Klimaeffekter på vinter- og sommermaksimum afstrømninger i vandløb

Præsentationer af emnet: "Klimaeffekter på vinter- og sommermaksimum afstrømninger i vandløb"— Præsentationens transcript:

1 Klimaeffekter på vinter- og sommermaksimum afstrømninger i vandløb
Danske Vandløb Seminar, Gefion Sorø, 19. Marts 2015 Klimaeffekter på vinter- og sommermaksimum afstrømninger i vandløb Seniorrådgiver Hans Jørgen Henriksen Professor Torben O Sonnenborg Professor Jens Christian Refsgaard GEUS Præsenter dig selv (mit navn) Hydrologisk afdeling, GEUS Projektleder på KFT grundvandsmodellering (PRECIOUS, NONAM, CLIWAT)

2 Disposition Metode - Hvordan har vi lavet beregningerne? Resultater
Klimafremskrivninger National vandressource model Ekstremværdianalyse Resultater Ændret max afstrømning - klimafaktorer Usikkerheder Hvor finder I resultaterne? Relevans – er det de resultater I har brug for? Konklusioner

3 Beregning af klimaændringers effekt på hydrologi
Metode (1/9) Beregning af klimaændringers effekt på hydrologi Nutidigt klima ( ) Ned-skalering ( ) Fremtidigt klima ( ) Modeller Global km Regional 10-25 km Hydrologisk m Skala

4 Klimafremskrivninger
Metode (2/9) Klimafremskrivninger Assessment Reports Emissions scenarie: A1B Periode: IPCC and CRES (2014)

5 Klimafremskrivninger
Metode (3/9) Klimafremskrivninger Lille forskel frem til 2050 Forskel på klimamodeller Usikkerhed på klimaberegninger  Brug flere klimamodeller

6 Klimadata Metode (4/9) Observations data 1991-2010
10 km grid data fra DMI Fremtidsperiode 25 km data fra klimamodeller (RCM) konverteret til 10 km grid IPCC4 scenarie A1B – ENSEMBLES projektet Data Daglige værdier af P, T, RefET Seaby et al. (2013)

7 Bias korrektion af output fra klimamodeller nødvendig
Metode (5/9) Bias korrektion af output fra klimamodeller nødvendig Bias (model - observeret) på årlig nedbør for Seaby et al. (submitted)

8 Den Nationale Vandressourcemodel (DK-model)
Metode (6/9) Den Nationale Vandressourcemodel (DK-model) Modelsystem – MIKE SHE/MIKE11 3D grundvands-strømninger 2D overfladisk afstrømning Drænstrømning 1D vandløbs-beskrivelse (routing) 1D umættet zone, two-layer modul (fordampningsberegning) DK-model opsætning Syv delmodeller Horisontal opløsning: 500 m Vertikal opløsning: varierende antal lag og tykkelse km vandløb beskrevet med MIKE 11 Data fra nationale databaser om klima, geologi, jordtyper, arealanvendelse, vandindvinding, vandføringer, grundvandstrykniveauer

9 Ekstremværdi-analyser
Metode (7/9) Ekstremværdi-analyser Peak Over Threshold (POT) Annual Maxima Series (AMS) Software til ekstremværdianalyserne: EVA fra DHI Konsulent til usikkerhedsanalyserne: Henrik Madsen, DHI

10 Ekstremværdi-analyser
Metode (8/9) Ekstremværdi-analyser 30 års vandføringer beregnet med DK model Analyser for alle (250) vandføringsstationer Ekstremværdianalyser Udvælg max vandføringer (Peak Over Threshold – POT) Tilpas sandsynlighedsfordeling (3 parameter generalised pareto fordeling) Estimer extremhændelser for gentagelsesperioderne T = 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500, 1000 år Estimer konfidensgrænser for ekstremhændelser Gennemføres med data fra flere klimamodeller Hele landet: 3 klimamodeller (våd, medium, tør) Sjælland og Midtjylland: 9 klimamodeller

11 Klimafaktor Metode (9/9)
Definition: Klimafaktor = Forhold mellem fremtidig og nutidig max afstrømninger Eks: Klimafaktor = 1,5  Afstrømning 50% større i sammenlignet med Klimafaktorer beregnes for alle 250 stationer og for alle gentagelsesperioder Usikkerhed på klimafaktorer beregnes – jo flere klimamodeller der inddrages jo mere sikker bliver estimatet på klimafaktoren

12 Klimafaktorer for året
Resultater (1/7) Klimafaktorer for året Ændring i max Q (T=100 år)

13 Resultater (2/7) Klimafaktorer – regionale forskelle Mulig forklaring: Hydrogeologiske forskelle Klimafaktor – max afstrømning Øget grundvandsdannelse GEUS Rapport 2014/38 GEUS Rapport 2012/116

