Havsvattenstånd runt Gotland - nu och i framtiden

Nr. 2008-71 Rapport Havsvattenstånd runt Gotland - nu och i framtiden Signild Nerheim

2

Rapport Författare: Uppdragsgivare: Rapportnr: Signild Nerheim Gotlands kommun 2008-71 Granskare: Granskningsdatum: Dnr: Version: Jan Andersson 2008-10-07 2008/1343/204 1.0 Havsvattenstånd runt Gotland - nu och i framtiden Signild Nerheim Uppdragstagare SMHI 601 76 Norrköping Uppdragsgivare Stadsbyggnadskontoret Gotlands kommun 621 81 VISBY Kontaktperson Signild Nerheim 031-751 8987 signild.nerheim@smhi.se Kontaktperson Frida Brunner 0498-269374 Frida.Brunner@sak.gotland.se Distribution Gotlands kommun Klassificering (x) Affärssekretess Nyckelord Framtida vattenstånd, IPCC, RCO, Gotland Övrigt Resultaten i denna rapport får inte säljas till tredje part av kund

Denna sida är avsiktligt blank

Innehållsförteckning 1 SAMMANFATTNING... 1 2 BAKGRUND... 2 3 METODIK... 3 3.1 Framtidens havsvattenstånd... 3 3.2 Vattenståndsvariationer runt Gotland... 3 3.3 Historiska vattenstånd i Visby... 4 3.3.1 Höjdsystem och landhöjning... 5 3.4 Uppstuvningseffekter... 5 4 RESULTAT... 6 4.1 Extrema vattenstånd... 6 5 DISKUSSION... 9 6 SLUTSATSER... 10 7 REFERENSER... 10 BILAGOR... 11 I. ÅTERKOMSTTID, RISK OCH SANNOLIKHET... 11 II. ALLMÄNT OM KLIMATSCENARIER... 12 III. ÅTERKOMSTTID, RISK OCH SANNOLIKHET... 13

Denna sida är avsiktligt blank

1 Sammanfattning SMHI har på uppdrag av Gotlands kommun beräknat medelvattenstånd och extrema vattenstånd för Gotland för framtidens klimat. Med framtiden menas här klimatet 2071-2100---. Resultat från två klimatscenarier, ett högt och ett lågt, redovisas i rapporten. Som underlag används de senaste resultaten från FN:s klimatpanel (IPCC) och beräkningar hämtade från Rossby Center (SMHIs klimatforskningsenhet). Både för ett lågt och ett högt scenario stiger havet runt Gotland. Medelvattenytan i framtidens klimat (2071-2100), kommer att ligga någonstans mellan -3 och +47 cm i RH00. Dagens nivå er -13 cm i RH00. Olika delar av Gotland drabbas mer eller mindre av extrema vattenstånd. Vattenståndet med olika återkomsttider, 2, 10, 50 och 100 år, har beräknats för ett lågt och ett högt scenario för tre områden som typiskt får ungefär samma vattenstånd vid samma väder: Södra Gotland, östra Gotland och nordvästra Gotland. Havsvattennivån för 100 års återkomsttid har beräknats till 140 cm i RH00 1 för ett högt scenario för nordvästra Gotland som får de mest extrema nivåerna. Det betyder att sannolikheten för att denna nivå uppnås eller överskridas är 63 % över en 100-årsperiod, eller ca 39 % på 50 år. För Södra Gotland är motsvarande vattenstånd 130 cm i RH00, medan för östra Gotland 136 cm. För mest gynnsamma scenario (lågt scenario) är havsvattennivån för 100 års återkomsttid ca 110 cm i RH00. För dagens klimat (1961-1990) är beräknad vattenstånd med 100 års återkomsttid drygt 80 cm i RH00. Enligt FN:s klimatpanel, IPCC (Naturvårdsverket, 2007) steg världshaven ca 1,8 mm/år under perioden 1961-2003 och ca 3,1 mm/år under perioden 1993-2003. Den beräknade vattenytan enligt lågt scenario kan därför vara underskattad. Havet slutar sannolikt heller inte att stiga år 2100. De nivåer vi här räknat fram för perioden 2071-2100 kommer med stor säkerhet att överträffas ännu längre fram i tiden. Det kan ha betydelse t.ex. när man planerar helt nya bostadsområden. Nivåerna som anges gäller för en ostörd vattenyta, d v s att eventuella vågeffekter inte finns med i beräkningarna. Effekter från vinduppstuvning i vikar har inte heller beräknats. 1 Nivåer anges i rapporten i RH00 för Visby då medelvattenytan beräknas för SMHI:s pegel i Visby hamn. Nr. 2008-71 SMHI - Havsvattenstånd runt Gotland - nu och i framtiden 1

