Analys av vattenflöden i Dalälven i relation till myggproduktion

Göran Lindström Anneloes de Wit 1) Berit Arheimer SMHI 1) F.om. September 2012 vid Länsstyrelsen, Västra Götalands län 2012 Analys av vattenflöden i Dalälven i relation till myggproduktion Ett projekt inom den regionala landskapsstrategin Människor, mygg och natur vid Nedre Dalälven Foto: Dalälvens utlopp ur Färnebofjärden Slutarapport från Forskningsuppdrag till SMHI från Länsstyrelsen i Gävleborg

Dnr 500-659-2012 Förord Den här rapporten har tagits fram som underlag inom den regionala landskapsstrategin Människor, mygg och natur vid Nedre Dalälven. En regional landskapsstrategi är ett arbetssätt för att bevara och hållbart bruka naturresurser utifrån en helhetssyn på landskapsnivå. Projektet startades våren 2011 på uppdrag av regeringen och har som långsiktigt mål att begränsa massförekomsten av översvämningsmygg på längre sikt, samtidigt som den biologiska mångfalden bevaras. Landskapsstrategin är ett samarbete mellan länsstyrelserna i Gävleborg, Uppsala, Dalarnas och Västmanlands län. Arbetet syftar till att i samarbete med allmänheten ta fram förslag på vilka åtgärder som skulle kunna användas för att hantera myggproblemet på lång sikt. Detta görs inom ramen för tre delprojekt: Öppna landskap, Strömmande vatten samt Andra myggbegränsningsmetoder. Deltagarnas idéer har formulerats till undersökningar eller forskningsuppdrag eftersom det är angeläget att samla in kunskap om vad som orsakar massförekomsterna av översvämningsmygg och hur man kan förebygga detta. Det akuta myggproblemet hanteras idag med det biologiska bekämpningsmedlet Bti. De långsiktiga lösningarna är något som på sikt kan minska behovet av denna bekämpning. Syftet med forskningsuppdraget som redovisas i denna rapport var att söka efter samband mellan omfattande myggproduktion vid Nedre Dalälven med parametrar som vattenstånd, nederbörd, nederbördsmönster och variation i olika vattenregleringsparametrar i och kring Dalälven. Författarna ansvarar själva för innehållet i rapporten. Alla rapporter som tas fram inom strategin och på uppdrag av de berörda länsstyrelserna ingår i underlaget inför den slutrapport som ska överlämnas till regeringen den 1 december 2013. I och med detta avslutas strategins första fas. I slutrapporten kommer länsstyrelserna att presentera en sammanlagd bedömning av vilka åtgärder som beskrivs i underlagen som skulle kunna vara delar av en möjlig långsiktig lösning av myggproblemen vid Nedre Dalälven. Slutrapporten kommer även att innehålla bedömningar av de föreslagna åtgärdernas konsekvenser samt förslag till i vilken form strategiarbetet bör genomföras efter 2013. Länsstyrelsen riktar ett stort tack till deltagarna i arbetsgrupperna, deltagarna i projektets referensgrupp samt alla andra som på olika sätt medverkar arbetet i den regionala landskapsstrategin. Landshövding Barbro Holmberg, Gävle januari 2013

Innehåll 1 BAKGRUND... 7 2 METODIK OCH DATA... 7 3 RESULTAT... 12 4 SLUTSATSER... 24 5 FÖRSLAG TILL FORTSATT ARBETE... 25 6 TACKORD... 25 7 REFERENSER... 26 8 APPENDIX... 26 APPENDIX 2 ÅRSVISA FIGURER, ÅR 2000... 28 APPENDIX 2 ÅRSVISA FIGURER, ÅR 2001... 29 APPENDIX 2 ÅRSVISA FIGURER, ÅR 2002... 30 APPENDIX 2 ÅRSVISA FIGURER, ÅR 2003... 31 APPENDIX 2 ÅRSVISA FIGURER, ÅR 2004... 32 APPENDIX 2 ÅRSVISA FIGURER, ÅR 2005... 33 APPENDIX 2 ÅRSVISA FIGURER, ÅR 2006... 34 APPENDIX 2 ÅRSVISA FIGURER, ÅR 2007... 35 APPENDIX 2 ÅRSVISA FIGURER, ÅR 2008... 36 APPENDIX 2 ÅRSVISA FIGURER, ÅR 2009... 37 APPENDIX 2 ÅRSVISA FIGURER, ÅR 2010... 38 APPENDIX 2 ÅRSVISA FIGURER, ÅR 2011... 39 APPENDIX 3 HYDROLOGISKA FÖRHÅLLANDEN I NEDRE DALÄLVEN... 40 APPENDIX 4 MEDELVATTENSTÅND I SJÖAR OCH MAGASIN... 43 APPENDIX 5 MEDELVATTENFÖRINGAR... 46 APPENDIX 6 SÄSONGSVISA VARIABLER (BLÅ = VINTER, RÖD = SOMMAR) 49 APPENDIX 7 UPPMÄTT VATTENSTÅND I SJÖAR OCH MAGASIN... 60 APPENDIX 8 UPPMÄTT VATTENSTÅND I SJÖAR OCH MAGASIN UNDER PERIODER MED HÖGT VATTENSTÅND I ISTA... 65 5

