Nederbörd VVRA05 Vatten 1 Feb 2019 Erik Nilsson, TVRL
Innehåll Uppkomst Olika typer av nederbörd Nederbörd och vattenbalans Variation i tid och rum Mätningar och analys
Uppkomst
Uppkomst - Kondensering Kondenseringspunkt / Daggpunkt ΔT 6.5C / 1000m 1. Fuktig luft stiger 2. Expanderar och kyls ner 3. Når kondenseringspunkt
Uppkomst - Konvektion
Uppkomst Orografisk lyftning Warm air
Uppkomst Lågtryck (Konvergens)
Uppkomst Frontallyft
Uppkomst vattendroppar i moln Kalla moln Vatten kondenserar på iskristaller Större isdroppar faller Smälter vanligtvis innan når marken Varma moln Vatten kondenserar på aerosoler och andra vattendroppar Större vattendroppar faller
Uppkomst - sammanfattning 1. Vattenånga i luft 2. Fuktig luft stiger (konvektion, orografisk lyft, konvergens, frontal) Expanderar och kyls ner 3. Blir slut vattenmättad = Kondenseringspunkt 4. Kondensering på aerosoler och vattendroppar 5. Ökad densitet i vattendroppar 6. Nederbörd
Andel snö i årsnederbörd Typer av nederbörd Regn Hagel Snöblandat regn Snö
Nederbörd och avrinning Avrinningskoefficient a = Q/P Hur stor del av nederbörden blir till avrinning
Regnmätning enhet Vanligtvis i höjd (mm), som genomsnittlig höjd över ett område P h = 5 (mm) Volym regn = h x A = 5 (mm) x 1000 m 2 = 5 x 10-3 x 1000 = 5 m 3 (1 mm = 1 dm 3 / m 2 = 1 liter / m 2 )
Regnvariationer i tid och rum
Spatial variation
Korttidsvariation och designregn Intensitet, varaktighet, återkomsttid Behövs för riskanalysis och dimensionering av vattenflöden, till t.ex. dammar, byggnader, dagvattenhantering
Återkomsttid (Frekvensuppskattning) Uppskatta återkomstid från historisk data Hur ofta händer regn x? Hur ofta regnar det 5 mm eller mer på ett dygn? Återkomsttid T r (x) = Totalt antal fall Frekvens av (x) Sannolikhet p(x) = 1 T r (x) (%)
Intensitet och varaktighet Intensitet = Total mängd / varaktighet Storm = hög intensitet Snö = låg intensitet i = σ P t = 5.5 mm/h
Intensitet, varaktighet, och återkomstid
Intensitet, i Tr = a t+b + c Konstanter Varaktighet
IDF kurvor Kan användas för att uppskatta värden med hög återkomstid (extremvärden). OBS Platsspecifik!?
Malmö 2014-08-31 Observerad nederbörd per 15 min. Max = 17.6 mm / 15 min = 68 mm / h http://www.smhi.se/nyhetsarkiv/extremt-kraftigt-regn-over-malmo-1.77503
Malmö 2014-08-31 Observerad nederbörd per 15 min. Max = 17.6 mm / 15 min = 68 mm / h
Malmö 2014/08/30-31 Uppmätta värden 107.4 mm på 24 h 85 mm på 6 h 31.6 mm på 1 h 17.6 mm på 15 min Återkomstid 85 mm på 6 h 100 år 107 mm på 48h 100 år
Regnmätningar Varför? Hur? Vattenresursplanering Vattentillgång, dimensionering av infrastruktur, dagvattenhantering, översvämningar, torkor, vattenkraft, jordbruk Regnstatistik och analys
Regnmätningar Punktmätningar 295 stationer i Sverige = 1 station per 1,500 km 2 = 40 x 40 km
Global väderstationstäthet Genomsnitt per landarea = 1 station per 39,160 km 2, ca 26 x glesare än Sverige
Punktmätning snö Snörör snödensitet ca 100-600 kg / m3 Snövåg
Regnmätning Väderradar Satellit Klimat/väder modeller
Regnmätning Väderradar Dopplereffekt
Regnmätning Satellit
Regnmätning Klimat- och vädermodeller Baserade på mark- och satellitobservationer + fysikaliska samband Används för väderprognoser och klimatscenarior
Regmätning - räkneexempel Från punkt till areell nederbörd Medelvärdesmetoden Thiessens metod Isohyet metod
Regnmätning - Medelvärdesmetoden Punktobservationer i P1, P2, P3, P4 Hur mycket regnar det i avrinningsområdet? Hur stort kommer vattenflödet vara? Medelvärdet av inkluderade observationer P A = σ i P i n = (P 2 + P 3 )/2
Regnmätning - Thiessen metod Thiessen Method = Viktat medelvärde per areal Uppskatta varje observationpunkts areabidrag P A = σ i a i P i A = (a 1 P 1 + a 2 P 2 + a 3 P 3 + + a n P n )/A
Regnmätning - Isohyet metod Identifiera isohyet linjer (antar linjär förändring mellan observationer) Uppskatta varje isohyetområdes areabidrag Isohyets
Vattenmängd i snö Hur mycket vatten finns i den observerade snömängden? Hur kommer snösmältning påverka vattenflöden?
Vattenmängd i snö - exempel I ett avrinningsområde med arean 197 km2 ligger ett snötäcke. Snötäcket mats I fyra representative punkter med ett snörör. Snöröret trycks ner I snötäcket, lyfts upp och vägs. Samtidigt mats snötäckets djup. Snödjupet har en innerdiameter på 50 mm och det väger 1 kg. Resultat finns presenterat i tabellen. Snödjup (cm) Vikt rör + snö (g) 50 64 39 48 1394 1421 1298 1304