2 Bakgrund I planarbetet vid Gotlands kommun behövs uppdaterad information om dagens och framtidens klimat. SMHI har fått en förfrågan om att ta fram underlag över väderhändelser som påverkar kommunen eller kan komma att göra det i ett framtida klimat. Denna rapport beskriver framtidens havsvattenstånd runt Gotland. Vattenståndsförändringar i ett framtida klimat I IPCC:s rapport från 2007 (AR4 Assessment Report 4) grundas resultaten om framtida vattenståndsnivåer på de senaste framstegen inom klimatmodellering. För perioden 2071-2100 beräknas haven att stiga med 18-59 cm jämfört med referensperioden 1961-1999. Resultaten grundar sig på ett större antal förbättrade klimatmodeller och förbättrad information om osäkerheter i drivningen av modellerna. Osäkerhetsintervallet omfattar här 5 till 95-percentilen av modellomfånget. Det presenterade osäkerhetsintervallet är ett globalt medelvärde. I IPCC:s rapport från 2004 (TAR, Third Assessment Report) försummades en eventuell accelererad höjning av havsnivån fram till 2100 på grund av glaciärers hastiga respons på klimatförändringar. Senare års rapporter om isutbredningens förändringar i Antarktis och Grönland visar att modellerna inte fångar alla variationer. AR4 utgår ifrån den ökning i isflöde från Grönland och Antarktis som har observerats 1993-2003, men isflödet kan både öka eller minska i framtiden. Om förändringen ökar lineärt med ökande temperatur kan vattenståndet stiga med ytterligare 0.1-0.2 m. Det finns också regionala variationer. AR4 visar att medelvattenytan i Nordsjön kan ligga upp mot 0.2 m över det globala medelvärdet. Faktaruta "Årets medelvattenstånd" är ett beräknat värde bestämt genom regression av många års årsmedelvärden - det krävs mer än 30 års värden för att någorlunda väl kunna bestämma regressionslinjen. Respektive års medelvattenstånd betraktas som respektive års värde på regressionslinjen. Årshögsta vattenstånd är det högsta vattenstånd som uppnås under ett år. De högsta nivåerna är ofta kortvariga, storleksordning ca 6 timmar. Högt vatten Förhöjda vattennivåer under en längre period inträffar då och då på grund av t ex kraftiga västvindar. Vintern 2006-2007 var vattenståndet mer än 40 cm över medelvatten i Visby i över en månad. 2 Nr. 2008-71 SMHI - Havsvattenstånd runt Gotland - nu och i framtiden