1 Bakgrund Förekomsten av översvämningsmyggor är ett stort problem i nedre Dalälvsområdet. Området består av stora, flacka ytor som då och då översvämmas, vilket skapar mycket höga biologiska värden, men även goda förhållanden för mygg. Den regionala landskapsstrategin Människor, mygg och natur vid Nedre Dalälven har som långsiktigt mål att begränsa massförekomster av översvämningsmygg, samtidigt som den biologiska mångfalden bevaras. En av arbetsgrupperna inom landskapsstrategin, Strömmande vatten, fokuserar på vattnets roll för myggproduktion. Då myggäggen kläcks i samband med översvämningar, är det önskvärt att ta reda på om det finns en möjlighet att undvika vissa översvämningar. Gruppens arbete följer i huvudsak två spår: kan man begränsa översvämningars omfattning eller frekvens genom att påverka utflöden från relevanta områden, och kan man påverka genom att hantera inflöden. Det första spåret utreds i rapporten Färnebofjärdens högvattentoppar: kan de kapas, Länsstyrelsen Gävleborg, dnr: 500-5687-12. Den hydrologiska enheten vid SMHI:s forsknings- och utvecklingsavdelning har haft i uppdrag av Länsstyrelsen i Gävleborg att samla in hydrologisk kunskap av relevans för situationen i området. Syftet med uppdraget var att söka efter samband mellan omfattande myggproduktion vid Nedre Dalälven med parametrar som vattenstånd, vattentemperatur, nederbörd, nederbördsmönster och variation i olika vattenregleringsparametrar i och kring Dalälven. Speciellt uppskattades betydelsen av lokala regn och varifrån vattnet som orsakar översvämningarna kommer, som underlag för bedömning av vilka möjligheter det kan finnas för att förbättra myggsituationen. 2 Metodik och data De hydrologiska förhållandena i Dalälvens avrinningsområde har analyserats, dels med hjälp av mätningar, och dels med hjälp av en hydrologisk modell: HYPE-modellen (Lindström m.fl., 2010). HYPE står för Hydrological Predictions for the Environment. Den finns uppsatt för hela Sverige i en hög rumslig indelning (f.n. ca 38000 delavrinningsområden). Uppsättningen för hela landet kallas S-HYPE. En tidigare version av S-HYPE finns beskriven av Strömqvist m.fl. (2012). Modellen beräknar dagliga flöden av vatten, kväve och fosfor i de olika delarna av landskapet, inklusive omsättning i mark, vattendrag och sjöar. Modellen har även en enkel beräkning av vattentemperatur, och denna rutin förfinas för närvarande. För denna studie extraherades Dalälvens avrinningsområde ur modellen för hela Sverige. Dalälvsmodellen har ca 3000 delområden. Beskrivningen av ett antal sjöar och magasin förbättrades i Dalälvsmodellen för denna studie. Dessutom vidareutvecklades HYPEmodellens sjörutin för att kunna hantera de snabba vattenståndsvariationerna i fjärdarna i nedre Dalälven, vilket modellen inte alls klarade i sin tidigare form. S-HYPE-modellen går i daglig drift vid SMHI:s prognos- och varningstjänst sedan ett par år tillbaka. Modellresultat från S-HYPE finns tillgängliga för hela Sverige på http://vattenweb.smhi.se/, fram till och med föregående dag. En karta över beräknade flöden i Dalälvsområdet från den förra versionen av S-HYPE (med färre delområden) visas i figur 1. Bilden visar normaliserade flöden (flödet delat med medelvattenföringen) för 31 juli 2009, efter en period med ovanligt hög nederbörd över området. Figuren illustrerar den detaljrikedom som erhålls genom den höga rumsliga upplösningen. Den höga rumsupplösningen gör det å andra sidan omöjligt att presentera resultat från alla delområdena (ca 3000 st) i modellen i denna rapport. Därför summerades 7

modellresultaten till sju större regioner inför sammanställningar i rapporten. En översikt över Dalälvens avrinningsområde visas i figur 2, tillsammans med delområdesindelningen som användes vid sammanslagningen. Figur 3 visar Dalälvens avrinningsområde och några av de vattenföringsstationer som användes i denna studie. Figur 1. Exempel på en beräkning med S-HYPE, fast med en grövre rumslig indelning. Bilden visar normaliserade flöden (flödet delat med medelvattenföringen) för 31 juli 2009, efter en regnig period. Nedre Dalälven framträder i figuren genom att den samlar upp avrinnande vatten från området uppströms. Mörkblå färg markerar ett högt flöde i förhållande till normalt. Av särskilt intresse är förhållandet i Färnebofjärden, som är nationalpark. Det är en vanlig uppfattning att översvämningar sommartid i Färnebofjärden efterföljs av myggproblem och att översvämningar uppstår då vattenföringen vid Näs överstiger 400 m 3 /s och/eller vattenståndet vid Ista överstiger 55.9 m. Därför specialstuderades hur dessa situationer sammanföll och varifrån vattnet kommer vid dessa situationer. Mätdata för nederbörd, temperatur, vattenföring och vattenstånd hämtades från SMHI:s databaser. Vattenföringsuppgifter för Färnebofjärden, från pegeln i Ista, erhölls från Vattenregleringsföretagen. Vattentemperatur från Älvkarleby användes också för justering av den enkla beräkning av vattentemperatur som finns i HYPE-modellen. Det aktuella projektet hade tyvärr inte tillgång till verkliga mätdata över myggförekomsten. Som indikation på myggförekomsten användes därför information om genomförda bekämpningar, erhållen från den avrapporering som sker till Länsstyrelserna. Bekämpningarna började år 2002 och har därefter gjorts även åren 2003, 2005, 2006, 2008, 2009 och 2010. De beskrivs utförligare i resultatdelen av rapporten. 8

