Vattenflöden kring Helgeandsholmen

Transkript

1 Nr Rapport Vattenflöden kring Helgeandsholmen Sten Bergström, Signild Nerheim

2 Pärmbild. Bilden föreställer 2

3 Rapport Författare: Uppdragsgivare: Rapportnr: Sten Bergström Stockholms Stadsbyggnadskontor Granskare: Granskningsdatum: Dnr: Version: Håkan Sanner, Anna Edman /200/ Vattenflöden kring Helgeandsholmen Sten Bergström, Signild Nerheim Uppdragstagare SMHI Norrköping Uppdragsgivare Stockholms Stadsbyggnadskontor Plansektionen, Innerstadsavdelningen Box Stockholm Projektansvarig Signild Nerheim E-post: Kontaktperson Karl Gylje, Planhandläggare Tfn: E-post: Distribution Stockholms Stadsbyggnadskontor Klassificering (x) Affärssekretess Nyckelord Mälaren, Helgeandsholmen, Övrigt

4 Denna sida är avsiktligt blank

5 Innehållsförteckning 1 BAKGRUND Underlag för utlåtande MÄLARENS HYDROLOGISKA FÖRHÅLLANDEN Mälarens vattennivåer och dess reglering Översvämningar runt Mälaren BERÄKNAD FRAMTIDA FÖRÄNDRING AV MÄLARENS TILLRINNING OCH VATTENSTÅND Beräknad förändring av de mest extrema vattenstånden i Mälaren. 9 4 HAVETS NIVÅER Extrema havsvattenstånd DISKUSSION SAMMANFATTNING APPENDIX Flödeskommitténs riktlinjer för dimensionerande flöden Återkomsttid, risk och sannolikhet APPENDIX Klimatscenarier Hydrologiska scenarier... 19

6 Denna sida är avsiktligt blank

7 1 Bakgrund I samband med planerad ombyggnad av Riksdagen har Stockholms Stadsbyggnadskontor gett SMHI i uppdrag att beskriva hur klimatförändringarna kan komma att påverka vattenförhållandena kring Helgeandsholmen. Särskild vikt skulle läggas vid analys av det tillstånd då Mälaren och Saltsjön samtidigt står högt, samt hur olika tappningsstrategier påverkar detta förhållande. Speciellt ville man ha följande frågeställningar belysta: 1. Statistik över Mälarens vattennivåer under dagens klimat och dagens vattenhushållningsbestämmelser. 2. Analys av effekterna av ett förändrat klimat under förutsättningen att Mälarens vattenhushållningsbestämmelser och tappningsförmågan till havet kvarstår som idag. 3. Översiktlig analys av extrema nivåer i framtiden vid ökad tappningsförmåga. Denna analys kan förändras en del när nytt utredningsmaterial föreligger senare i år. 4. Diskussion om osäkerheterna i de framtida nivåberäkningarna. 5. Översiktlig bedömning av havsvattenståndets betydelse för tappningsförmågan och Mälarens vattenstånd i framtiden. Det föreligger en hel del relevant material på SMHI, som framtagits åt den statliga Klimat- och sårbarhetsutredningen, speciellt till dess delbetänkande Översvämningshot Risker och åtgärder för Mälaren, Hjälmaren och Vänern (SOU, 2006; Bergström et al., 2006). Dessutom pågår utredningar kopplade till det pågående projektet kring ombyggnad av Slussen. SMHI är involverad i utredningar kring möjliga tappningsstrategier och vilken påverkan ökad tappning kan ha på bl.a. sediment och avloppsvatten. De senare utredningarna kan komma att leda till vissa justeringar av slutsatserna i denna rapport. 1.1 Underlag för utlåtande Följande utlåtande innehåller alltså en sammanställning och syntes av det utredningsmaterial som togs fram till Klimat- och sårbarhetsutredningen och annat nu tillgängligt material, som är relevant för den planerade ombyggnaden på Helgeandsholmen. Beräkningarna av framtidens vattenstånd bygger i huvudsak på 4 olika klimatscenarier framtagna av forskningsenheten Rossby Centre vid SMHI. Dessutom används det senast tillgängliga materialet från FNs klimatpanel, IPCC, bl.a. i diskussionen av osäkerheterna. Utlåtandet inleds med en kortfattad presentation av Mälarens hydrologiska förhållanden. Därefter följer en beskrivning av vattennivåerna och regleringen, några exempel på inträffade översvämningar, redovisning av beräkningar av effekterna av klimatförändringar samt något om havets nivåer. För att inte belasta framställningen med alltför mycket detaljer har en del beskrivande delar placerats i två appendix, som behandlar Flödeskommitténs riktlinjer för dimensionerande flöden (Appendix 1) och Klimatscenarier och hydrologiska scenarier (Appendix 2) mer i detalj. Nr SMHI - Vattenflöden kring Helgeandsholmen 1

8 En stor del av materialet i utlåtandet är hämtat från SMHI:s rapport till Klimat- och sårbarhetsutredningen Nivåer och flöden i Vänerns och Mälarens vattensystem Hydrologiskt underlag till Klimat- och sårbarhetsutredningen (Bergström et al., 2006). Detta har vidarebearbetats utifrån synpunkter och nytt material som framkommit sedan dess. 2 Mälarens hydrologiska förhållanden Mälarens avrinningsområde är km2 (inklusive sjön) och sträcker sig från Bergslagen i väster till Norrström i centrala Stockholm. (figur 1, tabell 1). Via Mälaren avvattnas större delarna av Uppland, Västmanland, Närke samt södra delarna av Dalarna och de norra delarna av Södermanland. Årsnederbörden inom Mälarens avrinningsområde är ca 650 mm, avdunstningen ca 420 mm vilket ger en årsavrinning på ca 230 mm (SMHI, 2003). Medelvattenföringen till havet från Mälaren är ca 162 m3/s varav ca 6 m3/s går via Södertälje kanal. Via avloppsreningsverk direkt till havet rinner ca 5 m3/s. Figur 1. Mälarens avrinningsområde. 2 Nr SMHI - Vattenflöden kring Helgeandsholmen