3 Metodik 3.1 Framtidens havsvattenstånd För att få bästa möjliga bild över framtida extrema vattenståndsnivåer i Östersjön kombineras resultaten från IPCC, FN:s klimatpanel, med regionala modellberäkningar från Rossby Centre på SMHI (Ref. 5)). Fyra modellscenarier för framtidens klimat (2071-2100) analyseras med avseende på medelvattenstånd och extrema vattenstånd. Den framtida medelvattennivån och extrema vattenstånd i Östersjöområdet bestäms både av havsvattenytans höjning och av landhöjningen. Den absoluta landhöjningen varierar och är högst i norra Sverige och lägst i södra Sverige. Den landhöjning som vi upplever på land är den apparenta landhöjningen, och den definieras som differensen mellan den absoluta landhöjningen och höjningen av havets nivå. Mer om klimatscenarier, beräkningsunderlag och modeller, se bilaga II. 3.2 Vattenståndsvariationer runt Gotland 58.4 58.2 58 Djup S Gotland NV Gotland Ö Gotland 200 57.8 150 57.6 57.4 Visby 100 Djup [m] 57.2 57 50 17.5 18 18.5 19 19.5 Figur 1. Gotland med omgivande hav (djupområden är röda, grundare områden blå) och gridrutorna som beskriver Gotlandskusten i RCO-modellen. Tre kustområden utpekar sig genom att ha samma fördelning av extrema vattenstånd. Södra Gotland har lägsta extremnivåerna och representeras av den punkt som är längst syd/väst i modellen. Nordvästra och norra Gotland har ungefär samma vattenstånd, representerad av gridrutan närmast Visby. Jämförelse har gjorts för kontrollpunkten i nordost. För östra Gotland har den centrala östliga gridrutan valts. Nr. 2008-71 SMHI - Havsvattenstånd runt Gotland - nu och i framtiden 3

I RCO-modellen har vattenståndet modellerats för dagens klimat (referenssimulering) och för framtidens. Detta sker i ett griddat nät med 50 x 50 km upplösning. 18 modellpunkter beskriver Gotland, se Figur 1. En jämförelse av högsta och medelhögvatten visar att Gotland kan delas in i tre områden för extrema vattenstånd; södra Gotland (rosa), nordvästra Gotland (röd) och östliga Gotland (gul). Resultat från en representativ gridruta (markerade med cirklar) från varje område visas nedan. Nordvästra Gotland representeras av gridrutan närmast Visby. 3.3 Historiska vattenstånd i Visby Havsvattenstånd har uppmätts i Visby hamn sedan 1916. Fram till 1960 registrerades bara dygnsvärden och extremer, men den nya pegeln registrerar vattenståndet varje timme. Den första invägningen av nya vattenståndspegeln gjordes enbart för RH70, och osäkerheten var relativt stor beroende på svårigheten med att relatera till fastlandet. I senare tid har pegeln försätts med GPS, och under 2008 har Lantmäteriverket vägt in pegeln både mot RH2000, RH70 och mot RH00. Tabell 1 visar medelvatten i Visby i olika höjdsystem. Notera att korrektionen som har gjorts för RH70 är nästan 1 dm. Äldre beräkningar av vattenstånd innehåller med andra ord en osäkerhet i relationen till höjdsystemen. Årets medelvattenstånd för 2008 är 13.4 cm i RH00. Faktaruta Återkomsttid: Om ett värde, t.ex. ett högt havsvattenstånd, har 100 års återkomsttid innebär det att värdet i medeltal uppnås en gång vart hundrade år. Konfidensintervall: Med t.ex. ett 95-procentigt konfidensintervall menas att ett värde ligger inom intervallet med 95 procents sannolikhet. Tabell 2 visar statistik över extrema vattenstånd för dagens klimat framräknad från vattenståndsserien i Visby. Mätdata från Visby har jämförts med modellens referenssimulering. Tabell 1. Medelvattenstånd i Visby hamn i RH00 och RH70. Efter Lantmäteriverkets senaste mätning har relationen mellan RH70 och medelvatten ändrats med 12 cm. Den relation som gäller mellan RH00 och medelvatten är den samma som förut var angett för RH70. Medelvattenstånd i Visby i RH00 Medelvattenstånd i Visby i RH70 2008: Innan ny lantmätning 2008: Efter ny lantmätning -- -13.4 cm -13.4 cm -4.0 cm Tabell 2. Beräknade återkomstnivåer (cm i RH00) för höga vattenstånd i Visby hamn. Kursiverade siffror anger 95%-igt konfidensintervall för det framräknade återkomstvärdet. 2 år 10 år 50 år 100 år Observationer Visby 1916-2007 35 54 67 71 32-38 50-59 61-78 65-86 4 Nr. 2008-71 SMHI - Havsvattenstånd runt Gotland - nu och i framtiden

