Igor Zozoulenko TNBI28 Föreläsningsanteckningar HYDROLOGI

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Igor Zozoulenko TNBI28 Föreläsningsanteckningar HYDROLOGI"

Ann-Charlotte Hellström
för 8 år sedan
Visningar:

1 Igor Zozoulenko TNBI28 Föreläsningsanteckningar HYDROLOGI Hydrologi (grekiska Yδρoλoγια, Hydrologia = vattenlära) är läran om vattenförhållandena på jorden. Hydrologi omfattar: Hydrometerologi, hydroinformatik: vattnets kretslopp (vattnets cirkulation mellan hav, atmosfär och landområden. Kemiskhydrologi: Hydrologin innefattar också vattnets fysikaliska och kemiska egenskaper och Ekohydrologi: vattens samspel med allt levande - växter, djur och människor. Hydrogeologi, ythydrologi: ytvatten i insjöar, vattendrag och vid våra kuster. 1 2

Hydrologi omfattar: Hydrometerologi, hydroinformatik: vattnets kretslopp (vattnets cirkulation mellan hav, atmosfär och landområden.

2 3 4

3 VATTNET I NATUREN: Vattnets omsättning Mängden vatten på jorden är alltid lika stor; jordens vattentillgångar kan inte ökas och inte förbrukas Vattnet är en uthållig resurs 5 VATTNET I NATUREN: Vattnets kretslopp Nederbörd i form av regn, snö, hagel Avrinning - På ytan i floder och sjöar - i jorden med grundvattnet 6

uthållig resurs 5 VATTNET I NATUREN: Vattnets kretslopp Nederbörd i form av

4 VATTNET I NATUREN: Vattnets kretslopp Avdunstning från floder, sjöar, hav, växter och djur Kondensation. Vattnet i luften blir synliga moln O.s.v. 7 8

5 DEN HYDROLOGISKA CYKELN Nederbörd (a) konvektiv nederbörd (b) orografisk nederbörd (c) advektiv nederbörd (frontnederbörd) Nederbörd: Varför regnar det? I luften finns en stor mängd vatten i form av vattenånga Och varm luft kan hålla kvar mer fuktighet än kall luft 9 DEN HYDROLOGISKA CYKELN Nederbörd: Varför regnar det? (a) Konvektiv nederbörd Luften fortsätter stiga och avkyls mer. Nederbördsutlösning Fuktigheten i luften kondenseras och bildar moln Till sist kan molnen inte behålla vatten och nederbörden faller ner Kondensationsnivå Varm luft stiger och avkyls med höjden 10

I luften finns en stor mängd vatten i form av vattenånga Och varm luft kan hålla kvar mer fuktighet än kall luft 9 DEN HYDROLOGISKA CYKELN

6 (b) orografisk nederbörd (varför regnar det alltid vid Norges kust?) Regn vid kuster och berg: Varm, fuktig luft tvingas stiga p.g.a. en terrängen. Luften avkyls och kondenseras. Luften fortsätter stiga och avkyls ännu mer och till slut faller nederbörden ut Nederbördsutlösning Kondensationsnivå (c) advektiv nederbörd (frontnederbörd) varmfront (högt tryck) kallfront (lågt tryck) 11 Nederbörd i Sverige Sommarnederbörd i Norden ( ) Sverige får i genomsnitt 750 mm per år 12

Luften fortsätter stiga och avkyls ännu mer och till slut faller nederbörden ut Nederbördsutlösning Kondensationsnivå

7 Nederbörd i Sverige Årsmedelnederbördens fördelning (västkust) 13 Nederbörd i världen: Nederbördsrika områden mer än mm per år Vid höga kuster Som t.ex. Norgeskust och Nordamerikas västkust Ekvatorn Himalayas sluttningar 14

mer än 1 000 mm per år Vid höga kuster Som t.ex.

8 Nederbörd i världen: Nederbördsrika områden Världsrekordet har Cherrapunji med 26,5 meter på ett år mer än mm per år Högsta årsmedelvärdet har Hawai med 11,6 m 15 Nederbörd i världen: Nederbördsfattiga områden De inre delarna av Asien ligger i regnskugga Vid vändkretsarna Här råder högtryck och det regnar mindre än 500 mm per år Polarområdena I Sahara regnar det 0,5 mm per år Polarområdena 16

Nederbördsfattiga områden De inre delarna av Asien ligger i regnskugga Vid vändkretsarna Här råder

9 DEN HYDROLOGISKA CYKELN Avdunstning (Evaporation) Evaporation omvandlar vatten från flytande form till gas- eller ångform Solens energi går åt till att bryta de bindningar som håller samman vattenmolekyler Vatten som dunstar från din hud kyler ner dig. Varför? 17 90%: Avdunstning från haven, sjöarna och floderna 10%: växters avdunstning obevuxen mark: väldig liten avdunstning 18

samman vattenmolekyler Vatten som dunstar från din hud kyler ner dig. Varför?

