthenting hvor avviket mellom døgnmidling av HYKVALdata og HYDAGdata skal være >10 % for at data en gitt dag betraktes som isredusert. Dagen vises dermed ikke i Findata uten isreduserte data. Dette er således ikke et komplett arkiv, men gjør data egnet til f.eks. ekstremverdianalyser uten at falske isoppstuvete topper påvirker analysen. Hydra II har pr. 2013 ingen merking av hvilken kvalitet dataene har. Prosjektgruppen anbefaler at NVE går i gang med et arbeid for å få angitt tidsseriens kvalitet. Dette krever nærmere definisjon av kvalitetsangivelsen, samt omfattende endringer i databasen og brukerprogrammer i tillegg til et stort arbeid med fastsettelse av datakvalitet på de enkelte tidsserier. Databasen tilrettelegges i disse dager for å kunne knytte tekstlige kommentarer til periodeblokker av dataserier for å ta vare på info om ulike forhold som brukeren av tidsserien bør være klar over. Dette antas å være klart til bruk senest i løpet av 2014. 13
3.3 Nye visningsverktøy for hydrologiske data NVE har i de siste årene utviklet flere nye visningsverktøy for data, det mest omfattende av dem er xgeo (www. xgeo.no). Dette er et ekspertverktøy som brukes til beredskap, overvåking og varsling av flom, jordskred og snøskred. Med kart og tid som utgangspunkt sammenstilles data fra stasjoner, prognoser og modeller med hendelser og feltobservasjoner. Statens vegvesen og Jernbaneverket har i samarbeid med NVE og Meteorologisk Institutt (MET) fremstilt ulike fareindekser basert på griddede vær- og snødata fra xgeo. Fareindeksene er basert på statistiske sammenhenger og bruk av terskelverdier for ulike kombinasjoner av parametere. xgeo inneholder produksjon av data og formidling av resultater som kommer ut av dette samarbeidet. xgeo er normalt tilgjengelig for alle og inneholder svært mange typer data både historiske observasjoner og modellkjøringer, samt prognoser og sanntidsdata. For enkel tilgang til data på mobil har NVE på utviklet en mobiltilpasset webside som heter Sildre (http://sildre.nve.no). Her vises offentlige data så ferske som de fins i databasen. 3.4 Status per 2013 korte trekk 3.4.1 Oppgraderinger i stasjonsnettet Det er siden 1.1.2003 opprettet 32 varige vannstandsstasjoner som en del av forvaltningsnettet. Av disse har 6 kun vannstand mens 26 også har vannføring. I det eksterne nettet som rapporteres inn til NVE har det for samme periode blitt opprettet 59 nye stasjoner. Ikke medregnet i tallene over er 19 prosjektstasjoner som har blitt både opprettet og senere nedlagt. Det er også opprettet 6 snøputestasjoner og 17 grunnvannsstasjoner, samt 2 sedimentstasjoner med tilhørende vannføring. 150 målepunkter for vanntemperatur er opprettet siden 2003 og disse er fremdeles aktive 7. Oppgraderinger i NVEs stasjonsnett har for øvrig i hovedsak bestått av automatisering av vannføringsstasjonene. Før 1995-flommen hadde NVE om lag 50 fjernoverførte stasjoner. I 2003 hadde tallet økt til snaut 100. Disse besto i hovedsak av loggere av eldre type og noe enklere enn dagens loggere. Dette var det første året med øremerkede midler til stasjonsoppgradering i statsbudsjettet (Post 45). De første årene ble ca. 50 målestasjoner oppgradert pr. år, og i dag er det totalt ca.350 stasjoner som er fjernoverført og instrumentert med moderne logger- og dataoverføringssystemer. De siste årene har man også hatt fokus på automatisering av grunnvannsstasjonene, som utgjør totalt 65 stasjoner (inkl. Svalbard), og så godt som alle er nå automatiserte med fjernoverføring av data. På NVEs 18 markvannsstasjoner har det også vært betydelige oppgraderinger med nye avanserte loggere og nye sensorer. Nye sensorer for vannstandsregistrering, i bruk på for eksempel vannstand/vannføringsstasjoner, har integrert vanntemperaturmåling som medfører en vesentlig endring av antall målepunkt for vanntemperatur, dog med lavere presisjon enn de ordinære vanntemperaturstasjonene. 3.4.2 Nedleggelser i stasjonsnettet Stasjonsnettgjennomgangen i 2003 anbefalte nedleggelse av 86 vannføringsstasjoner (Pettersson m. fl, 2003). De anbefalt nedlagte stasjonene var både forvaltningsstasjoner og eksternt eide stasjoner. 7 150 målesteder for vanntemperatur er både opprettet og nedlagt siden 2003. 70 stasjoner som eksisterte før 2003 er nedlagt. 14