Som anpassningsmått användes dels den vanliga korrelationskoefficienten (r), den förklarade variansen (r 2 ) och effektivitetsmåttet NSE (Nash- Sutcliffe Efficiency, Nash & Sutcliffe, 1970). Dalälven är reglerad, så att vatten sparas från den ljusa, varma delen av året till produktion av elkraft under framförallt vintern. Dalälven är den femte största elproducerande älven i Sverige, med en årsproduktion på ca 4 TWh per år (Bergström, 1992). Dalälven var i princip oreglerad fram till 1920, och har därefter byggts ut succesivt. Det finns två stora magasin i Österdalälven: Trängslet och Siljan, samt ett antal mindre magasin. Siljan och Trängslet togs i bruk 1926 respektive 1960. Tabell 1 redovisar lagringsförmågan i de 10 största regleringsmagasinen i Dalälvens avrinningsområde. Både Trängslet och Siljan är belägna i Österdalälvens avrinningsområde. Regleringsgraden är därför avsevärt högre i Österdalälven än i Västerdalälven: 36 % i Österdalälven vid Gråda mot 9 % i Västerdalälven vid Mockfjärd. 9

Figur 2. Översiktsbild över Dalälvens avrinningsområde, och den delområdesindelning som har använts i aggregeringen av modellresultat från den högupplösta S- HYPE-modellen. 10

Tabell 1. Lagringsförmågan i de 10 största regleringsmagasinen i Dalälvens avrinningsområde. Volymen anges dels i miljoner m 3 (Mm3) och dels som dygnsenheter (den volym som motsvaras av ett flöde på 1 m 3 /s under ett dygn, dvs 1 dygnsenhet = 86400 m 3 ). Regleringsgraden anger hur stor del av flödet under ett normalår som kan lagras i, eller uppströms, magasinet. Volym Volym Regleringsgrad Sjö (Mm 3 ) (dygnsenheter) (%) Trängslet 880 10185 44 Siljan 658 6356 36 Amungen 176 2037 87 Venjanssjön 137 1586 29 Runn 105 1220 32 Skattungen-Oresjön 83 583 23 Vässinjärvi 73 845 44 Ljugaren 72 833 71 Öjesjön 41 498 22 Flaten 34 394 98 Figur 3. Dalälvens avrinningsområde och några av de platser som nämns i denna rapport. 11

3 Resultat I Dalälvens avrinningsområde finns förhållandevis gott om långa meteorologiska och hydrologiska mätserier. Figur 4 visar årsvärden baserade på långa mätserier över lufttemperatur (årsmedel) och vattenföring (årsmedel och årsmax) i området. Värdena jämförs med förhållande under den nu gällande normalperioden (1961-1990). Temperaturen avser egentligen hela södra Norrland (se t.ex. Lindström och Alexandersson, 2004), men skillnaderna mellan olika regioner är ganska liten vad gäller temperaturavvikelser över tiden. De allra flesta åren från och med 1988 har varit varmare än normalt. Avrinningen i Dalälven (vid Långhag), uppvisar en långsiktigt fallande tendens, även om många av de senaste åren har varit ovanligt blöta, t.ex. år 2000. Liksom i övriga Sverige var 1970-talet torrt. I ett kortare perspektiv, med början runt 1970 har avrinningen alltså ökat. Flödestopparna var betydligt högre före regleringen av Dalälven. Märkesåren här är framförallt 1860 och 1916. Före regleringen inträffade årets högsta flöde oftast på våren, men snösmältningen lagras numera till stor del i regleringsmagasinen. Figur 5 visar uppmätt vattenföring vid Näs kraftverk, en liten bit uppströms Färnebofjärden. De högsta uppmätta flödena under perioden inträffade (i kronologisk ordning) i maj1966, maj/juni 1967, maj1977, juli 1981, september 1985, maj 1986 och juni 1995. I det perspektivet är alltså inte 2000-talet särskilt anmärkningsvärt. Med hjälp av den hydrologiska modellen kan man ta fram ett mycket stort datamaterial, och endast ett urval av detta presenteras i denna rapport. I appendix visas nederbörd, lufttemperatur, snö, avdunstning och lokal avrinning i nedre Dalälven. I appendix finns även: Medelvattenstånd i utvalda sjöar och magasin. Medelvattenföring vid utvalda stationer och kraftverk. I appendix visas uppmätt vattenstånd i sjöar och magasin under perioder med högt vattenstånd i Ista. I de flesta av regleringsmagasinen (Idresjön är oreglerad) skedde oftast en nettomagasinering under högvattenperioderna i Färnebofjärden. Särskilt tydligt är detta i det stora magasinet Trängslet. Å andra sidan minskade i allmänhet det mindre magasinet i Oresjön under motsvarande perioder. Flera av de stora vattenståndsökningarna i magasinen skedde tidigt under den analyserade säsongen. I den lokala anpassningen av S-HYPE-modellen för Dalälven togs bland annat en avbördningsekvation för Färnebofjärden fram. Tillrinningen till fjärden beräknades sedan med hjälp av vattenståndsuppgifterna vid Ista och den framtagna ekvationen. Tabell 2 och figur 6 sammanfattar medelflöden baserat på mätvärden för åren 2000-2010 i förhållande till Näs kraftverk. Österdalälven (vid Gråda 49 %) bidrar mest, medan Västerdalälvens (Mockfjärd) bidrag utgör 37 %. Tillsammans bidrar Österdalälven och Västerdalälven vid dessa mätstationer med 86 % av tillrinningen till Färnebofjärden. Den resterande delen kommer från Svärdsjövattendraget (5 % vid stationen Svärdsjö) och från det lokala området (9%) mellan de mätpunkterna Mockfjärd, Gråda, Svärdsjö och Färnebofjärden. Avrinningen per ytenhet (specifik avrinning i mm/år) är mer än 3 gånger så hög i övre Västerdalälven som lokalt uppströms Färnebofjärden (tabell 2). Beroende på osäkerheter i data blir skillnaden mellan medelvattenföringen vid Näs och Färnebofjärden nästan obefintlig. Det är inte ovanligt att stationer som ligger nära varandra i ett vattendrag stämmer dåligt överens, beroende på systematiska över- eller underskattningar vid någon av stationerna (eller båda). Oberoende av sådana mätfel kan man dock säga att endast en mycket liten del av tillrinningen tillkommer kommer mellan Näs och Färnebofjärden. Utifrån tillskottet i area mellan Näs och Färnebofjärden och den låga specifika lokala avrinningen uppskattas i medeltal ca 2 % av vattenföringen vid Färnebofjärden härröra från området mellan Näs och Färnebofjärden. 12