9 Tabell 1. Grundläggande data om Mälaren (källor: SNA 2004; Bergström, 1994; Ehlert, 1970, SMHI, 2001; SMHI, 2003). Observera att dessa uppgifter kan variera något beroende på från vilken källa de hämtas. Avrinningsområdet för Mälaren (inkl. sjön) km 2 Mälarens areal km 2 Mälarens volym 14,3 km 3 Mälarens största djup 66 m Norrströms och Södertälje kanals medelvattenföring 162 m 3 /s Högsta nivå under reglerad tid (december 2000) Medelvattenstånd under reglerad tid ( ) Lägsta nivå under reglerad tid (oktober 1976) 100-års nivå vid översvämningskarteringen Dimensionerande nivå vid översvämningskarteringen (Klass I-nivå enligt Flödeskommitténs riktlinjer) 4,74 m 4,17 m 3,72 m 4,80 m 5,63 m Tabell 1 visar grundläggande data om Mälaren. Nivåerna är angivna i Mälarens höjdsystem, som ligger 3, 84 cm över motsvarande värden i RH00-systemet. 100-års nivån på 4, 80m och den dimensionerande nivån enligt Flödeskommittén på 5,63 m är uppgifter som använts vid den översiktliga översvämningskarteringen (Räddningsverket, 2001). Där påpekas att vindens snedställning vid storm tillkommer och kan uppgå till cm. Observera att Klimat- och sårbarhetsutredningen i sitt delbetänkande från 2006 (SOU 2006, sid. 77) utgår från värden som avviker något från de i tabell 1. Man använder nivån 5,15 m som hundraårsnivå, men har då lagt till ett tillskott för att Mälaren snedställs vid kraftig vind. Denna snedställning uppges till 2-3 dm. Som dimensionerande nivå, inklusive snedställning på grund av vind, anger Klimat- och sårbarhetsutredningen 6, 14 m i Mälarens höjdsystem. Detta är 21 cm högre än värdet i tabell 1, som kommer från den översiktliga översvämningskarteringen, om man räknar med 30 cm snedställning. Hur högt värdet blir i framtiden beror på till vilken tappningskapacitet man bygger ut samt vilka regleringsbestämmelser som blir gällande. 2.1 Mälarens vattennivåer och dess reglering För att motverka översvämningar av jordbruksmark, men även för att gynna sjöfarten, genomfördes en reglering av Mälaren enligt en dom från Denna reglering togs i bruk Effekten av regleringen blev inte riktigt vad man tänkt sig. Avsänkningen av högvattenstånden blev ungefär de avsedda, men lågvattenstånden blev betydligt lägre än väntat. Därför har nya Nr SMHI - Vattenflöden kring Helgeandsholmen 3

10 regleringsbestämmelser börjat tillämpas från mars 1968 (Ehlert, 1970). Vatten kan numera tappas genom flera utlopp, varav ett i Södertälje. I figur 2 visas observerade vattennivåer i Mälaren från mitten av 1800-talet till Motsvarande data över vattenföringen vid Mälarens utlopp under den tid det finns data redovisas i figur 3. Observera att mätserien i figur 2 uppvisar en trend som beror på att landhöjningen påverkat referenspunkten. I figur 2 har även 100-års nivån och den dimensionerande nivån lagts in (Klass I-nivå enligt Flödeskommitténs riktlinjer, se Appendix 1.). Figur 2. Vattenstånd för Mälaren (meter i höjdsystem RH00) i Mälaren vid Stockholm under perioden Pilen markerad med FLK1visar Klass 1-nivå enligt Flödeskommitténs riktlinjer och W100 markerar 100-års nivån. Mätserien uppvisar en trend som beror på att landhöjningen påverkat referenspunkten. Figur 3. Vattenföring i m3/s (dygnsmedelvärden) i Mälarens utlopp under den tid det finns data lagrade vid SMHI. Effekterna av Mälarens reglering syns tydligt i såväl vattenstånd som vattenföring. Den mest uppenbara effekten är att de högsta vattenstånden minskat och att de allra 4 Nr SMHI - Vattenflöden kring Helgeandsholmen

11 lägsta flödena försvunnit samtidigt som det genom regleringen blivit vanligare med höga flöden från Mälaren. Figur 3 visar också att den justerade regleringsbestämmelsen från 1968 har minskat frekvensen av inflöden av saltvatten (värden mindre än 0). 2.2 Översvämningar runt Mälaren De kraftiga översvämningarna i Sverige under påverkade också Mälaren, även om de inte blev lika dramatiska som i Dalsland och Värmland med stora problem i Arvika och runt Vänern. I Mälaren uppmättes i december 2000 det högsta vattenståndet under reglerad tid. Betydligt högre nivåer har dock noterats innan regleringen. Ett av de värsta åren var 1924, från vilket bilderna i figur 4-6 är hämtade. Notera att Klass I-nivå enligt Flödeskommitténs riktlinjer för dagens reglerade förhållanden ligger högre än vattenstånden i figur 4 och 5. Detta innebär att 1924 års nivå kan inträffa igen, under gällande regleringsbestämmelser under dagens klimatförhållanden. Figur 4. Mälartorget i Gamla Stan i Stockholm vid översvämningen våren (Foto: S. Ernfors, SMHI) Nr SMHI - Vattenflöden kring Helgeandsholmen 5