For vannstand/vannføring har det etter 1.1.2003 blitt nedlagt 17 forvaltningsstasjoner og 71 eksternt eide stasjoner. Noen av disse har vært kortvarige prosjektstasjoner, mens andre er nedlagt på grunn av reguleringer, vannuttak eller dårlig kvalitet på grunn av for eksempel profilendringer eller flomløp utenfor stasjon. Nedleggelsesårsak for hver enkelt stasjon er beskrevet i dokumentet Faktisk nedlagte stasjoner etter 2003 (Internt notat, DL 201105996-15). 3.4.3 Budsjettutvikling Øremerkede midler for stasjonsnettoppgradering (Post 45) har økt fra 5 mill./årlig fra 2003 til 6 mill./årlig fra 2009. Driftsbudsjettet har hatt en økning i lønnsmidler i perioden fra 2003, mens varer og tjenester har ligget tilnærmet konstant fram til 2012 og har hatt en nedgang det siste året. 15
4. Tilgrensende interne og eksterne prosjekter Det jobbes mye, både i NVE og utenfor, rundt temaer knyttet til bruk og behov i det hydrologiske stasjonsnettet. Dette kapitlet gir en rask innføring i de mest sentrale prosjektene, som enten kartlegger spesifikk bruk av det hydrologiske stasjonsnettet og vurderer det eksisterende stasjonsnettet, eller kan komme til å påvirke fremtidig utvikling av det hydrologiske stasjonsnettet. Prosjektene har ingen direkte innflytelse på forslag til nye stasjoner. 4.1 Interne prosjekter 4.1.1 Stasjonsnett for skredvarsling Prosjektet er et samarbeid mellom NVE, Meteorologisk institutt, Jernbaneverket og Statens vegvesen. Prosjektet startet i 2010 og målsettingen er å bedre datagrunnlaget for regional varsling av skredfare, både løsmasseskred og snøskred. Prosjektet pågår. Det er først og fremst meteorologiske parametre (vind, lufttemperatur, snødybde og nedbør) som skal måles, og det er foreslått et stasjonsnett bestående av basisstasjoner (enkelt måleprogram) og referansestasjoner (omfattende måleprogram). I tillegg til de meteorologiske parametrene vil det også måles grunnvannsstand, vanninnhold i jorda og temperatur i snøen på referansestasjonene. Dette vil stort sett måles på separate stasjoner. Behovet for stasjoner er i fjellet, primært over skoggrensen. Det er anslått et behov på rundt 40 nye basisstasjoner og fem referansestasjoner. Nettet vil baseres på utbygging og opprusting av eksisterende stasjoner og bygging av nye stasjoner. 4.1.2 egnet til overvåking av klimaendringer Med utgangspunkt i NVE sitt hydrologiske stasjonsnett har man valgt ut dataserier til et hydrologisk referansedatasett, som er egnet for studier av klimaendringers effekt på hydrosfæren og kryosfæren i Norge (Fleig, 2013). Utvalget av datasettet følger internasjonale standarder for referansedatasett. I dette ligger det at datasettet kun skal inneholde aktive stasjoner med lange måleserier av høy kvalitet hvor endringer ikke skal skyldes noe annet enn naturlig klimavariabilitet eller menneskeskapte klimaendringer. De utvalgte dataseriene inkluderer vannføring, grunnvann, snø, breers massebalanse og frontposisjon, isdekke på innsjø og vanntemperatur i elv og innsjø. 4.1.3 Utvalg av tilsigsserier til Samkjøringsmodellen Tilsigsserier, basert på måledata fra stasjonsnettet, benyttes i forbindelse med simulering av det norske vannkraftsystemet. Slike serier er inngangsdata til Samkjøringsmodellen. Seriene skal beskrive det naturlige tilsiget til ulike magasiner og kraftverk i hele Norge. Det ble foretatt et utvalg på 84 stk. stasjoner til Samkjøringsmodellen i 2008 (Holmqvist og Engen, 2008). Rapporten ble nylig revidert og utvalget er nå redusert til 82 stasjoner (Holmqvist, 2013). 4.1.4 Prioriterte målestasjoner for NVEs varslingstjeneste Flomvarslingstjenesten til NVE har valgt ut 150 målestasjoner som skal ha høy prioritet med hensyn på oppfølging og datakvalitet. Flomvarslingstjenesten bruker nesten 400 målestasjoner, stort sett vannføringsstasjoner, som har dataoverføring i sanntid. Utvalget av stasjoner skal samlet gi god oversikt over den hydrologiske tilstanden for hele landet. Utvalget ble oppdatert i 2013 (Internt notat, DL 201203041-2). Det er gjort et tilsvarende utvalg av prioriterte grunnvannstasjoner (Internt notat, DL 200703722-8). 16
