Sjöar och vattendrag

Vi forskar om vattnets kretslopp

Hydrologi är läran om vatten på land, från att det faller som regn, genom marken, sjöar och vattendrag i landskapet, tills att det rinner ut i havet.

För att bättre förstå vilka processer som styr vattnets flöde och variation i tid och rum kombinerar SMHI olika typer av data (såsom fältmätningar, jordobservationer, radar och meteorologiska modeller) och variabler (såsom topografi, nederbörd, markanvändning, jordarter och mänsklig vattenhantering) med numeriska beräkningar av hydrologiska processer.

Hydrologiska processer verkar på olika skalor, beroende på avrinningsområdets storlek och karaktär. I stora och övervägande naturliga områden omvandlas regn och snö över ett stort område långsamt till vattenflöde. Det tar lång tid, dagar till veckor, för vattenbidrag från perifera delar av området att nå ett vattendrag. I små och särskilt urbana avrinningsområden är processen mycket snabbare och flödesresponsen av regn eller snösmältning kan ske inom några timmar eller till och med minuter.

SMHI forskar inom hydrologi för att skapa goda förutsättningar för ett hållbart vattenbruk genom att skapa beslutsunderlag som ger utrymme för både samhälls- och naturintressen, trots att de kan vara motstridiga.

Vi forskar om vattenkvalitet

I ett hållbart samhälle är det viktigt med god tillgång till vatten av bra kvalitet, till exempel för dricksvattenförsörjning, ekosystemens funktion och jord- och skogsbruk.

På SMHI beräknar vi vattentransport och halter av närsalter, sediment, organiskt kol, smittämnen och plast samt effekten av olika åtgärder för att rena vattnet. Vi analyserar var föroreningar kommer ifrån och hur olika mänskliga ingrepp i naturen ändrar vattnets kvalitet.

Vi räknar på transport av kväve och fosfor som påverkar övergödning, organiskt kol som påverkar brunifiering av dricksvatten, smittoämnen som kan göra dricksvatten otjänligt och sediment som täpper till dammar. Beräkningsmodeller är viktiga verktyg för att förstå vattenkvalitetsfrågor, och de kompletterar observationerna där data inte finns tillgängliga.

Beräkningar med HYPE

På SMHI utvecklar vi den hydrologiska beräkningsmodellen HYPE, som beskriver vattenförekomst i Sverige och hela världen. Med modellen kan vi följa vattenflöden och vattenkvalitet idag, och beräkna framtida förändringar.

SMHI utfärdar prognoser och varningar som rör höga flöden och översvämningar i vattendrag och vissa sjöar. HYPE ligger till grund för dessa varningar i Sverige och används även i andra versioner inom Europa, Arktis och globalt.

Med modellerna kan forskare undersöka effekterna av till exempel dammar, dricksvattenuttag och förändrad markanvändning. Vi skalar även upp lokala förändringar till regional eller nationell skala.

De hydrologiska modeller vi bygger och förfinar är primärt baserat på HYPE-koden och ett antal modellutvecklingssteg, som topografisk indelning av avrinningsområden, process-orienterad rumslig indelning inom delområden, beskrivning av specifika hydrologiska komponenter, kalibrering och utvärdering. Vi analyserar data från modeller och observationer för att öka vår förståelse av de hydrologiska processerna och hur man bäst kan simulera dem i olika situationer.

Från Sverige till världen

SMHIs kunskap om vattnets kretslopp används även i andra delar av världen. Vi arbetar med utveckling av pilottjänster, kompetensutveckling och klimatanpassning i bland annat Afrika, för att maximera samhällsnyttan av vår kompetens.

Vår beräkningsmodell HYPE är skapad med öppen källkod och versionen som täcker hela världen delas med andra forskare och hydrologer. Det gör att SMHIs forskare kan medverka i att utveckla hydrologiska varningstjänster i länder och regioner där det inte finns.

Ett exempel är ett framgångsrikt samarbete i Västafrika, där SMHIs forskare i samverkan med regionala aktörer byggt upp ett produktionssystem för hydrologiska prognoser. Det kan användas i alla regionens 17 länder.

Klimattjänster

SMHIs globala hydrologiska modell används även i klimattjänster, för att leverera information om förändringar av vattentillgång i framtida klimat. Två exempel är den europiska klimattjänsten Copernicus och den globala klimattjänsten Climate Information Portal. Den senare togs fram i samarbete med WMO och FNs gröna klimatfond, för klimatanpassning i utvecklingsländer.