12 Figur 5. Stadshusträdgården i Stockholm vid översvämningen våren 1924 (Foto: P. K. Persson). Figur 6. Vattenflödet i Norrström förbi Helgeandsholmen under vårfloden 1924 (Foto: P. K. Persson). Situationen år 2000 i Mälaren visade att det finns säkerhetsproblem som bland annat kan komma att beröra centrala Stockholm. Stockholms tunnelbana kan komma att påverkas, liksom vägar, tunnlar, ventilationssystem, elektriska installationer och annan infrastruktur. Detta finns utförligt beskrivet i delbetänkandet från Klimat- och sårbarhetsutredningen (SOU, 2006). 6 Nr SMHI - Vattenflöden kring Helgeandsholmen

13 3 Beräknad framtida förändring av Mälarens tillrinning och vattenstånd Effekterna av ett förändrat klimat på nivåerna i Mälaren beräknades av Bergström et al., (2006). Utgångspunkten var perioden och det framtida klimatet beskrevs enligt fyra olika regionala scenarier över framtidens klimatutveckling. Dessa är benämnda RCAO-H/A2; RCAO-H/B2, RCAO-E/A2 respektive RCAO- E/B2 och beskrivs närmare i Appendix 2. Förutom med de fyra ovan beskrivna scenarier har ett klimatscenario som kontinuerligt beskriver utvecklingen från dagens klimat fram till 2100 använts. Detta bygger på beräkningarna med den tyska globala ECHAM4/OPYC3 modellen med utsläppsscenario B2 och den regionala RCA3 modellen. De hydrologiska konsekvenserna beräknades med den hydrologiska HBVmodellen (Appendix 2). Figur 7 visar hur tillrinningen till Mälaren i genomsnitt förändras om klimatet ändras i enlighet med klimatscenarierna. Skillnaderna är stora mellan de fyra scenarierna. Förändringen i tillrinningens årsvolym till Mälaren varierar enligt beräkningarna från +2 % till + 21 %. Uppvärmningen beräknas ge mindre stabila vintrar och högre vintertillrinningar, samtidigt som tillrinningen sommartid blir lägre än idag. Detta liknar i viss mån situationen under senare års vintrar, även om sommartillrinningen ännu inte visat någon minskande tendens. Figur 7. Genomsnittlig förändring, under en 30-års period, av tillrinningen till Mälaren enligt fyra klimatscenarier. Procentsiffrorna anger ändringen av den genomsnittliga årsavrinningen. Nr SMHI - Vattenflöden kring Helgeandsholmen 7

14 Med en förenklad metod beräknades även vattenståndsutvecklingen för Mälaren för respektive klimatscenario. Förutsättningen var att dagens regleringsbestämmelser efterlevs och att avtappningsförmågan också motsvara den som gäller idag. Beräkningarna sammanfattas statistiskt i figur 8 och Tabell 2. Tolkningen av denna figur är att spridningen i Mälarens vattenstånd ökar. Såväl de medelhöga som de låga vattennivåerna blir vanligare enligt scenarierna medan antalet dagar vid mellannivåerna minskar. De höga nivåerna kommer företrädesvis att inträffa vintertid medan de lägsta nivåerna kan väntas under sommaren. De allra högsta nivåerna blir något lägre för tre av de fyra klimatscenarierna. RCAO-E/A2-scenariet ger en viss ökning av antalet dagar i de högsta nivåerna. Det är värt att notera att för RCAO-E/A2 scenariet ligger vattennivån högre än 100- års nivån på 4, 80 under 12 dagar av dessa 30 år. Figur 8. Beräknat antal dagar under en 30-års period med olika vattennivåer i Mälaren enligt dagens klimatförhållanden och fyra klimatscenarier. 8 Nr SMHI - Vattenflöden kring Helgeandsholmen

15 Tabell 2. Beräknat antal dagar under en 30 års period med olika vattennivåer i Mälaren enligt dagens förhållanden och fyra klimatscenarier. Referensperi od RCAO - H/A2 RCAO - H/B2 RCAO - E/A2 RCAO - E/B Beräknad förändring av de mest extrema vattenstånden i Mälaren Bergström et al., (2006) redovisade även beräkningar av den framtida utvecklingen av de mest extrema vattenstånden i Mälaren, så kallade Klass I-nivåer enligt Flödeskommitténs riktlinjer (Appendix 1). Därvid har en mer detaljerad tappningsberäkning, utvecklad inom SEAREG-projektet (Meier et al., 2006), använts. Flödesutvecklingen har beräknats för såväl dagens klimat som för fyra framtidsscenarier. Dessutom har olika värden prövats på den maximala tappningskapaciteten motsvarande dagens förhållanden, samt en ökning med 50, 100, 150 och 200 %. Motsvarande ändring av det maximala vattenståndet i Mälaren redovisas för respektive klimatscenario i figur 9. Nr SMHI - Vattenflöden kring Helgeandsholmen 9