Flomvarslingen bruker i dag HBV-simuleringer i 118 nedbørfelt til å lage vannføringsprognoser. Disse vannføringsprognosene danner grunnlaget for prognosekartene som ligger på xgeo.no og som flomvarslingen daglig legger ut på NVEs hjemmesider. Utvalget av simuleringsfelt ble oppdatert i 2013 (DL 201303699-1). 4.1.5 Vannstandsvarsling NVE har på oppdrag fra Olje- og energidepartementet (OED) satt i gang prosjektet VIFTE (Vannstandsprognoser i NVEs flomvarslingstjeneste) som skal vurdere muligheten for å implementere vannstandsvarsling i flomvarslingens rutiner. Det vil i denne sammenheng bety vannstandsvarsling på en strekning eller i et begrenset område, og ikke bare for et enkelt punkt i vassdraget. Prosjektet bygger i utgangspunktet på (1) tidligere utførte analyser i flomsonekartprosjektet ved å gjenbruke vannlinjemodeller utviklet for flomsonekart, og (2) flomvarslingens vannføringsprognoser. Det skal også gjøres en analyse av usikkerheten til selve vannlinjeprognosene, noe som NVE ikke har verktøy til fra før. Verktøyet utvikles nå internt av seksjon for Hydroinformatikk på Hydrologisk avdeling. Foreløpig er dette et pilotprosjekt med 1 års varighet. 4.1.6 Totalavrenning til hav Det årlige totalavløpet fra Norge til kysten og vannutvekslingen med nabolandene beregnes og rapporteres til Statistisk sentralbyrå og EUROSTAT, EUs statistiske sentral. Beregningen baseres på ca. 180 vannføringsstasjoner, inklusive driftsvannføring ved noen kraftverk og noen utenlandske stasjoner. Et mål er at stasjonene som danner beregningsgrunnlaget skal dekke mest mulig av avrenningen i det norske vassdragssystemet. For tiden dekker disse stasjonene avrenningen fra nesten 60 % av det norske vassdragssystemets sammenlagte areal. Avrenningen i umålte områder beregnes ut fra avrenningskartet for Norge, mens den årlige variasjonen anslås basert på avrenningen ved representative stasjoner nært de umålte områdene. Basert på vannføringsstasjoner og kraftverk med sanntidsoverføring av data, er det på tilsvarende måte aggregert daglige data i sann tid fra områder som til sammen dekker det meste av landet. Dette gir en kontinuerlig oversikt over avrenningsforholdene i hele landet. 4.1.7 Avrenningskart og flomberegninger Som nasjonal faginstitusjon i hydrologi, har NVE et ansvar for å fremstille et oppdatert avrenningskart for Norge og vurdere behovet for å gjennomføre en ny regional flomfrekvensanalyse for hele landet. For å få best mulig estimater av normalavrenningen og flommer i vassdrag med få eller ingen observasjoner, er det viktig å ha et målenett for vannføring som representerer hele landet på en god måte. Det er også viktig å ha lange tidsserier med god datakvalitet, gjerne fra stasjoner som fortsatt er i drift. 17
4.2 Eksterne prosjekter Eksterne prosjekter omfatter i denne sammenheng bare prosjekter der NVE er en aktiv samarbeidsparter eller bidragsyter. 4.2.1 NIFS NIFS (NATURFARE infrastruktur, flom og skred) er et etatsprogram som eies av NVE, Statens Vegvesen og Jernbaneverket. Programmet skal utføres gjennom et tett samarbeid mellom prosjektpartnerne og NGU, Meteorologisk Institutt, Statens Kartverk, universitets- og forskningsinstitusjonene, fylkeskommunene, fylkesmann og kommunene, samt det eksterne fagmiljøet (konsulentbransjen). Det overordnede målet med programmet er et tryggere samfunn med mer robust infrastruktur, trygg bebyggelse, trygg samferdsel og god flom- og skredvarsling. Prosjektet pågår og har identifisert et generelt behov for flere målestasjoner i