Figur 4. Lufttemperatur (södra Norrland), årsmedelavrinning och maxflöde per år, Dalälven, vid Långhag (värdena avser avvikelser från medel för normalperioden 1961-1990). Längst ned visas tidpunkten på året när högsta flödet inträffade. 13

Figur 5. Uppmätt vattenföring vid Näs, dygnsvärden 1964-2011. 14

Tabell 2. Uppmätt vattenföring vid några mätstationer, eller mellanskillnader mellan stationerna, i Dalälven, jämfört med tillrinningen till Färnebofjärden, 2000-2010. Observera att den erhållna skillnaden i medelvattenföring mellan Näs och Färnebofjärden är orimligt liten, antagligen beroende på osäkerheter i data. Lokalt = mellan Gråda, Mockfjärd, Svärdsjö och Färnebofjärden. Medel (m 3 /s) Area (km 2 ) Medel (mm/år) Västerdalälven, Lima 64 3372 601 Västerdalälven, Lima-Mockfjärd 61 5053 380 Österdalälven, Trängslet 68 4559 467 Österdalälven, Trängslet-Gråda 99 7712 405 Svärdsjö 19 1847 321 Lokalt (till Färnebofjärden) 31 5443 177 Näs 340 26890 399 Färnebofjärden 341 27986 384 Vattenföringsbidrag 2000-2010 Svärdsjö 5% Lokalt 9% Österdalälven, Trängslet-Gråda 29% Västerdalälven, Lima 19% Västerdalälven, Lima-Mockfjärd 18% Österdalälven, Trängslet 20% Figur 6. Bidraget till vattenföringen vid Färnebofjärden, som andel härrörande från olika områden i Dalälven, baserat på mätdata. Medelvärden för åren 2000-2010. Med den förbättrade sjörutinen som tagits fram (se avsnitt 2) kunde vattenståndet i Ista (Färnebofjärden) simuleras väl med hjälp av HYPE-modellen. 93 % av variationen i det uppmätta vattenståndet förklarades (mätt med NSE), då modellen drevs med uppmätt vattenföring vid Näs kraftverk som indata. Detta görs för att inte fel uppströms Näs skall påverka beräkningen nedströms. Figur 7 visar en sådan beräkning. Det beräknade vattenståndet kunde sedan användas i perioder när mätdata saknas. 15

Figur 7. Resultat från simuleringar med HYPE-modellen för Färnebofjärden. Lokala värden för Färnebofjärdens delavrinningsområde för nederbörd, snöns vattenekvivalent (mängden vatten i smält form) och avdunstning. Vattenståndet i Färnebofjärden jämförs med det uppmätta vattenståndet vid pegeln i Ista. Vattenföringen avser utflödet från Färnebofjärden. Beräkningen drevs med uppmätt vattenföring vid Näs kraftverk som indata. 16