16 Figur 9. Ändringen av Mälarens högsta vattenstånd vid olika tappningskapacitet och ett Klass-1 flöde enligt Flödeskommittén under dagens klimat (Referensperiod) och ett framtida klimat enligt fyra regionala klimatscenarier. Figur 9 visar att de mest extrema flödena, beräknade enligt Flödekommittén, blir lägre enligt alla fyra klimatscenarier än för dagens klimatförhållanden. Det beror främst på att snömagasinet i avrinningsområdet, som är en viktig faktor i beräkningen, blir lägre när klimatet blir varmare, men också på att avdunstningen beräknas öka. 4 Havets nivåer Havets nivå påverkar möjligheterna att avtappa vatten från Mälaren. Hur mycket som går att avtappa beror på den samtidiga nivån i Mälaren samt av hur regleringsbestämmelserna är utformade. I de beräkningar SMHI har gjort till projekt Slussen, som redovisas i samrådsunderlaget (SLUSSEN Samråd om vattenverksamhet enligt miljöbalken oktober-november 2007, DNR E ), konstateras att när tappningskapaciteten ökas minskas de högsta nivåerna i Mälaren och därmed blir också nivåskillnaderna mindre mellan Saltsjön och Mälaren, vilket i sin tur leder till att havsvattennivån får större betydelse för avtappningskapaciteten och därmed den dimensionerande nivån i Mälaren. Det är dock helt klart att en ökad tappningskapacitet från Mälaren ger lägre högstanivåer i Mälaren, så länge Mälarens nivå är högre än Saltsjöns. Det befintliga dimensionerande flödet för Mälaren som upprättats utifrån Flödeskommitténs riktlinjer, gäller inte vid ökad avtappningskapacitet. Ny beräkning 10 Nr SMHI - Vattenflöden kring Helgeandsholmen

17 behövs som också tar hänsyn till de nya luckornas kapacitet och havsvattenstånd. För närvarande pågår mer detaljerade beräkningar vid SMHI av detta. Enligt FN:s klimatpanel, IPCC (Naturvårdsverket, 2007) steg världshaven ca 1,8 mm/år under perioden och ca 3,1 mm/år under perioden ). Nivån beräknas enligt IPCC stiga mellan 18 och 59 cm fram till slutet av århundradet ( ) på grund av den globala uppvärmningen. Till detta skall läggas att Östersjön lokalt kan stiga ytterligare ett par decimeter på grund av ändrade tryckoch vindförhållanden. För Stockholms del motverkas detta av en landhöjning på ca 40 cm på 100 år. Det finns alltså relativt goda möjligheter att landhöjningen håller jämna steg med höjningen av havsnivåerna för stockholmstrakten. Om havet varaktigt stiger snabbare än landhöjningen kommer Mälaren sakta men säkert att återgå till att bli en vik av havet med mycket stora konsekvenser för Stockholm och hela Mälardalen. Det finns några oroande signaler. Den viktigaste är att världshaven under tioårsperioden steg snabbare än den nedre gräns som IPCC anger för det kommande århundradet, nämligen 3,1 mm/år, vilket motsvarar 31 cm under 100 år. Forskarna är dock osäkra om denna acceleration av havets stigningstakt är en tillfällig variation eller ett trendbrott. Ett annat orosmoment är ny information om isens avsmältning på Grönland, som framkommit efter det att IPCC lade fram sin fjärde utvärderingsrapportrapport i januari I mätserien av havsvattenstånd från Skeppsholmen i Stockholm finns en antydan till att den minskning som orsakas av landhöjningen avtagit sedan 1990, även om de naturliga mellanårsvariationerna är stora och gör det svårt att dra några definitiva slutsatser (figur 10). Det finns all anledning att noga följa forskarnas signaler om utvecklingen av världshavens vattennivåer. Vattenstånd i lokalt höjdsystem [cm] Skeppsholmen linjär regression linjär regression årsmedelvärden Figur 10. Havsvattenståndet i Stockholm, baserat på årsmedelvärden under perioden Nr SMHI - Vattenflöden kring Helgeandsholmen 11

18 4.1 Extrema havsvattenstånd Havsvattenståndets variationer på kortare tidsskalor kan ha betydelse för tappningskapaciteten från Mälaren. Lufttryck och vindförhållanden över västra Östersjön kan ge högre vattennivåer lokalt i saltsjön med varaktigheter på timmar till dagar medan långvariga västvindar över hela Skandinavien kan ge en förhöjd havsnivå i hela Östersjön med varaktigheter på veckor till månader. De lokala extremerna är högre än de långvariga nivåförändringarna, men något högre vattenstånd i Östersjön påverkar även hur höga extremerna blir för olika vindar. De mest extrema vattenstånden i Stockholm uppkommer för kraftiga ostliga vindar som stuvar upp vattnet mot kusten. Årshögsta vattenstånd i Stockholm har varierat mellan 2 och 78 cm i RH00 beräknat för medelvatten år cm i RH00 motsvarar 117 cm över medelvattenytan. Tabell 3 visar återkomstnivåer för olika återkomsttider. För 100 års återkomsttid förväntas havsytan i Stockholm bli 66 cm eller mer i RH00; för 10 års återkomsttid förväntas havsytan minst bli 42 cm i RH00. Om havsytan i ett framtida klimat stiger kommer också de högsta förväntade extrema vattenstånden att stiga med motsvarande takt. Mer om återkomsttider finns i appendix 1. Tabell 3. Återkomstnivåer för olika återkomsttider för observerat årshögsta vattenstånd vid Stockholm-Skeppsholmen Nivåerna ges i cm i RH00. Gränserna för ett 95-%igt konfidensintervall visas som kursiverad text. 2 år 10 år 50 år 100 år Stockholm Diskussion Mälarens problembild är komplex. Den är kopplad till försök att kontrollera sjöarnas vattenstånd genom regleringar och vattendomar samtidigt som samhällets fortsatta utbyggnad snabbt anpassat sig till förhållanden där man tror sig ha de högsta nivåerna under kontroll. Generellt sett har vattenståndsvariationerna minskat genom regleringen men höga vattenstånd kan ändå inte uteslutas. Händelserna år 2000 bekräftade detta. Mälarens stränder är exponerade för stora risker i samband med höga vattenstånd redan under det klimat som råder idag. En hel del bebyggelse och annan infrastruktur hamnar i riskzonen om flöden av den högsta flödesklassen enligt Flödeskommittén skulle inträffa. Sannolikheten är visserligen låg för detta, men konsekvenserna blir mycket stora. Erfarenheterna från översvämningarna 2000 visade dessutom att stora problem uppstår redan vid flöden som är betydligt mer vanligt förekommande. Klimatfrågan har tillfört en ny dimension till hydrologiska dimensioneringsberäkningar. De olika klimatscenarierna visar att det kan vara riskabelt att inte ta hänsyn till den globala uppvärmningen. Samtidigt är skillnaderna 12 Nr SMHI - Vattenflöden kring Helgeandsholmen