3.3.1 Höjdsystem och landhöjning Landhöjningen är större ju längre norrut vi befinner oss. Traditionellt betraktades havet som konstant och landhöjningen mättes i relation till havets nivå (det som vi idag kallar apparent landhöjning). Efter införandet av GPS-teknik är den absoluta landhöjningen långt enklare att bestämma, men i och med att landhöjningen med noggrannhet bara är bestämd för Visby anges alla resultat för framtidens klimat som om hela Gotland har samma landhöjning (0.26 cm i 110 år = 28.6 cm för 110 år, dvs från 1990 2100). Med hjälp av kunskap om landhöjningen i övriga Sverige går det att göra en mycket grov extrapolering av landhöjningens storlek på norra och södra Gotland. Om vi antar att landhöjningen längst nord på Gotland är 0.3 cm/år, och landhöjningen längs syd på Gotland är 0.2 cm/år blir effekten från 110 år med konstant landhöjning 33 cm för nord och 22 cm för syd. Resultaten för de nordligaste och sydligaste delarna kan således justeras för en differentierad landhöjning på upp till 6 cm. Den geografiska variationen är relativt liten jämfört med t ex osäkerheten för långa återkomsttider. Alla resultat ges relativt RH00. Eftersom årets medelvattenyta och relationen mellan medelvattenyta och RH00 bara finns för Visby används denna för hela ön. Vattenståndet anges alltså relativt RH00 som relaterad till 2008 års beräknade medelvattenstånd i Visby. Kommunen besitter de nödvändige kunskaper om hur olika delar av ön har ändrat sig i relation till höjdsystemet. 3.4 Uppstuvningseffekter Faktaruta Apparent landhöjning är den upplevda landhöjningen, det vill säga differensen mellan vad som här kallas den absoluta landhöjningen och havnivåns förändring. Med den absoluta landhöjningen menas den postglaciala landhöjningen orsakad av att jordskorpan återvänder till ett mekaniskt viloläge efter att ha befriats från tryck av inlandsis. I samband med att vind blåser över en vattenyta i t.ex. en vik förs vatten i vindens riktning från en sida av viken till den motsatta. Det transporterade vattnet strömmar sedan tillbaka, vanligen längs botten. Beroende på djupförhållandena sker denna återströmning mer eller mindre lätt och vatten kan stuvas upp i de inre vindutsatta delarna av viken. Med hjälp av formler kan uppstuvningseffekten i ett aktuellt vattenområde beräknas för en viss vindhastighet. Detta har inte gjorts inom befintlig studie. För nordliga vindar kan man till exempel räkna med förhöjt vattenstånd längst in i Kappelhamnsviken. Nr. 2008-71 SMHI - Havsvattenstånd runt Gotland - nu och i framtiden 5

4 Resultat Rossby Centres simuleringar visar att det regionala vattenståndsklimatet förändras i framtiden. Samtliga fyra simuleringar för det regionala vattenståndet kombinerat med IPCC:s lägsta och högsta värde (18 respektive 59 cm global höjning) samt ett bidrag för Nordsjön ger högre vattenstånd. Medelvattenytan har beräknats för fyra klimatscenarier (Tabell 3). Medelvattenytan utanför Visby kan under perioden 2071-2100 komma att ligga mellan -3 cm till 47 cm, i RH00. År 2008 ligger den beräknade medelvattenytan på - 13 cm i RH00. Tabell 3. Medelvattenytan perioden 2071-2100 i RH70, baserat på modelldata från fyra klimatscenarier från Rossby centers regionala modell. A2 och B2 är s.k. SRESscenarier för utsläpp. Drivning från global modell Fall Echam Hadley lågt scenario (B2) 4-3 högt scenario (A2) 47 39 4.1 Extrema vattenstånd För analyser av extrema vattenstånd utgår man från årets högsta vattenstånd och hur det fördelar sig. Figur 2 visar sannolikheten för att en viss havsvattenivå skall överskridas varje år dels i dagsläget för de tre områdena (svarta tunna linjer) och dels i förhållande till hur det kan bli om ca 100 år (grön och röd linje för lågt respektive högt scenario). Då variationerna mellan de tre områdena är relativt små visas bara resultaten från framtidens klimat för nordvästra Gotland. Sannolikhetsfördelningen för observationerna från Visby 1916-2007 visas också i figuren, och vi ser att modellen har överskattat höga vattenstånd något. De olika scenarierna beskrivs i Tabell 4. Vi har tagit hänsyn till landhöjningen i Visby och att Nordsjöns medelvattenyta kan ligga upp mot 0.2 m över IPCC:s globala nivåer. 6 Nr. 2008-71 SMHI - Havsvattenstånd runt Gotland - nu och i framtiden