Att vattenståndet i Färnebofjärden till stor del styrs av flödet i Dalälven framgår av det framtagna sambandet i figur 8. Enligt analysen motsvaras den kritiska nivån 55.9 m i Färnebofjärden av ett kritiskt flöde vid Näs på 432 m 3 /s, två dygn tidigare. När detta flöde uppnås kommer vattenståndet med stor sannolikhet att överstiga 55.9 m i Färnebofjärden 2 dygn senare. I 86% av fallen då 432 m 3 /s uppnåddes överskreds 55.9 m två dygn senare, och i 9% av fallen skulle sambandet ha lett till falskt alarm. Ett motsvarande samband visas i samma figur (till höger) för summan av flödena i Västerdalälven och Österdalälven (vid Mockfjärd respektive Gråda). Sambandet blir svagare, eftersom arean som omfattas av mätningarna är minde. Till exempel tillkommer Svärdsjövattendraget. Framförhållningen är dock bättre, eftersom tidsfördröjningen här är 3 dygn. Den kritiska summan av flödena från Mockfjärd och Gråda är 358 m 3 /s. Figur 9 visar beräknat och uppmätt vattenstånd i Färnebofjärden beräknat med hjälp av den uppmätta vattenföringen vid Näs kraftverk, 2 dygn tidigare, och sambandet i figur 8. Förklaringsgraden i vattenståndet är 0.93 (mätt som NSE), och medelabsolutfel är 6 cm. Alla stora avvikelserna (alltså när flödet vid Näs inte väl förklarar vattenståndet i Färnebofjärden 2 dygn senare) utom en, inträffar vintertid. Det gäller t.ex. januari 2007 och januari 2010. Sådana avvikelser kan troligen vara orsakade av isdämningar eller andra mätproblem. Den enda stora avvikelsen sommartid är månadsskiftet juli/augusti 2002. En närmare analys av mätdata från detta tillfälle tyder på att denna avvikelse orsakas av felaktiga vattenståndsuppgifter i Ista. Sambandet mellan vattenföringen vid Näs och vattenståndet i Färnebofjärden är alltså snarare ännu starkare än vad som framgår i figur 8, eftersom de osäkra vattenståndsuppgifterna påverkar den analysen. Det betyder att förklaringsgraden således troligen är något högre än 93 %, dvs. att nivån i Färnebofjärden i ännu högre grad kan förklaras av flödet i Näs två dygn tidigare. Figur 10 visar vattenståndet i Färnebofjärden, uppdelad i orsakskomponenter: uppmätta flöden från Västerdalälven (Mockfjärd), Västerdalälven tillsammans med Österdalälven (Gråda), samt lokalt till och med Färnebofjärden. I det lokala flödet ingår här alltså bland annat bidraget från Runn. Tillrinningen till Färnebofjärden beräknades ur vattenstånd och avrinning (med hjälp av den med HYPE-modellen framtagna avbördningsekvationen). Vattenståndet i Färnebofjärden beräknades först baserat på enbart tillrinnande vattnet från Mockfjärd (förskjutet 1 dygn), därefter med tillägg av flödet vid Gråda (likaledes förskjutet 1 dygn), och slutligen med den totalt beräknade tillrinningen som inflöde. Att flödesdata här försköts med endast 1 dygn beror på att detta gav bäst anpassning, troligen på grund av att en del av fördröjningen ligger i magasineringen i själva Färnebofjärden. Figur 11 visar vattenståndet i Färnebofjärden och flödet vid Näs, uppdelad i orsakskomponenter: flödena från Västerdalälven, Österdalälven, samt lokalt till och med Färnebofjärden, respektive Näs, tillsammans med fler variabler, för 1 år. De övriga åren i perioden 2000-2011 redovisas i appendix. Här bör påpekas att den gjorda analysen är relativt komplicerad. Att lägga ihop flödesbidragen går bra. Det summerade flödet blir då just summan av flödena. Men vattenståndsutvecklingen är inte linjär. Hur stor andel av vattenståndet som anses vara orsakad av respektive flödesbidrag kommer att bero på i vilken ordning man lägger till dem. Ju högre vattenståndet är desto mer mindre effekt får tillkommande vattenföring. Man kan till exempel se i figur 11 att Västerdalälvens bidrag till flödet är högre än bidraget till vattenståndet. Detta beror på att Västerdalälvens flöde adderades först. Att Västerdalälven här räknades först beror på att den är minst reglerad och svårast att påverka. Även om grafen över vattenståndet är svår att förstå, visar den till exempel tillfällen då Västerdalälven på egen hand orsakade vattenstånd över 55.9 m i Färnebofjärden (bl.a. våren och hösten år 2000). Tabell 3 sammanfattar perioderna med vattenstånd > 55.9 m i Färnebofjärden, under månaderna maj-augusti, och uppskattade bidrag till tillrinningen under dessa perioder från Västerdalälven (Mockfjärd) respektive Österdalälven (Gråda). Andelen av tillrinningen som 17

under dessa flödestillfällen, i medeltal, härrör från Mockfjärd är ca 43 % och från Gråda 37 %. Jämfört med medelvärden för hela året (tabell 2) är alltså förhållandet det omvända, eftersom medelflödet över hela året från Gråda (49 %) är avsevärt högre än från Mockfjärd (37 %). Andelen tillrinning som härrör från Mockfjärd vid dessa situationer tenderar att vara lägre i början av sommarperioden (maj-augusti), än i slutet (förklaringsgrad R 2 =0.32). Detta stämmer överens med att Siljan fylls gradvis under sommaren. Ett exempel på en tidig högvattenperiod med dominerande tillrinning från Mockfjärd är början av maj 2006. Under perioden 2000-2011 översteg vattenståndet 55.9 m i Ista vid 21 tillfällen under sommarperioden (maj-augusti). I elva fall av dessa var medelflödet från Västerdalälven (Mockfjärd) större och i 8 fall var medelflödet från Österdalälven (Gråda) större. I två fall var det uppskattade bidraget ungefär likstort från de båda älvgrenarna. Tabell 4 visar medelvärden för månaderna maj-augusti för några utvalda variabler, och i tabell 5 redovisas motsvarande korrelationer. Korrelationer på minst 0.6 markeras i tabellen med fet stil. Denna korrelation motsvarar, för 10 värden, en ungefärlig signifikans på 0.9 (Yevjevich, 1972, sid. 240). Villkoren för detta test är inte exakt uppfyllda, varför signifikansen snarast blir ett kvalitativt mått hur starkt beroendet är. Antalet bekämpningar är starkast korrelerat med flödet vid Näs, och alltså inte vattenståndet i Färnebofjärden. Många av variablerna är starkt korrelerade, vilket är helt naturligt. Det gäller t.ex. vattenföringarna i olika delar av området, men också vattenföringarna och vattenstånden i magasinen. Den stora skillnaden är mellan åren, t.ex. mellan de torra somrarna (mätt som vattenföringen i Näs) 2004 och 2007 och de blöta somrarna 2000, 2009 och 2010. Figurerna 12 och 13 visar sambandet mellan antalet bekämpningar och ett antal nyckelvariabler för åren 2000-2011 (medelvärden majaugusti). Observera att inga bekämpningar gjordes år 2000, eftersom bekämpningarna inte startade på regelmässig basis förrän 2002, men att myggsituationen egentligen kunde ha motiverat en sådan. Figurerna 12 och 13 visar återigen att antalet bekämpningar samvarierar mest med flödet vid Näs. Att antalet bekämpningar närmast hänger ihop med flödet vid Näs beror sannolikt på att man har använt denna uppgift vid planeringen av bekämpningarna. Tyvärr har vi inte under arbetet haft tillgång till bättre data rörande den faktiska myggsituationen vid Färnebofjärden. Figur 8. Samband mellan uppmätt vattenstånd i Färnebofjärden och uppmätt vattenföring vid Näs kraftverk, 2 dygn tidigare (t.v.), och uppmätt vattenstånd i 18