14 Klimafaktorer for året og for sommerperioden
Resultater (3/7) Klimafaktorer for året og for sommerperioden T = 100 år (01/01- 31/12) Ændring i max Q (T=10 år/sommer) T = 10 år (01/05- 01/10) Ændring i max Q (T=100 år/året)

15 Usikkerheder på klimafaktorer
Resultater (4/7) Usikkerheder på klimafaktorer Trykkevælde Skjern Klimafaktor for sammenlignet med referenceperioden

16 Usikkerhedsbånd på klimafaktorer (T=100 år; max afstrømning)
Resultater (5/7) Usikkerhedsbånd på klimafaktorer (T=100 år; max afstrømning) Midtjylland og Sjælland: klimamodeller  lille usikkerhed Resten af landet: 3 klimamodeller  stor usikkerhed

17 Resultater (6/7) Aggregerede klimafaktorer for året og for sommerperioden (T=10 og 100 år) T = 10 år (01/01- 31/12) T = 10 år (01/05- 01/10) Resultater T = 100 år, aggregeret: Klimafaktor 100 årshændelse Sjælland Øerne Fyn Sydjylland Midtjylland Nordjylland Bornholm Hele året 1,55 1,54 1,60 1,24 1,19 1,10 2,98 1/5 – 1/10 2,07 2,64 1,81 1,48 1,41 1,35 5,30

18 Her kan I finde resultaterne
Tre rapporter udført for NST Klimaeffekter på hydrologi og grundvand (GEUS/2012/116) Klimaeffekter på hydrologi og afstrømning –klimaekstrem-vandføring (GEUS/2013/29) Klimaeffekter på ekstremværdi afstrømninger (GEUS/2014/38) I GEUS/2014/38 findes: Tabeller med tal fra ca 250 stationer Metodebeskrivelse Diskussion af resultater

19 Hvad er relevant for landbruget?
Afslutning (1/2) Hvad er relevant for landbruget? Denne her analyse for NST 5 – 1000 års hændelser  Måske mest interessant for bymæssig bebyggelse Afstrømning (Q) – ikke vandstand (h)  Vandstand kræver detaljeret, lokal hydraulisk model (eller data til god Q-h kurve) Landbrugsaspekter Regelmæssige oversvømmelser (1-5 års hændelser) Tidspunkt på året i forhold til afgrøder Varighed af oversvømmelser  Ikke behandlet i denne undersøgelse

20 Konklusioner Afslutning (2/2)
Denne landsdækkende analyse af klimaeffekter Øgede ekstreme afstrømninger for fx en 100 års hændelse i de fleste vandløb De største ændringer i maksimumafstrømning (klimafaktor > ) forventes i Østdanmark. Ændringer for sommerperiode større end for året Store regionale og lokale forskelle i grundvandsspejl og ekstreme afstrømningsforhold Betydelige usikkerheder på klimafaktorer Vi har ikke undersøgt Effekten på vandstand lokalt Oversvømmelses-karakteristika af særlig relevans for landbrug Hvor god er klimamodeller til at beskrive ekstreme nedbørsforhold

21 Tak for opmærksomheden!
Litteratur: Højberg AL, Troldborg L, Stisen S, Christensen BBS, Henriksen HJ (2012) Stakeholder driven update and improvement of a national water resources model. Environmental Modelling and Software, 40, Stisen S, Højberg AL, Troldborg L, Refsgaard JC, Christensen BSB, Olsen M, og Henriksen HJ (2012) On the importance of appropriate rain-gauge catch correction for hydrological modelling at mid to high latitudes. Hydrology and Earth System Science, 16, Seaby L, Seaby LP, Refsgaard JC, Sonnenborg TO, Stisen S, Christensen JH, Jensen KH (2013) Downscaling and uncertainty in climate projections for Denmark. Journal of Hydrology, 486, Henriksen HJ, Højberg AL, Olsen M, Seaby LP, van der Keur P, Stisen S, Troldborg L, Sonnenborg TO, Refsgaard, JC (2012) Klimaeffekter på hydrologi og grundvand – Klimagrundvandskort. GEUS rapport Henriksen HJ, Olsen M, Troldborg L (2013) Klimaeffekter på hydrologi og afstrømning – klimaekstremvandføring. Naturstyrelsen. Fase 1 – GEUS rapport Henriksen HJ, Pang B, Olsen M, Sonnenborg T, Refsgaard JC, Madsen H (2014) Klimaeffekter på ekstremværdi afstrømninger. Fase 2 usikkerhedsvurderinger. GEUS rapport Resultater på kort: Tak for opmærksomheden!