Sannolikhet 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 Årshögsta havsnivåer runt Gotland Referens S Got Referens NV Got Referens Ö Got Lågt scenario NV Got Högt scenario NV Got Obs Visby 1916-2007 0 0 20 40 60 80 100 120 140 cm i RH00 Figur 2 Sannolikhet för att årets högsta vattenstånd når över en viss nivå för olika scenarier jämfört med observerade data. Referenskörningen gäller perioden 1961-1990, och de två klimatscenarier gäller för perioden 2071-2100. Nivåer anges här i RH70. En sannolikhet på 0.5 motsvarar 2 års återkomsttid, d.v.s. att den nivån överskrids, i medeltal, en gång vartannat år. En sannolikhet på 0.7 motsvarar att den nivån överskrids 7 gånger på 10 år. Tabell 4. Beskrivning av de fall som visas i Figur 2. Fall Referens Lågt scenario Högt scenario Beskrivning Årsmax baserat på modellerade data för tre gridrutor längs Gotlands kust. Gäller den meteorologiska referensperioden 1961-1990 Lågt scenario från Rossby Centre adderat till lågt scenario scenariet (18 cm + 20 cm för Nordsjön) för höjning av medelvattenytan från IPCC 2007samt korrigerat för landhöjning. Gäller 2071-2100. Högt scenario för Östersjön adderat till högt scenario scenariet (59 cm + 20 cm för Nordsjön) för höjning av medelvattenytan från IPCC 2007 samt korrigerat för landhöjning. Gäller 2071-2100. Tabell 5-Tabell 7 visar återkomstnivåer för 2, 10, 50 och 100 års återkomsttid för dagens klimat (1961-1990) och framtidens klimat (2071-2100). Vid jämförelse med mätdata från Visby (Tabell 2) ser det ut som att modellen för dagens klimat överskattar framförallt extrema vattenstånd med lång återkomsttid, men att felet ligger inom konfidensintervallet. Nr. 2008-71 SMHI - Havsvattenstånd runt Gotland - nu och i framtiden 7

Tabell 5. Beräknade återkomstnivåer (cm i RH00) för höga vattenstånd runt Gotland för dagens klimat. Kursiverade siffror anger 95%-igt konfidensintervall för det framräknade återkomstvärdet. Med dagens klimat menas den meteorologiska referensperioden 1961-1990. Referens 2 år 10 år 50 år 100 år Södra Gotland 30 53 70 76 27 34 49 60 63 84 68 94 Nordvästra Gotland (Visby) Östra Gotland 34 59 77 83 30-38 54-66 69-91 74-102 33 57 74 81 29-37 52-64 67-89 72-99 Tabell 6. Beräknade återkomstnivåer (cm i RH00) för höga vattenstånd runt Gotland för ett högt scenario. Kursiverade siffror anger 95%-igt konfidensintervall för det framräknade återkomstvärdet. För framtidens klimat avses perioden 2071-2100. Högt scenario 2 år 10 år 50 år 100 år Södra Gotland 76 103 123 130 72 80 98 111 115 138 121 149 Nordvästra Gotland (Visby) Östra Gotland 82 113 133 140 78-89 107-120 125-148 131-159 79 109 129 136 75-84 103-117 121-145 127-156 Tabell 7. Beräknade återkomstnivåer (cm i RH00) för höga vattenstånd runt Gotland för ett lågt scenario. Kursiverade siffror anger 95%-igt konfidensintervall för det framräknade återkomstvärdet. För framtidens klimat avses perioden 2071-2100. Lågt scenario 2 år 10 år 50 år 100 år Södra Gotland 59 83 100 106 56-63 78 89 92 114 97 104 Nordvästra Gotland (Visby) Östra Gotland 64 89 107 113 60-67 84-96 99-121 104-131 63 87 104 110 59-66 82-93 96-118 101-129 8 Nr. 2008-71 SMHI - Havsvattenstånd runt Gotland - nu och i framtiden