Färnebofjärden och uppmätt vattenföring vid Mockfjärd och Gråda kraftverk, 3 dygn tidigare. (t.h.). Figur 9. Beräknat och uppmätt vattenstånd i Färnebofjärden beräknat med hjälp av uppmätt vattenföring vid Näs kraftverk, 2 dygn tidigare, och sambandet i figur 8. Tabell 3. Perioder med vattenstånd > 55.9 m i Färnebofjärden, månaderna maj-augusti, och uppskattade bidrag till tillrinningen under dessa perioder från stationerna Gråda (Österdalälven) respektive Mockfjärd (Västerdalälven). Start Slut Antal dygn %Gråda %Mockfjärd 2000-05-01 2000-05-19 19 33 50 2000-06-06 2000-06-06 1 40 41 2000-06-08 2000-06-09 2 42 32 2000-07-04 2000-08-29 57 47 29 2001-05-01 2001-05-20 20 23 55 2002-05-01 2002-05-10 10 25 47 2002-07-06 2002-07-12 7 45 40 2002-07-27 2002-08-05 10 31 27 2003-06-29 2003-07-01 3 33 43 2005-08-12 2005-08-23 12 45 45 2006-05-01 2006-05-17 17 10 65 2006-05-21 2006-05-27 7 34 51 2008-05-04 2008-06-02 30 41 53 2009-06-18 2009-06-27 10 43 33 2009-07-13 2009-08-13 32 40 36 2009-08-21 2009-08-31 11 50 35 2010-05-16 2010-06-02 18 35 42 2010-06-16 2010-06-26 11 36 44 2010-07-21 2010-07-22 2 62 35 2010-08-30 2010-08-31 2 33 56 2011-05-01 2011-05-01 1 29 34 Medel 37 43 19

Figur 10. Vattenståndet i Färnebofjärden, uppdelad i orsakskomponenter: flödena från Västerdalälven (Mockfjärd), Österdalälven (Gråda), samt lokalt nedströms dessa mätpunkter till och med Färnebofjärden. Sommarmånaderna maj-augusti finns inlagda, liksom bekämpningstillfällena. 20

Figur 11. Vattenståndet i Färnebofjärden och flödet vid Näs, uppdelat i orsakskomponenter: flödena från Västerdalälven (Mockfjärd), Österdalälven (Gråda), samt från de lokala områdena nedströms dessa mätpunkter till och med Färnebofjärden, resp. till Näs. Sommarmånaderna maj-augusti finns inlagda liksom bekämpningstillfällena. Här visas ett exempel för år 2010. De övriga åren redovisas i appendix 2. 21

Figur 12. Antalet bekämpningar och några nyckelvariabler för åren 2000-2011 (medelvärden maj-augusti). Observera att inga bekämpningar gjordes år 2000, men att myggsituationen egentligen kunde ha motiverat en sådan. X markerar att bekämpningarna inte hade påbörjats eller att uppgift saknas. 22

Figur 13. Sambandet mellan antalet bekämpningar och ett antal nyckelvariabler för åren 2002-2011 (medelvärden maj-augusti). Q=vattenföring, P = nederbörd, T=temperatur, W=vattenstånd. r = korrelationen. Tabell 4. Medelvärden för månaderna maj-augusti för utvalda variabler: antal bekämpningar, vattenföringar (Q, i m 3 /s), nederbörd (P, i mm/dygn), temperatur (T, i ºC) vattenstånd (W, i m) över medelnivån för den aktuella perioden och de ingående åren. Vattentemperaturen avser Älvkarleby. Observera att inga bekämpningar gjordes år 2000, men att myggsituationen egentligen kunde ha motiverat en sådan. År 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 Bekämpningar 3 1 0 2 1 0 1 3 3 0 P,Färnebofjärden 2.7 1.5 2.7 2.6 2.3 2.8 2.1 1.9 2.4 3.3 2.2 2.0 T,Färnebofjärden 13.7 14.5 16.2 14.9 14.0 14.1 15.6 14.4 14.4 14.2 15.0 15.2 T,Vatten 13.9 14.1 16.4 14.9 14.0 14.0 15.1 14.7 14.9 14.5 14.8 15.5 Q,NäsKrv 559 340 381 301 146 272 296 130 340 444 447 268 Q,MockfjärdKrv 207 145 139 150 74 141 132 70 158 176 182 117 Q,GrådaKrv 253 146 162 115 69 130 130 60 163 194 203 149 W,Färnebofjärden 0.04 0.14-0.01-0.37-0.09 0.03-0.39 0.04 0.27 0.27 0.07 W,Siljan 0.31 0.05 0.04-0.02-0.13-0.07-0.07-0.29 0.01 0.09 0.05 0.02 W,Trängslet 4.93 2.33 4.29-5.84-8.11-1.15-3.21 0.66 3.99 2.10 W,Amungen 0.59 0.09 0.28-0.71-0.61-0.20 0.21-0.13 0.17 0.30 W,Ljugaren 0.45 0.04 0.40-0.69-0.36-0.49 0.04-0.19 0.36 0.43 W,Horrmundsjön 0.17 0.11 0.09 0.11-0.32 0.02-0.32-0.08 0.09 0.13 W,Vässinjärvi 2.58 1.77 0.30 0.43-2.39-4.62 0.15-2.89 2.41 2.25 W,Balungen 0.33 0.17 0.25-0.57-0.39 0.02 0.04-0.02-0.13 0.14 0.16 W,Oresjön 0.13 0.08 0.06 0.10-0.25 0.10 0.06-0.29 0.01 23