19 mellan resultat baserade på olika klimatscenarier stora och nya beräkningar förväntas komma fram efterhand som forskningen framskrider. Frågeställningen försvåras av att klimatmodellerna är betydligt osäkrare när det gäller att beskriva nederbörd än temperatur. Extrem nederbörd är än osäkrare i klimatmodellerna. Detta skapar en svår beslutssituation, speciellt i ett läge då omfattande säkerhetshöjande arbete redan pågår. Denna svårighet har diskuterats i nyutgåvan av Flödeskommitténs riktlinjer från 2007 (Svensk Energi, Svenska Kraftnät och SveMin, 2007). Beträffande framtidens klimat, som det beskrivs av hittills tillgängliga klimatscenarier, så ändras inte problembilden vad avser de allra mest extrema nivåerna speciellt mycket för Mälaren. Med reservation för att klimatscenarier är osäkra så tycks riskerna snarare minska än öka. Däremot tycks höga flöden med kortare återkomsttider kunna komma att bli betydligt vanligare. På grund av den ändrade tillrinningen och ökad avdunstning kan en minskad vattentillgång bli ett problem sommartid för Mälaren i framtidens klimat. Det finns relativt goda möjligheter att landhöjningen håller jämna steg med höjningen av havsnivåerna i stockholmstrakten. Dock är det oroande att havets stigning under de senaste åren tycks ha accelererat, samtidigt som det kommer alltfler signaler från forskarna rörande ökad avsmältning av Grönlandsisen. Det är dessutom viktigt att notera att de siffror som IPCC anger om havets stigning gäller förhållanden i slutet av innevarande århundrade. Det mest sannolika är att havet fortsätter att stiga långt efter nästa sekelskifte. Hur det slutligen blir med Mälarens framtida nivåer beror förutom av klimatet på den framtida utökningen av tappningskapaciteten och vilka regleringsbestämmelser som denna ändring för med sig. 6 Sammanfattning Svaren på de fem frågeställningar som formulerades inledningsvis kan sammanfattas på följande sätt: 1. Statistik över Mälarens vattennivåer under dagens klimat och dagens vattenhushållningsbestämmelser. Statistiken redovisas i tabell 1 och tabell Analys av effekterna av ett förändrat klimat under förutsättningen att Mälarens vattenhushållningsbestämmelser och tappningsförmågan till havet kvarstår som idag. Statistiken redovisas i figur 7 och i tabell 2. Spridningen i Mälarens vattenstånd ökar. Såväl de medelhöga som de låga vattennivåerna blir vanligare enligt scenarierna medan antalet dagar vid mellannivåerna minskar. De höga nivåerna kommer företrädesvis att inträffa vintertid medan de lägsta nivåerna kan väntas under sommaren. De allra högsta nivåerna under en 30-årsperiod blir något lägre för tre av de fyra klimatscenarierna. För ett scenario ligger vattennivån högre än 100-års nivån under 12 dagar av de 30 åren. Nr SMHI - Vattenflöden kring Helgeandsholmen 13