små felt. 4.2.2 Basisovervåking i henhold til kravene i Vannforskriften Vannforskriften (EUs vanndirektiv) krever at Norge overvåker støtteparametrene som gir forståelse for hvordan vannforekomsters biologiske elementer fungerer. Overvåkingsgruppa ledet av Klima- og forurensningsdirektoratet (Klif), har fått i oppdrag å utforme en overvåkingsveileder for de som skal følge opp vannforvaltningsforskriftens krav mht. overvåking. NVE har en representant i denne arbeidsgruppa. Vannforskriften sier at det skal gjøres både basisovervåking av naturlige forhold og tiltaksovervåkning av påvirkede forhold. NVEs overvåkingsnett dekker tilnærmet alle krav av hydrologiske målinger for basisovervåkingen og overvåker i tillegg vanntemperatur i mange vassdrag. Overvåkingsgruppa har laget et forslag til nettverk for basisovervåking i innsjøer og elver i Norge i henhold til vannforskriften (Schartau m.fl., 2009) og et landsomfattende program for overvåking av klimaendringseffekter i ferskvann (Kaste m.fl., 2011). Det er foreslått at overvåkingsprogrammet for klimaendringseffekter i ferskvann bygges som en modul innenfor basisovervåking der utvalget av lokaliteter bygger på det eksisterende overvåkingsprogrammet med relevante tidsserier. For mange av stedene der det er foreslått overvåking eksisterer det for eksempel allerede en vannføringsstasjon. Det kommer et endelig forslag med prioriterte stasjoner i løpet av 2013. Overvåking i store elver og innsjøer vil prioriteres. 18
5. Eksterne stasjonsnett I forbindelse med gjennomgangen av stasjonsnettet har det vært av stor interesse for NVE å få oversikt over hydrometriske stasjoner med måleserier som man i dag ikke kjenner til. Slike måleserier kan bidra til å komplettere det nasjonale stasjonsnettet og øke kunnskapen om Norges vannressurser. Kartlegging av eksterne måleserier har i all hovedsak gått ut på å dekke vannføring. For andre parametre som ligger under NVE sitt sektoransvar er der ikke gjort noen systematisk kartlegging. NVE har likevel stor interesse å få kjennskap til andre hydrologiske målinger. 5.1.1 Jord- og vannovervåking i landbruket JOVA JOVA (Jord- og vannovervåking i landbruket) er et nasjonalt overvåkingsprogram for landbruket. Overvåkingen gjennomføres av Bioforsk på oppdrag fra Statens landbruksforvaltning (SLF). Programmet har pågått siden 1991. Formålet med programmet er overvåking av erosjon og tap av næringsstoffer og plantevernmidler fra jordbruksdrift. Overvåkingen omfatter 13 målestasjoner i nedbørfelt lokalisert i jordbruksområder i ulike deler av lander (Beckmann og Deelstra, 2013). NVE tar i dag inn data fra noen av disse stasjonene, men det bør vurderes om flere av de bør inngå i det nasjonale stasjonsnettet, se kapittel 10.1.6 Frivilling datainnsending fra eksterne aktører. 5.1.2 Regulanter vannføring En stor del av regulantenes data rapporteres allerede inn til Hydra II, enten som konsesjonspålagte måleserier eller frivillig innsendte måleserier. Mange regulanter har mer data enn det som rapporteres inn til NVE, i egne, private stasjonsnett. Prosjektgruppa har startet arbeidet med å kartlegge disse nettene og omfanget er på minst 120 vannføringsstasjoner og 20 meteorologiske stasjoner. Noen av disse vil i løpet av 2013 rapporteres inn til NVE. Kartleggingen vil fortsette inn i prosjektets gjennomføringsfase og det tas sikte på å publisere en så komplett oversikt som mulig over det norske hydrologiske målestasjonsnettet når hele kartleggingen er gjennomført, se også kapittel 10.1.6 Frivilling datainnsending fra eksterne aktører 5.1.3 Andre eksterne aktører Det ble også gjort et forsøk på å kartlegge omfanget av målestasjoner som andre drifter, og som NVE i dag ikke tar inn data fra, ved å sende brev til 38 andre statlige aktører, bestående av et utvalg av de største universitets - og forskningsmiljøene, alle fylkeskommunene og noen utvalgte, store kommuner (Internt dokument, DL 201203392). Omtrent halvparten svarte, og få av disse har stasjoner som NVE ikke allerede har i sitt nett eller som er av interesse for NVE. Det er i denne omgang ikke prioritert å bruke mer ressurser på å få inn flere svar selv om det sannsynligvis finnes flere aktuelle målestasjoner. Prosjektgruppa anbefaler at noen av de innmeldte vannføringsstasjonene bør vurderes grundigere og eventuelt tas inn i det nasjonale stasjonsnettet, se kapittel 10.1.6 Frivilling datainnsending fra eksterne aktører. 