Vad visar hydrologiska effektstudier?

Allteftersom klimatet förändras påverkas årstidernas karaktär, speciellt avseende temperatur och nederbörd. Det innebär att dynamiken och förekomsten av vatten kommer att förändras.

Hydrologi handlar om vatten på land och särskilt om vattendragen. Vattenföringens säsongsvariationer, medelvattenföring och kraftiga flöden är exempel på vad hydrologiska studier kan beskriva.

Säsongsvariationen i vattenföring drivs till stor del av nederbördsmönster och lagring av vatten i landskapet som snö, i mark eller i sjöar. Hur stor medel-, låg och högvattenföring ett vattendrag har beror delvis på klimatet men givetvis också på hur stort avrinningsområdet är och landskapsförhållanden. 

Varje vattendrag är unikt. Det går inte att studera enbart ett vattendrag t.ex. i ett län och sedan generalisera för alla vattendrag i länet.  De hydrologiska mönstren är lika för närbelägna avrinningsområden med likartade landskapsförhållanden. Avrinningsområden med stora höjdskillnader kan bete sig väldigt olika jämfört med mer slättlandsbetonade områden. Även om de är närbelägna. Snöförhållandena spelar härvidlag stor roll.

För att studera hur hydrologin kan påverkas av klimatets framtida förändringar används hydrologiska modeller, som drivs med temperatur- och nederbördsdata. Hydrologiska modeller har vanligen beräkningsrutiner för markfuktighet, snöackumulation, snösmältning och grundvatten samt beskriver vattnets väg i avrinningsområdet.

Temperatur- och nederbördsdata matas in för varje tidssteg som beräkningarna görs och resultatet är värden på vattenföring vid varje tidssteg. Dessa data används sedan för att beräkna medelvattenföring, 100-årsflöden osv.

Viktigt påpekande: Tolkningen av grafer bör koncentreras till långsiktiga trender snarare än till absoluta värden.

Diagram sid 7
En typ av diagram som SMHI ofta använder beskriver flödesmönstret under året. Figuren visar vattenföring för Upperudsälvens utlopp ur Foxen i Värmlands län beräknad för referensperioden 1963-1992 och för framtidsperioden 2061-2090.
Förstora Bild

Den här typen av diagram innehåller en hel del information. Låt oss ta det stegvis. I figuren nedan visas en beräkning för perioden 1963-1990 för Vänerns utlopp. Observera att det enbart är ett exempel.  Flödet uttrycks i kubikmeter per sekund (m3/s) och tidsskalan är 360 dagar dvs. ett år med start 1 januari. Den svarta linjen visar medeldygnsvattenföringen. Det betyder att medelvärdet har beräknats för respektive dag för perioden 1963-1990, det vill säga medelvärdet av 28 stycken första januari ger det första värdet i figuren och så vidare. Det grå fältet visar variationen för varje dag. Den övre gränsen av det grå fältet motsvarar kvartilvärdet för maximala värden och den undre gränsen av det grå fältet motsvarar kvartilvärdet av de minimala värdena. Kvartilvärde betyder att 25% (en kvart) av alla värden överstiger det värdet. Det är alltså inte absoluta största respektive lägsta vattenföring som visas.

I nästa diagram har ett framtidsscenario lagrats på. Här visas perioden 2071-2100 utifrån beräkningar med 12 olika klimatscenarier. Medeldygnsvattenföringen visas som röd linje och variationen som ett rosa fält. För att åskådliggöra både det grå och det rosa fältet har en transparenseffekt använts.

Om vi jämför perioderna ses en tydlig förändring i flödesmönstret. Referensperioden uppvisar en tydlig vårflödestopp kring april-maj, därefter en minskande vattenföring som ökar under hösten och sedan minskar under vintern igen. Perioden mot slutet av seklet visar enligt beräkningarna på högre vinterflöden och lägre sommarflöden. Enkelt uttryckt; fyra säsonger har blivit två.

I bildserien kan du följa förändringarna, stegvis årtionde för årtionde. Observera att detta är enbart ett exempel.

Hydrologiska effektstudier innehåller även information om medelvattenföring och höga flöden (ofta uttryckta som flöden med återkomsttid 100 år, s.k. 100-årsflöden). I exemplet nedan visas procentuell förändring av 100-årsflödet beräknat med 16 klimatscenarier. En ensemble med många klimatscenarier ger starkare statistiska mått på hur en framtida utveckling kan se ut. De ger en möjlighet att presentera klimatscenariernas spridning och att se eventuella trender.

Individuella klimatsceanrier Förstora Bild
diagram2 sid9
I den övre figuren visas alla individuella klimatscenarier. Det kan vara svårt att tolka resultaten, därför används oftare figuren nedanför. Den innehåller samma information, men här har resultaten bearbetats statistiskt och presenteras som medianvärden (svarta linjen). Som ett mått på spridning i resultaten används 25:e och 75:e percentilerna (det grå fältet). Det betyder att de fyra lägsta och de fyra högsta scenarierna ligger utanför när sexton olika scenarier används. De streckade linjerna anger de högsta och lägsta värdena för varje år som något av de 16 klimatscenarierna beräknat (jämför med den övre figuren).
Förstora Bild