10 19 Avrinning (nyttig nederbörd) Nederbörd - avdunstning = avrinning Absolut avrinning: m 3 /s (eller l/s) Specifik avrinning: m 3 /(km 2 s) eller (m 3 /(km 2 s) 20

11 Infiltration: Vattnets väg från markytan ned i underjordiska jord- och bergflöden infiltrationskoefficient = nederbörd som infiltreras hela nederbörden Infiltration beror på olika faktorer: Lutning avrinning infiltration 21 Infiltrationskoefficient = 0 Bergarter (granit, marmor, stenar o.s.v.) Infiltrationskoefficient = krossat berggrundsmaterial Bergrund (häll) (morän) Lera 22

olika faktorer: Lutning avrinning infiltration 21 Infiltrationskoefficient = 0 Bergarter

12 Infiltrationskoefficient = grusåsar Infiltrationskoefficient = 1 sand 23 Grundvatten Det finns även stora mängder vatten vi inte ser - vatten som finns och rör sig underjord. Människor har använt grundvatten i tusentals år och gör så fortfarande, framförallt till dricksvatten och dränering. Livet på jorden är beroende av grundvattnet precis som av ytligt beläget vatten. Vatten transporteras uppåt med hjälp av kapillara krafter 24

13 YTVATTEN OCH AVRINNING Ytvatten är det vatten som finns på jordens yta i sjöar, vattendrag (bäck, å, flod eller älv) och våtmarker. Grundvatten är vatten som utgör den underjordiska delen av vattnets kretslopp i naturen. Det bildas genom att ytvatten tränger ner igenom marken (infiltration) och sjunker sen neråt (perkolation). 25 Avrinningsområde är ett landområde från vilket ett vattendrag med sina tillflöden uppsamlar och avleder vattnet. Vattendraget mynnar slutligen vid kusten. Avrinningsområdet avgränsas av topografin där höjdpartier i landskapet utgör vattendelare mot andra avrinningsområden. Detta innebär att all nederbörd som faller inom avrinningsområdet rinner ut i havet i en punkt t.ex. en åmynning. Avrinningsområden kring Västervik vattendelare 26

Det bildas genom att ytvatten tränger ner igenom marken (infiltration) och sjunker sen neråt (perkolation).

14 Avrinningsområden i Sverige I Sverige finns definierat totalt 119 huvudavrinningsområden, definierade som avrinningsområden större än 200 km 2 med mynning i havet. På svenska fastlandet finns 112 sådana och de är numrerade norrifrån. Det finns ytterligare ett par ( ) som dränerar från Sverige till Norge. Gotland har två huvudavrinningsområden ( ) och hela Öland utgör ett (119). I SMHI:s register över svenska vatten drag anges för varje vattendrag till vilket huvudavrinningsområde det hör. 27 Variationer i avrinning Avrinningens storlek bestäms av nederbördens storlek och av hur mycket vatten som magasineras i området eller återgår till atmosfären genom avdunstning från våta ytor och genom växtlighetens transpiration. Avrinningen uttrycks ofta som specifik avrinning, dvs avrinning per ytenhet och mätts i enheterna l/s km 2 avrinningens medelvärde för åren

Gotland har två huvudavrinningsområden (117-118) och hela Öland utgör ett (119). I SMHI:s register över svenska vatten drag anges för varje vattendrag till vilket huvudavrinningsområde det hör.

15 Variation under året Säsongsvariationen beror till stor del på magasinering av nederbörden i form av snö, liksom på magasinering som mark- och grundvatten. I nordligaste Sverige domineras årsavrinningen av vatten från snösmältningen eftersom stor del av årsnederbörden här faller som snö. I fjällen inträffar vårfloden under juni och juli, medan skogsälvarnas vårflod kommer redan i maj månad. Höga flöden förekommer under sommar och höst till följd av regn. I södra Sverige faller mindre andel av nederbörden som snö och snösmältningen kan ske under flera perioder, vilket ger hög avrinning vintertid. Avrinningens säsongsvariation beror i södra Sverige i stället till större del av avdunstningens variation. Avdunstningen följer i stort sett temperaturen och når därmed sitt högsta värde sommartid, men är låg under senhöst och vinter. 29 Byske älv i Västerbotten Högvadsån i Halland 30

I fjällen inträffar vårfloden under juni och juli, medan skogsälvarnas vårflod kommer redan i maj månad. Höga flöden förekommer under sommar och höst till följd av regn.

16 Den totala avrinningens variation från ett år till ett annat kan bli mycket stor och är främst en följd av att nederbörden varierar kraftigt mellan åren. Eftersom avrinningen är mycket mindre än nederbörden blir dock den relativa variationen hos årsavrinningen betydligt större än hos årsnederbörden. 31 Hydrologiska data specifik avrinning (avrinning per ytenhet): vattenföring vattenstånd beteckning q Q W enhet l/s km 2 m 3 /s m Högvattenföringen (HQ) är den högsta vattenföringen som förekommer i ett vattendrag under ett år. Högvattenföringen delas in i följande kategorier: Högsta högvattenföring (HHQ) = Högsta kända högvattenföring Medelhögvattenföring (MHQ) Lägsta högvattenföring (LHQ) = Lägsta kända högvattenföring Lågvattenföringen (LQ) är den lägsta vattenföringen som förekommer i ett vattendrag under ett år. Lågvattenföringen delas in i följande kategorier: Högsta lågvattenföring (HLQ) = Högsta kända lågvattenföring Medellågvattenföring (MLQ) Lägsta lågvattenföring (LLQ) = Lägsta kända lågvattenföring Medelvattenföring är kvoten mellan den totala genomflytna vattenvolymen V och tid T som vattenvolymen flyter igenom: MQ = V/T 32

31 Hydrologiska data specifik avrinning (avrinning per ytenhet): vattenföring vattenstånd beteckning q Q W enhet l/s km 2 m 3 /s m Högvattenföringen (HQ) är den högsta vattenföringen som förekommer i

17 Vattenföring månader Vattenföringsdiagram Varaktighetsdiagram 33 34

18 35

Relevanta dokument

Fotosyntesen. För att växterna ska kunna genomföra fotosyntesen behöver de: Vatten som de tar upp från marken genom sina rötter.

Fotosyntesen. För att växterna ska kunna genomföra fotosyntesen behöver de: Vatten som de tar upp från marken genom sina rötter. Fotosyntesen Fotosyntensen är den viktigaste process som finns på jorden. Utan fotosyntesen skulle livet vara annorlunda för oss människor. Det skulle inte finnas några växter. Har du tänkt på hur mycket