20 På grund av den ändrade tillrinningen och ökad avdunstning kan en minskad vattentillgång bli ett problem sommartid för Mälaren i framtidens klimat. 3. Översiktlig analys av extrema nivåer i framtiden vid ökad tappningsförmåga. De allra mest extrema nivåerna i Mälaren, Klass I enligt Flödeskommitténs riktlinjer, minskar enligt de hittills tillämpade klimatscenarierna (se figur 8). 4. Diskussion om osäkerheterna i de framtida nivåberäkningarna. Även om det ser ut som om de mest extrema nivåerna minskar är det stora skillnader mellan resultat baserade på olika klimatscenarier. Klimatmodellernas beskrivning av nederbörd är osäkrare än av temperatur, och beskrivning av extremnederbörd än osäkrare (se Diskussion). 5. Översiktlig bedömning av havsvattenståndets betydelse för tappningsförmågan och Mälarens vattenstånd i framtiden. Landhöjningen har tidigare varit större än havsvattenytans höjning i Stockholm, men de senaste 18 åren tycks havets stigning ha accelererat (figur 10). Om havet stiger enligt de högre siffror som anges av IPCC kommer havets stigning mot slutet av innevarande sekel att överskrida landhöjningen. Detta kan påverka tappningskapaciteten. Hur mycket beror även på den framtida utökningen av tappningskapaciteten och eventuella ändringar i regleringsbestämmelser. Det är dessutom sannolikt att havet fortsätter att stiga också efter nästa sekelskifte. Utredningar som pågår kring ombyggnad av Slussen kommer att belysa detta närmare. Referenser Bergström, S. (1994). Sveriges hydrologi grundläggande hydrologiska förhållanden SMHI/Svenska Hydrologiska Rådet. Bergström, S., Hellström, S.-S. och Andréasson, J. (2006) Nivåer och flöden i Vänerns och Mälarens vattensystem Hydrologiskt underlag till Klimat- och sårbarhetsutredningen. SMHI Reports Hydrology No. 20, Norrköping. Ehlert, K. (1970). Mälarens hydrologi och inverkan på denna av alternativa vattenavledningar från Mälaren SMHI Serie hydrologi: Nr 8. Flödeskommittén (1990) Riktlinjer för bestämning av dimensionerande flöden för dammanläggningar. Slutrapport, Statens Vattenfallsverk, Svenska Kraftverksföreningen och Sveriges Meteorologiska och Hydrologiska Institut Meier, M., Andréasson, J., Broman, B., Graham, L.P., Kjellström, E., Persson, G. and Viehhauser, M. (2006). Climate change scenario simulations of wind, sea level, and river discharge in the Baltic Sea and Lake Mälaren region a dynamical downscaling approach from global to local scales. SMHI Reports Meteorology and Climatology, No. 109, Norrköping. 14 Nr SMHI - Vattenflöden kring Helgeandsholmen

21 Naturvårdsverket (2007). FN:s klimatpanel 2007: Den naturvetenskapliga grunden. Sammanfattning för beslutsfattare. Bidraget från arbetsgrupp i (WG I) till den fjärde utvärderingsrapporten från Intergovernmental Panel on Climate Change. Naturvårdsverket, Rapport 5677, Stockholm Räddningsverket (2001). Översiktlig översvämningskartering för Mälaren. Rapport 22, Svensk Energi, Svenska Kraftnät och SveMin (2007). Riktlinjer för bestämning av dimensionerande flöden för dammanläggningar Nyutgåva 2007 SMHI (2003). Vattenståndsmätningar i Mälaren. Väder och Vatten 11/2003. SNA (1995). Klimat, sjöar och vattendrag. Sveriges nationalatlas, andra utgåvan. Bokförlaget Bra Böcker, Höganäs. SOU (2006) Översvämningshot. Risker och åtgärder för Mälaren, Hjälmaren och Vänern. Delbetänkande från Klimat- och sårbarhetsutredningen, SOU 2006:94, Stockholm. Nr SMHI - Vattenflöden kring Helgeandsholmen 15

22 7 Appendix Flödeskommitténs riktlinjer för dimensionerande flöden (Texten är hämtad från Bergström et al., 2006) 1990 antogs nya riktlinjer för bestämning av dimensionerade flöden för dammanläggningar av den svenska vattenkraftindustrin och SMHI. Dessa riktlinjer hade utarbetats av Flödeskommittén (1990). De innebar en skärpning av kraven på vilka flöden som skall kunna hanteras vid en damm. Sedan dess pågår en genomgång av praktiskt taget alla kraftindustrins dammar av betydelse. Ett stort antal ombyggnader har genomförts eller planeras. Flödeskommitténs beräkningsmetod har blivit praxis inom vattenkraftindustrin och tillämpades även för den översiktliga översvämningskartering som genomförts av Statens Räddningsverk. De mest extrema flödena i Sverige uppstår ofta genom en kombination av snösmältning och extrema regn. Flödeskommitténs riktlinjer för så kallade klass 1- dammar, d.v.s. de anläggningar där ett haveri skulle medföra allra störst konsekvenser, går ut på att beräkna den mest kritiska kombinationen av de faktorer som sammantaget skapar de allra högsta flödena. Beräkningarna baseras på en simulering över en tioårsperiod med en dimensionerande nederbördssekvens som tillåts inträffa när som helst under denna period. En annan förutsättning är att varje vinter under denna period antas ha ett maximalt snötäcke som inträffar eller överträffas en gång på 30 år, något som har stor betydelse för den beräknade vattenståndsutvecklingen i de stora sjöarna. Flöden för klass 1- dammar enligt Flödeskommittén är mycket extrema. Även om det egentligen inte går att ange någon återkomsttid så uppger Flödeskommittén att denna i genomsnitt ligger över år, vilket innebär att sannolikheten är mindre än 1 % att flödet överträffas under en period av 100 år. Detta antas även ofta internationellt vara en rimlig säkerhetsnivå för de viktigaste dammanläggningar, där haverier skulle få katastrofala konsekvenser. Översvämningarna analyserades ingående av Svenska Kraftnäts analysgrupp (Svenska Kraftnät, 2001). En av slutsatserna av detta arbete blev att Flödeskommitténs riktlinjer för dimensionerande flöden (Flödeskommittén, 1990) bör ses över vad gäller stora sjöar. Därför tillsattes 2002 en kommitté kallad Kommittén för komplettering av Flödeskommitténs riktlinjer med ledamöter från vattenkraftindustrin, Svenska Kraftnät, gruvindustrin genom SveMin och SMHI. Kommittén konstaterade i sin slutrapport (Elforsk, 2005) att Flödeskommitténs riktlinjer inte kan tillämpas kategoriskt för Vänern. Därmed utgör Vänern det hittills enda undantaget från den praxis som utvecklats för beräkning av dimensionerande flöden i Sverige. En annan viktig begränsning i Flödeskommitténs riktlinjer är att dessa förutsätter att klimatet inte ändras. Därför har Elforsk och svenska Kraftnät initierat projektet Känslighetsanalys av Flödeskommitténs riktlinjer i ett framtida förändrat klimat. Inom detta projekt har ny teknik utvecklats för att analysera hur de dimensionerande flödena för klass 1-dammar skulle kunna förändras i ett ändrat klimat (Andréasson et al., 2006). Beräkningar med denna teknik har bl.a. gjorts för Vänern och för Klimat och sårbarhetsutredningen har dessa kombinerats med olika tappningsalternativ, för 16 Nr SMHI - Vattenflöden kring Helgeandsholmen