5.1.4 Relevante nordiske stasjonsnett vannføring. Det finnes svenske og finske vannføringsstasjoner som ligger i vassdrag som kommer fra Norge eller som har avrenning til Norge, samt noen svenske stasjoner som ligger så nært den norske grensen at data er av interesse for NVE. Det ligger kontrollerte døgndata fra Sveriges meteorologiska och hydrologiska institut (SMHI) sine stasjoner fritt tilgjengelig på http://vattenwebb.smhi.se/station/. Det foreslås at det avtales datautveksling med SMHI og Finlands miljøinstitutt (SYKE) slik at NVE får tilgang til nabolandenes historiske data. Disse måleseriene vil kunne dekke NVEs behov for egne stasjoner i enkelte grenseområder. Det er også ønskelig at man inngår avtaler for utveksling av data i 19
sanntid slik at NVE kan motta sanntidsdata fra de svenske og finske stasjonene som har integrert utstyr for fjernoverføring. For noen av de svenske stasjonene er det allerede opprettet en slik overføring. 20
6. Metode Det ligger i mandatet at arbeidsgruppen skal utvikle et analyseverktøy for objektiv og målbar vurdering av stasjonstetthet basert på metoden beskrevet i rapporten: Norges hydrologiske stasjonsnett analyse og strategi (Skaugen m. fl, 2010), og at man skal vurdere om metoden er egnet for bruk i arbeidet med analyse av stasjonsnettet. Metoden til Skaugen m.fl. (2010) går ut på: Å regne ut tetthet for stasjonsnettet, det vil si antall stasjoner pr. arealenhet, og sammenligne tettheten med World Meteorological Organization (WMO) sine anbefalte tettheter for et basisnett 8 for en angitt parameter, for de arealtyper som et utvalgt området har. Påse jevn geografisk spredning. Påse jevn fordeling i høyden. Metoden søker altså ikke å optimalisere stasjonsnettet, men å måle det mot internasjonalt foreslåtte standarder, samtidig som romlig spredning maksimeres. For å reelt optimalisere stasjonsnettet må det gjøres en vurdering av hvor nye stasjoner vil ha størst verdi. Da må både kvalitet og representativitet på de eksisterende målingene, samt klimatisk variabilitet for området vurderes. 6.1 Bakgrunn for analyseverktøy Basert på prinsipper fra metoden til Skaugen m.fl. (2010) er det utviklet et verktøy som heter STN- Analyse (Stasjonsnettanalyse). Programmet regner automatisk ut stasjonstetthet og viser geografisk plassering og høydefordeling av stasjonene. Verktøyet er egnet til å sortere og systematisere eksisterende stasjoner på en raskere og mer oversiktlig måte enn tidligere, manuelle gjennomganger av stasjonsnettet. Resultatet er etterprøvbart. Dagens stasjonstetthet kan ved hjelp av dette verktøyet på en lett måte sammenlignes med en anbefalt stasjonstetthet fra WMO. Verktøyet er i denne omgang bare benyttet for parameter vannføring og kun uregulerte stasjoner inngår i analysen. Verktøyets egnethet for andre fremtidige brukere blir diskutert i kapittel 6.4.1 Bruksområde. Mer informasjon de prinsipper verktøyet baserer seg på er beskrevet i Skaugens rapport fra 2010 og i artikkelen Startteori for optimal stasjonsnettdekning (Internt dokument, DL 201105996-14). Skaugen (2011) viser hvordan usikkerheten ved estimering av arealnedbør er en funksjon av antall nedbørstasjoner, og hvor stor denne usikkerheten blir for det eksisterende nedbørsstasjonsnettet til Meteorologisk Institutt (MET). Det nasjonale stasjonsnettet for nedbør vurderes opp mot WMOs anbefalte tetthet for nedbørsstasjoner og resultatet viser hvilke områder av landet som har de største usikkerhetene i arealnedbørsestimatene gitt dagens stasjonsnett for