Tabell 5. Korrelation (samvariation) mellan variablerna i tabell 4, medelvärden majaugusti, 2000-2011. P = nederbörd, T = temperatur, Q = vattenföring, W = vattenstånd. Korrelation=1 innebär perfekt samvariation. Fet stil markerar ett ungefärlig signifikansvärde på 0.9. Bek. P,Fä T,Fä T,Vat Q,Nä Q,Mo Q,Gr W,Fä W,Si W,Tr W,Am W,Lj W,Ho W,Vä W,Ba W,Or Bekämpningar 1 P,Färnebofjärden 0.64 1 T,Färnebofjärden 0.24-0.20 1 T,Vatten 0.21-0.02 0.91 1 Q,NäsKrv 0.86 0.42-0.03-0.02 1 Q,MockfjärdKrv 0.78 0.44-0.09-0.11 0.96 1 Q,GrådaKrv 0.78 0.37-0.06-0.03 0.98 0.93 1 W,Färnebofjärden 0.76 0.31 0.41 0.36 0.97 0.91 0.97 1 W,Siljan 0.67 0.37-0.13-0.11 0.93 0.88 0.93 0.91 1 W,Trängslet 0.58 0.09 0.02 0.20 0.65 0.56 0.69 0.53 0.53 1 W,Amungen 0.59 0.12 0.08 0.15 0.74 0.61 0.78 0.63 0.62 0.85 1 W,Ljugaren 0.53 0.17 0.11 0.27 0.68 0.53 0.72 0.61 0.59 0.81 0.91 1 W,Horrmundsjön 0.61 0.35-0.14 0.03 0.67 0.70 0.64 0.57 0.60 0.69 0.36 0.34 1 W,Vässinjärvi 0.35 0.08 0.08 0.15 0.76 0.71 0.72 0.73 0.73 0.52 0.57 0.70 0.50 1 W,Balungen 0.68 0.02 0.09 0.08 0.62 0.48 0.66 0.51 0.51 0.81 0.91 0.76 0.34 0.30 1 W,Oresjön 0.74 0.38 0.22 0.09 0.80 0.89 0.76 0.91 0.74 0.35 0.40 0.24 0.57 0.49 0.33 1 4 Slutsatser De hydrologiska förhållandena i Dalälvens avrinningsområde simulerades i hög rumslig upplösning, på daglig basis. Det gäller bland annat nederbörd, temperatur, snömängd, markfuktighet, grundvattennivåer, avdunstning med mera. Rapporteringen har dock koncentrerats på vattenföringar eftersom denna sammanfattar alla de processer som äger rum i området. Förutom att svara på de frågor som formulerades av uppdragsgivaren inför projektet har arbetet också syftat till att ta fram underlagsmaterial till fortsatta studier. Några slutsatser som kan dras är av det genomförda arbetet är: De höga vattenstånden i Färnebofjärden förklaras väl av höga tillrinningar från Dalälven. Lokal nederbörd har mindre inflytande på de höga vattenstånden. Med hjälp av enbart vattenföringen vid Näs kraftverk kan vattenståndet i Färnebofjärden två dygn senare prognosticeras med en förklaringsgrad på 93 % av variansen. Ytterligare ett dygns framförhållning, men något sämre noggrannhet, fås utifrån summan av flödena i Västerdalälven och Österdalälven (vid Mockfjärd respektive Gråda). Av den totala beräknade vattenföringen i Färnebofjärden uppskattades 49% komma från Österdalälven (Gråda), 37% från Västerdalälven (Mockfjärd), och 14% från resten av området. Tillskottet i vattenföring mellan Näs och Färnebofjärden uppskattades till 2%. Dessa värden avser hela perioden 2000-2011, och baseras på mätvärden. Under perioder med högt vattenstånd i Färnebofjärden (> 55.9m) var flödet från Västerdalälven i genomsnitt högre (43% av tillrinningen) än det som kom från Österdalälven (37%). Bidraget från Västerdalälven är alltså något större än det från Österdalälven vid höga vattenstånd i Färnebofjärden, medan förhållandet i sett över hela året är det omvända. Tidiga sommarflöden domineras till stor del av Västerdalälven. Det relativa bidraget från Österdalälven ökar något under sommaren. 24