Tabell 6 och Tabell 7 visar återkomstnivåer för ett högt och ett lågt scenario för 2071-2100. Scenarierna är de samma som visas i Figur 2. I ett framtida klimat kan havsvattennivån uppgå till, eller överskrida, 140 cm i förhållande till RH00 (drygt 1.5 meter över dagens medelvattenyta) i genomsnitt en gång på 100 år - i ett värsta scenario. Detta gäller nordvästra Gotland, nivåerna är något lägre för södra och östra Gotland. Med sannolikheten 95 % ligger denna skattning i intervallet 131-159 cm. Här ingår inte ett tänkbart tillskott genom vinduppstuvning av vattenytan. 5 Diskussion Modellens vattenståndsdata har jämförts med uppmätta vattenstånd från Visby. Modellen visar tendenser att överskatta de högsta vattenstånden, men de ligger ändå inom ett 95 %-igt konfidensintervall. Enligt FN:s klimatpanel, IPCC (Naturvårdsverket, 2007) steg världshaven ca 1.8 mm/år under perioden 1961-2003 och ca 3.1 mm/år under perioden 1993-2003. Den beräknade vattenytan enligt lågt scenario kan därför vara underskattad. Havet slutar sannolikt heller inte att stiga år 2100. De nivåer vi här räknat fram för perioden 2071-2100 kommer med stor säkerhet att överträffas ännu längre fram i tiden. Det är inte heller orimligt att nivåerna kan justeras uppåt redan under detta sekel beroende på hur Grönlandsisen kommer att påverka havsnivån. I framtiden kan vi också få räkna med att höga vattenstånd återkommer oftare än idag, bland annat som en följd av ökad stormfrekvens. Detta gäller dock inte alla scenarier, framförallt är det E/A2 som ger denna effekt. Beräkningen har inte tagit hänsyn till att landhöjningen är större på norra Gotland än södra Gotland. Vattenståndet kan bli ytterligare 4-5 cm högre på sydligaste Gotland, och ca 6-7 cm lägre på nordligaste Gotland. Analysen innehåller inte konsekvenser av våg- eller vindeffekter. Alla nivåer anges i RH00 beräknat för SMHI:s pegel i Visby för år 2008. Nr. 2008-71 SMHI - Havsvattenstånd runt Gotland - nu och i framtiden 9