nedbør. Ved å ha en stasjonstetthet som WMO anbefaler for fjellområder for hele Norge gir dette i henhold til Skaugen (2011) en minimumsusikkerhet i arealnedbørsestimater på 30 %. Det finnes imidlertid ikke grunnlag for å anta samme usikkerhet for vannføringsestimater, ettersom vannføring er en arealintegrert størrelse og dermed ikke direkte sammenlignbar. Usikkerheten vil med andre ord variere avhengig av nedbørsfeltets størrelse. Det bør tas med i betraktningen at WMOs anbefalte stasjonstetthet for de forskjellige hydrologiske parametrene ikke er gitt ut ifra en faglig vurdering direkte knyttet til usikkerhet, men fra en 8 Basisnett er det som WMO setter som anbefaling til et lands enkleste nettverk av målestasjoner. 21
spørreundersøkelse blant medlemslandene, potensielt med subjektive vurderinger lagt til grunn. Skaugen (2011) kan dermed ikke si noe om hvilken reel usikkerhet datasettet fra det norske vannføringsnettet har, men i mangel av mer informasjon må det bare antas at WMOs anbefalinger medfører et akseptabelt dekningsnivå. 6.2 Tilrettelegging av data for stasjonsnettanalyse Et stasjonsnett er optimalt, økonomisk sett, når det ikke lenger er lønnsomt å samle inn mer data. Å ha oversikt over den fullstendige økonomiske verdien til alle hydrologiske data er en for kompleks øvelse til at det gir mening å starte på den. Imidlertid har moderne samfunn utviklet forståelse for at informasjon er en vare som, på samme måte som forsikring, bør kjøpes for beskyttelse mot en usikker fremtid (WMO, 2008). Norge bør derfor ha et stasjonsnettverk som gir god nok informasjon om hydrologiske forhold til å kunne håndtere uventede, fremtidige avgjørelser som omhandler vannressurser. Ideelt sett bør et forsøk på å optimalisere stasjonsnettet inkludere objektive analyser av datakvalitet, stasjoners representativitet og grad samvariasjon mellom de ulike stasjonene. Dette er ressurskrevende analyser som ikke har ligget i prosjektgruppas mandat. Prosjektgruppa mener det er både nødvendig og viktig at det legges til rette for at disse prosessene kan skje i forkant av neste stasjonsnettgjennomgang. 6.2.1 Datakvalitet fra eksisterende stasjoner En objektiv vurdering av datakvalitet ble av Skaugen m. fl (2010) lagt som en forutsetning for bruk av det omtalte verktøyet. Dette er en omfattende oppgave som Hydrologisk avdeling så langt ikke blitt prioritert. For denne gjennomgangen av stasjonsnettet er det derfor foretatt en enkel, subjektiv kvalitetsvurdering hvor en stasjon med åpenbar dårlig kvalitet ikke er inkludert i analysegrunnlaget. 6.2.2 Samvariasjon mellom stasjonene Det er ikke gjort noen form for analyse av samvariasjon mellom stasjoner. Ved en optimalisering av et stasjonsnett bør det vurderes hvorvidt stasjoner som ligger sånn til at de gir data som er for like andre stasjoner, bør flyttes til steder som skiller seg mer ut fra de forhold de måler under i dag og på den måte bli mer verdifulle. NVE har tidligere gjort cluster-analyser av data fra norske vannføringsstasjoner på 80- og 90-tallet (Puupponen, 1996). Resultatene fra disse analysene viste at det ikke var stor nok samvariasjon til å kunne utelukke stasjoner. Det kan tyde på at det norske stasjonsnettverket er glissent gitt store klimatiske variasjoner her til lands. Fra tilsvarende studier i Finland, hvor samvariasjon ble analysert ved både cluster- og minste kvadraters (NAUGLS)-metode, ble det konkludert med at analysene fungerte godt, men at denne typen analyser bare egner seg for områder med relativt homogene forhold (Puupponen, 1996). Norge er åpenbart langt mindre klimatisk homogent enn Finland, med svært mye høyere geografiske gradienter i både temperatur og nedbør. Arbeidsgruppen anbefaler likevel at det gjøres forsøk på statistiske analyser av stasjoners samvariasjon i tidlig fase av neste stasjonsnettgjennomgang. Forventninger om å finne stasjoner som gir for like data, utover områdene med aller høyest stasjonstetthet, bør være lave. 22