Under perioden 2000-2011 översteg vattenståndet 55.9 m i Ista vid 21 tillfällen under sommarperioden (maj-augusti). I elva fall av dessa var medelflödet från Västerdalälven (Mockfjärd) större och i 8 fall var medelflödet från Österdalälven (Gråda) större. I två fall var det uppskattade bidraget ungefär likstort från de båda älvgrenarna. Eftersom projektet inte hade tillgång till verkliga data över myggförekomsten användes antalet genomförda bekämpningar som indikation på myggproduktion. Antalet bekämpningar beror närmast på vattenföringen vid Näs, medan lokala förhållanden har haft mindre inverkan. Detta kan dock bero på att bekämpningarna i stor utsträckning har styrts efter just flödet i älven. En jämförelse med verkliga data över myggförekomsten behövs därför för att man ska kunna förbättra kunskapen om sambanden mellan flödena i älven och den verkliga myggproduktionen. HYPE-modellen kunde, efter vidareutveckling, beskriva vattenståndet i Färnebofjärden väl, och den kan användas för prognoser för vattenståndet. Särskilt bra resultat erhålls om HYPE-modellen uppdateras vid Näs. Vi bedömer potentialen som god för att man ska kunna upprätta ett prognossystem för nedre Dalälven, baserat på befintlig kunskap om myggproduktionen, data över myggdensitet och HYPE-modellen. För detta krävs mer empirisk data och ett större tvärvetenskapligt utvecklingsprojekt mellan biologer och hydrologer. 5 Förslag till fortsatt arbete För att analysera vattenflödenas relation till myggproduktionen bör man gå vidare med denna analys av hydrologiska förhållanden kombinerat med bättre information om myggrika respektive myggfattiga år. Dessutom vore det intressant att studera korttidsregleringarnas påverkan. Sedan införandet av vindkraft i Sverige används vattenkraften för att kompensera vindbortfall, vilket kan innebära att korttidsregleringen ökat. Eftersom det antas att översvämningsmyggorna framförallt produceras rikligt vid fluktuationer mellan torra och blöta förhållanden kan man inte utesluta att ett sådant regleringsförfarande kan gynna myggproduktion. Detta måste dock studeras med ytterligare empiriskt material. För att kunna återskapa mycket lokala fluktuationer i översvämning i mycket korta tidssteg kan det bli aktuellt med andra typer av mer detaljerade hydrauliska modeller som kan kopplas till HYPE. För att kunna anpassa en sådan modell till utsatta områden behövs observerade tidsserier för modellkalibrering av översvämningsområden. Ett modellsystem som beskriver både vattenflödet och översvämningar skulle mycket väl kunna kopplas till en biologisk modell för myggproduktion. Ett sådant system skulle kunna användas både till analys av observerade år och historiska tidsserier, samt till prognoser för framtiden, i både kort och långt perspektiv. Med tanke på problemens omfattning rekommenderar vi att man upprättar en sådan prognosmodell för Nedre Dalälven. För detta krävs dock ett större utvecklingsprojekt där biologer och hydrologer samarbetar och utbyter kunskaper om specifika naturfenomen i Nedre Dalälven, för att ytterligare belägga samband och testa tillförlitligheten i olika antaganden om variation i vatten, väder och myggor. 6 Tackord Denna studie har finansierats av Länsstyrelsen i Gävleborgs län. Information och data har erhållits från bl.a. Vattenregleringsföretagen och länsstyrelserna i Gävleborgs och Uppsala län. Till alla som har bidragit till studiens genomförande riktas ett varmt tack. 25

7 Referenser Bergström, S. (1993) Sveriges hydrologi - Grundläggande hydrologiska förhållanden. SMHI/Svenska Hydrologiska Rådet. Lindström, G. & Alexandersson, H. (2004) Recent mild and wet years in relation to long observation records and climate change in Sweden. Ambio, Volume XXXIII, Number 4-5, June 2004, pp. 183-186. Lindström, G., Pers, C., Rosberg, J., Strömqvist, J., & Arheimer, B. (2010) Development and testing of the HYPE (Hydrological Predictions for the Environment) water quality model for different spatial scales. Hydrology Research, 41.3 4, 295-319. Länsstyrelsen Gävleborg Färnebofjärdens högvattentoppar: kan de kapas, Dnr. 500-5687- 12. Nash, J.E. & Sutcliffe, J.V. (1970) River flow forecasting through conceptual models. Part I - A discussion of principles. Journal of Hydrology, Vol. 10(3), pp. 282-290. Strömqvist, J., Arheimer, B., Dahné, J., Donnelly, C., & Lindström, G. (2012) Water and nutrient predictions in ungauged basins: set-up and evaluation of a model at the national scale. Hydrological Sciences Journal. 57:2 229-247. Yevjevich, V. (1972) Probability and Statistics in Hydrology. Water Resources Publications, Fort Collins, Colorado, USA. 8 Appendix 1. Schematisk karta över Dalälvens regleringar 2. Årsvisa figurer över hydrologiska förhållanden i nedre Dalälven, åren 2000-2011 3. Hydrologiska förhållanden i nedre Dalälven, åren 1980-2011 4. Medelvattenstånd i sjöar och magasin 5. Medelvattenföringar 6. Säsongsvisa variabler (blå = vinter, röd = sommar) 7. Uppmätt vattenstånd i sjöar och magasin 8. Uppmätt vattenstånd i sjöar och magasin under perioder med högt vattenstånd i Ista 26

Appendix 1 Schematisk karta över Dalälvens regleringar (Källa: Vattenregleringsföretagen) 27

Appendix 2 Årsvisa figurer, år 2000 Vattenståndet i Färnebofjärden och flödet vid Näs, uppdelat i orsakskomponenter: flödena från Västerdalälven (Mockfjärd), Österdalälven (Gråda), samt från de lokala områdena nedströms dessa mätpunkter till och med Färnebofjärden, resp. till Näs. Sommarmånaderna maj-augusti finns inlagda liksom bekämpningstillfällena. 28

Appendix 2 Årsvisa figurer, år 2010 Vattenståndet i Färnebofjärden och flödet vid Näs, uppdelat i orsakskomponenter: flödena från Västerdalälven (Mockfjärd), Österdalälven (Gråda), samt från de lokala områdena nedströms dessa mätpunkter till och med Färnebofjärden, resp. till Näs. Sommarmånaderna maj-augusti finns inlagda liksom bekämpningstillfällena 38

Appendix 3 Hydrologiska förhållanden i nedre Dalälven Uppskattad nederbörd i nedre Dalälven. Avdunstning i nedre Dalälven, beräknad med HYPE-modellen. 40

Snöns vatteninnehåll, beräknad med HYPE-modellen (årsmedelvärden). Årsmedeltemperatur. 41

Lokal avrinning, beräknad med HYPE-modellen. 42

Appendix 4 Medelvattenstånd i sjöar och magasin 43

Appendix 5 Medelvattenföringar 46

Appendix 6 Säsongsvisa variabler (blå = vinter, röd = sommar) 49

Appendix 7 Uppmätt vattenstånd i sjöar och magasin 60

Appendix 8 Uppmätt vattenstånd i sjöar och magasin under perioder med högt vattenstånd i Ista 65