6 Slutsatser Beräknat högsta troliga vattenstånd för Gotland (utan konsekvenser av våg- eller vindeffekter) är: Ca 140 cm i RH00, eller 153 cm över dagens medelvattenyta, beräknat för nordvästra Gotland. Östra och södra Gotland får något lägre extremnivåer. Det bygger på ett högsta scenario för klimatförändringar. Beräkningen innehåller ett tillägg för regionala vattenståndseffekter och landhöjningen har dragits bort. 159 cm är den övre gränsen för konfidensintervallet för 100 års återkomsttid, d.v.s. 172 cm över dagens medelvattenyta. Framtidens medelvattenyta kommer att ligga mellan -3 +47 cm i RH00, vilket är ca 10 60 cm högre än dagens medelvattenyta. För det lägsta scenariot blir vattenståndet med 100 års återkomsttid som mest 113 cm i RH00. 7 Referenser 1) FN:s klimatpanel 2007: Den naturvetenskaliga grunden. Naturvårdsverket Rapport 5677. 2) Hammarklint, Thomas: Klimatindikator havsvattenstånd. http://www.smhi.se/content/1/c6/02/24/10/attatchments/klimatindikator_hav svattenstand.pdf 3) Medelvattenytan i olika höjdsystem (uppdateras årligen, eller vid nya ändringar): http://www.smhi.se/hfa_coord/infoc/mwreg/mwreg.pdf 4) Meehl, G.A., T.F. Stocker, W.D. Collins, P. Friedlingstein, A.T. Gaye, J.M. Gregory, A. Kitoh, R. Knutti, J.M. Murphy, A. Noda, S.C.B. Raper, I.G. Watterson, A.J. Weaver and Z.-C. Zhao, 2007: Global Climate Projections. In: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA. 5) Meier, H.E.M., B. Broman & E. Kjellström (2004): Simulated sea level in the past and future climates of the Baltic Sea. Clim Res 27:59-75. 6) 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, 176-182. 10 Nr. 2008-71 SMHI - Havsvattenstånd runt Gotland - nu och i framtiden

Bilagor I. 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 en nivå, exempelvis ett 100-års vattenstånd eller 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, 10 000-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 (%) 50 64 87 100 39 63 1000 5 9,5 10 000 0,5 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. Nr. 2008-71 SMHI - Havsvattenstånd runt Gotland - nu och i framtiden 11

II. Allmänt om 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 2071-2100. 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 2071-2100 i jämförelse med 1961-1990. 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. 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 2100. 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. 12 Nr. 2008-71 SMHI - Havsvattenstånd runt Gotland - nu och i framtiden

III. Återkomsttid, risk och sannolikhet Klimateffekter kan på sikt medföra en allmän höjning av havsytans nivå. Utvärdering av simuleringar och analyser inom detta område görs bland annat av Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), ett organ upprättat av Världsmeteorologiska organisationen (WMO) och FN. Nationella analyser för detaljerade förhållanden i svenska vatten görs av SMHI:s Rossby Centre. Beräkningarna baseras på de bästa möjliga antaganden som kan göras i dagsläget men innehåller ändå ett visst mått av osäkerhet eftersom vi inte vet hur utsläppssituationen ser ut i framtiden. Efterhand som mätserierna av klimatdata blir längre kommer precisionen i beräkningarna att höjas. Rossby Centre har använt två utsläppsscenarier (A2 och B2) i kombination med två globala modeller (ECHAM4 & HadAM3H) för att driva simuleringen av framtida regionala förändringar av vattenståndsnivåer i Östersjön. Den modell som SMHI använt för Östersjön kallas RCAO. Simuleringarna har gjorts för referensperioden, 1961-1990, och för framtidens klimat, 2071-2100. I båda fall har modellen initialiserats med temperatur och salthalt observerat 1959-1962, och data finns som en nästan 100 år lång serie som representerar de två perioderna klimatologiskt. Data representerar då inte en tidsserie som sådan, men ger korrekt statistik för de olika tidperioderna. Resultaten från referenssimuleringen med RCAO-modellen har jämförts med mätdata längs Sveriges kust. Modellen fångar väl variation och nivåer för egentliga Östersjön och norrut. Längs Sveriges sydligaste kuststräckor underskattas dock höga havsnivåer pga. modellens utformning. Mer om RCAO-modellen i Ref. 5). OBS! Ingenting får raderas efter denna text, och den skall inte tas bort förrän du är klar! Nr. 2008-71 SMHI - Havsvattenstånd runt Gotland - nu och i framtiden 13

Denna sida är avsiktligt blank

Sveriges meteorologiska och hydrologiska institut 601 76 NORRKÖPING Tel 011-495 80 00 Fax 011-495 80 01