23 att se hur systemet som helhet fungerar under de mest extrema tänkbara flödena. Motsvarande beräkningar har för Klimat och sårbarhetsutredningen också gjorts för Mälaren och Hjälmaren. Klimatfrågan har tillfört en ny dimension till hydrologiska dimensioneringsberäkningar. De olika klimatscenarierna visar att det kan vara riskabelt att inte ta hänsyn till den globala uppvärmningen. Samtidigt är skillnaderna mellan resultat baserade på olika klimatscenarier stora och nya beräkningar förväntas komma fram efterhand som forskningen framskrider. Detta skapar en svår beslutssituation, speciellt i ett läge då omfattande säkerhetshöjande arbete redan pågår. Denna svårighet har diskuterats i nyutgåvan av Flödeskommitténs riktlinjer från Återkomsttid, risk och sannolikhet Begreppen återkomsttid, risk och sannolikhet skapar ibland missförstånd. Med en händelses återkomsttid menas att den inträffar eller överträffas i genomsnitt en gång under denna tid. Det innebär att sannolikheten för exempelvis ett 100-års flöde är 1 på 100 för varje enskilt år. Eftersom man exponerar sig för risken under flera år blir den ackumulerade sannolikheten avsevärd. För ett hus som står i 100 år i ett område som endast är skyddat mot ett 100-års flöde, är sannolikheten för översvämning under denna tid hela 63 %. Detta är skälet till att man för större dammar ofta sätter gränsen vid, eller t.o.m. bortom, årsflödet. Då blir ändå sannolikheten under 100 års exponering ca 1%. Tabell 1.1 visar sambandet mellan återkomsttid, exponerad tid och sannolikheten. Tabell 1.1. Sambandet mellan återkomsttid, exponerad tid och sannolikhet i procent. Återkomsttid (år) Sannolikhet under 50 år (%) Sannolikhet under 100 år (%) , ,5 1 Beräkningen av återkomsttider sker med en teknik som kallas frekvensanalys. Denna är dock behäftad med ganska stora osäkerheter, vilket gör att exempelvis ett 100- årsflöde ofta ändras i takt med att nya data flyter in. Beräkningarna försvåras speciellt om dataserierna är korta eller om de är påverkade av regleringar i vattendraget. Referenser till Appendix 1 Andréasson, J., Gardelin, M., Hellström, S.-S. och Bergström, S. (2006). Känslighetsanalys av Flödeskommitténs riktlinjer i ett framtida förändrat klimat. Elforsk rapport 06:80, Stockholm. Nr SMHI - Vattenflöden kring Helgeandsholmen 17

24 Bergström, S., Hellström, S.-S. och Andréasson, J. (2006) Nivåer och flöden i Vänerns och Mälarens vattensystem Hydrologiskt underlag till Klimat- och sårbarhetsutredningen. SMHI Reports Hydrology No. 20, Norrköping. Flödeskommittén (1990). Riktlinjer för bestämning av dimensionerade flöden för dammanläggningar - Slutrapport från Flödeskommittén Statens Vattenfallsverk, Svenska Kraftverksföreningen, Sveriges Meteorologiska och Hydrologiska Institut. Svenska Kraftnät (2001). Analys av översvämningarna under sommaren och hösten 2000 samt vintern 2001 Rapport Nr , BE 90. Bromma Tryck AB, Stockholm. Elforsk (2005). Dammsäkerhet Dimensionerande flöden för stora sjöar och små tillrinningsområden samt diskussion om klimatfrågan. Elforsk Rapport 05:17, Stockholm. 8 Appendix 2 (Texten är hämtad från Bergström et al., 2006) 8.1 Klimatscenarier För att skapa scenarier för det framtida klimatet i en region krävs resultat från en global klimatmodell och en regional tolkning av dessa. De framtidsscenarier som använts i detta arbete bygger på regionala klimatscenarier framtagna vid Rossby Centre vid SMHIs forskningsavdelning. Dessa har i sin tur utnyttjat globala klimatberäkningar, en från Max-Planck institutet för meteorologi i Tyskland och en från Hadley Centre i England. För att ytterligare belysa osäkerheten i scenarierna har de globala klimatmodellerna körts med två olika antaganden om hur framtidens utsläpp av växthusgaser kommer att utvecklas. Därvid har två utsläppsscenarier som definierats av IPCC använts, de s.k. SRES A2 respektive SRES B2 scenarierna. Med de två globala klimatmodellerna, de två utsläppsscenarierna och med hjälp av den regionala klimatmodellen har följaktligen fyra olika regionala klimatscenarier erhållits. Vart och ett av dessa scenarier avser genomsnittliga förhållanden under perioden Den globala klimatmodellen från Hadley Centre har benämningen HadCM3/AM3H och den från Max-Planck institutet benämns ECHAM4/OPYC3. De fyra scenarierna har för enkelhets skull i den fortsatta texten givits benämningarna H/A2 respektive H/B2 för Hadley Centres modell med tillämpad utsläppsscenario A2 respektive B2. Motsvarande benämning för den tyska ECHAM4/OPYC3 modellens scenarier är E/A2 och E/B2. Den regionala klimatmodellen från Rossby Centre, som används för tolkning av de globala modellernas resultat till svenska förhållanden, benämns RCAO-modellen. Sammanfattningsvis visar de fyra klimatscenarierna för Sverige en temperaturhöjning mellan ca 2,5 och ca 4,5 grader för perioden i jämförelse med Störst är temperaturhöjningen vintertid och de riktigt låga temperaturerna stiger mest. Nederbörden beräknas öka framförallt på hösten, vintern och våren. Speciellt mycket ökar nederbörden i norra Sverige samt i de västra delarna av Svealand och Götaland. 18 Nr SMHI - Vattenflöden kring Helgeandsholmen

25 Scenarierna från de två globala klimatmodellerna skiljer sig ganska mycket åt, speciellt beträffande den framtida nederbörden i Sverige. Detta beror på att dessa två modeller ger ganska skilda bilder av hur den storskaliga atmosfäriska cirkulationen kommer att utvecklas i framtiden. Enligt ECHAM4/OPYC3 modellen ändras den storskaliga cirkulationen så att den blir mer västlig medan HadCM3/AM3H modellen ger en framtida storskalig cirkulation som mer liknar dagens. Mer detaljer i de olika scenarierna finns beskrivna av Rummukainen et al. (2004). Förutom med de fyra ovan beskrivna scenarierna har vissa studier gjorts med ett klimatscenario som kontinuerligt beskriver utvecklingen från dagens klimat fram till I detta fall bygger beräkningarna på den tyska globala ECHAM4/OPYC3 modellen med utsläppsscenario B2 tolkad till svenska förhållanden med en senare version av den regionala klimatmodellen från Rossby Centre, benämnd RCA3- modellen. Med denna kontinuerliga regionala beräkning kan klimatförändringens utveckling i tiden följas mer i detalj. 8.2 Hydrologiska scenarier De hydrologiska beräkningarna har baserats på den så kallade HBV-modellen. Det är en hydrologisk beräkningsmodell som ursprungligen utvecklats för prognoser av flöden i vattendrag, men som numer ofta även används för dimensioneringsberäkningar och analyser av effekterna på vattenresurserna av ett ändrat klimat. Kopplingen mellan en klimatmodell och en hydrologisk modell kan göras på fler än ett sätt. I första hand har en enkel metod använts som bygger på att den förändring av klimatet som klimatscenarierna anger överförs till en observerad klimatserie över en viss period. Därefter görs hydrologiska beräkningar med såväl den ursprungliga klimatserien som den förändrade och skillnaderna analyseras. Denna metod är den som oftast används för att beräkna påverkan av klimatförändringar på vattenresurserna (se t.ex. Andréasson et al., 2004). Den passar bäst för beräkningar av medelförhållanden och flöden som inte är alltför extrema. Inom ramen för det nordiska CE-projektet (Climate and energi) har den använts för att ta fram gemensamma nordiska kartor över hur vattenresurserna kan komma att påverkas. De olika klimatscenarierna ger ganska skilda resultat men det finns gemensamma drag. Störst skillnad är det mellan de resultaten som baseras på skilda globala modeller medan valet av utsläppsscenario spelar något mindre roll. Anledningen till de stora skillnaderna mellan de globala modellernas resultat är främst olikheter i hur den storskaliga cirkulationen utvecklas och därmed nederbördens utveckling. Ett mer samstämmigt resultat mellan scenarierna är att de största ökningarna av vattentillgången visas i norra Sverige och i västra Svealand och västra Götaland, medan förhållandena är mer varierade i övriga delar av landet. I sydost bidrar den ökande avdunstningen till att vattentillgången kan minska. Totalt sett ökar vattentillgången enligt de olika scenarierna med 5-25 % i genomsnitt för hela landet. Lokalt blir det dock minskningar. Påverkan av den globala uppvärmningen i Sverige visar likheter med vad som kan förväntas för övriga Norden men skiljer sig markant från övriga Europa. Speciellt i Nr SMHI - Vattenflöden kring Helgeandsholmen 19

26 södra Europa kan stora problem förväntas på grund av mycket höga sommartemperaturer och minskad nederbörd som kan leda till svår vattenbrist. Referenser till Appendix 2 Andréasson, J., Bergström, S., Carlsson, B., Graham, L. P. and Lindström, G. (2004). Hydrological Change Climate Change Impact Simulations for Sweden. Ambio 33:4-5, Bergström, S., Hellström, S.-S. och Andréasson, J. (2006) Nivåer och flöden i Vänerns och Mälarens vattensystem Hydrologiskt underlag till Klimat- och sårbarhetsutredningen. SMHI Reports Hydrology No. 20, Norrköping. Rummukainen, M., Bergström, S., Persson, G., Rodhe, J. and Tjernström, M. (2004). The Swedish Regional Climate Modelling Programme, SWECLIM: A review. Ambio 33:4-5, Nr SMHI - Vattenflöden kring Helgeandsholmen

27 Nr SMHI - Vattenflöden kring Helgeandsholmen 21

28 Denna sida är avsiktligt blank Sveriges meteorologiska och hydrologiska institut NORRKÖPING Tel Fax