Anpassning till förändrat klimat i Norrbotten SMHI:s klimatanalys för Norrbottens län H Gustavsson, J Andreasson, D Eklund, K Hallberg, G Persson, E Sjökvist och J Tengdelius Brunell Denna skrift är en förkortad version av SMHI:s rapport Klimatanalys för Norrbottens län (rapportnr 2011-54)
Länsstyrelsen i Norrbottens län har, liksom alla andra länsstyrelser i landet, i uppdrag att på regional nivå samordna arbetet med anpassning till ett förändrat klimat. Uppdraget innebär samordning, rådgivning och stöd till kommuner och regionala aktörer i deras klimatanpassningsarbete. Ett uttalat mål är att skapa strategier för anpassning till ett förändrat klimat på såväl kommunal som regional nivå. SMHI har på uppdrag av länsstyrelsen i Norrbottens län utfört en regional klimatanalys. Detta är en sammanfattning av SMHI:s utredning. För detaljer hänvisas till utredningen i sin helhet. Sammanställningen redovisar en stor mängd data och beräkningar som syftar till att ge en översiktlig bild av klimatförhållandena i Norrbottens län såväl under dagens förhållanden som i framtidens klimat. Arbetet är baserat på observationer och analyser från SMHI samt klimatscenarier från den internationella klimatforskningen. Framtidsberäkningarna avser i första hand tidsperioden fram till år 2100. Titel: SMHI:s klimatanalys för Norrbottens län Adress: Länsstyrelsen i Norrbottens län, 971 86 Luleå Telefon: 0920-96000 E-post: norrbotten@lansstyrelsen.se Internet: www.lansstyrelsen.se/norrbotten Grafisk produktion och textbearbetning: Plan Sju kommunikation AB ISSN: 0283-9636 Rapport nr 12/2012
Sammanfattning Länsstyrelsen i Norrbottens län har gett SMHI i uppdrag att genomföra en sammanställning av dagens och framtida klimat för Norr bottens län. SMHI har utfört en regional klimatanalys för perioden fram till slutet av detta sekel. Arbetet grundar sig på observationer och analyser från SMHI samt klimatscenarier från den internationella klimatforskningen. Framtidsberäkningarna avser i första hand tidsperioden fram till år 2100. För att ge en bild av de osäkerheter som råder om framtidens klimat har ett flertal klimatscenarier utnyttjats. Detta urval är betydligt mer omfattande än det begränsade antal scenarier som fanns tillgängliga när Klimat- och sårbarhetsutredningen lade fram sitt slutbetänkande hösten 2007. Rapporten har utarbetats av SMHI, Affärsområde Miljö & Säkerhet. Följande huvudsakliga slutsatser framgår av analysen: Klimatberäkningar visar på en entydig ökning av årsmedeltemperaturen beräknas bli 4-6 C varmare i slutet av seklet jämfört med referensperiodens (1961-1990) medeltemperatur på -1,5 C. Mest framträdande är temperaturökningen under vintermånaderna. Årsmedelnederbörden ökar med 15-50 % över länet i slutet av seklet. Totalt sett kan störst procentuella förändring av nederbörd under året väntas i fjällområdena. En stor spridning kan dock ses i de olika scenarieberäkningarna. Kraftiga regn kan förväntas öka i framtiden. Ökningen är störst i de områden som har flest dygn med kraftig nederbörd i dagens klimat. Snötillgången minskar efter hand som klimatet blir varmare. I slutet av seklet har perioden med snötäckt mark minskat med mer än en månad över hela länet. Ett mildare klimat leder till längre växtsäsong. En tidigare start på vegetationsperioden blir alltmer vanligt och i slutet på århundradet mer permanent. Vegetationsperiodens slut blir allt senare på året. Generellt väntas årsmedelvattenföringen öka med 10 till 25 % i de större älvarna mot slutet av seklet. Den för dagens klimat vanliga säsongsdynamiken med en tydlig flödestopp på våren kommer att förändras. De allra högsta vårflödena minskar i storlek men högre flöden kan i stället förväntas under längre perioder. Vinter- och höstflöden ökar generellt i alla områden. Beräknade framtida högsta flöden (BHF) för Torneälvens mynning pekar på minskande flöden i slutet på seklet. I ett kortare framtidsperspektiv är osäkerheterna stora och beräknade förändringar pekar på både ökande och minskande flöden. Ett antal övriga klimatberoende förhållanden i Norrbottens län behandlas också i rapporten. Tjäldjupet kan förväntas öka som en konsekvens av kortare perioder av snötäckt mark. Antalet dagar för behov av uppvärmning minskar samtidigt som behovet av kylning kan komma att öka något. Förändrad säsongsdynamik leder till att vattenföringen med 100-års återkomsttid väntas minska i de flesta punkter längst älvarna. Det finns ännu inget entydigt vetenskapligt underlag som visar på ändrade risker för krafiga stormar i framtiden. Modellresultaten är inte entydiga, men tyder på att förändringen av stormar för norra Sverige är liten. Nya forskningsresultat kan dock ändra denna slutsats i framtiden. De studier som hittills gjorts tyder inte på någon förändring av framtida brandrisker för länet. Denna klimatanalys behandlar inte framtida havsvattenstånd. 3
4
Innehåll Sammanfattning... 3 Inledning... 5 Metod för framtidsanalys... 6 Tidsperioder... 6 Variation och osäkerhet.... 6 Grafer... 7 Utsläppsscenarier... 7 Klimatscenarier... 7 Norrbottens läns framtidsklimat... 8 Temperatur... 8 Vegetationsperioder... 10 Varma perioder.... 11 Kalla perioder... 11 Behov av kylning och uppvärmning... 12 Nederbörd... 13 Medelnederbörd för år och säsong... 13 Kraftig nederbörd... 15 Perioder utan nederbörd... 16 Vattenföring... 17 Vattenföringens säsongsvariation.... 17 Medelvattenföring... 17 100-årsvattenföring... 18 Beräknat högsta flöde för Torneälven... 18 Snö och tjäle... 20 Maximalt vatteninnehåll i snö.................................. 20 Antal dagar med snö... 20 Tjäle... 21 Extrema vindar... 22 Brandrisker... 22 Slutsatser.... 23 5
6
Metod för framtidsanalys Klimatsammanställningen har gjorts för Norrbottens län avseende temperatur, nederbörd och vattenföring. Resultat som gäller extrema vindar, snö och tjäle samt brandrisker baseras på tidigare studier. Tidsperioder De studerade tidsperioderna är 1961-1990 för dagens klimat, och för analys av framtidsklimatet har två perioder valts: 2021-2050 och. I klimatstudier jämförs aktuella värden med medelvärden för en längre period, en s.k. referensperiod. I enlighet med internationell praxis används i denna rapport den så kallade meteorologiska standardnormalperioden 1961-1990 som referensperiod. Nästa standardnormalperiod kommer att bli 1991-2020. Variation och osäkerhet Det är viktigt vid tolkning av resultat från analyser av förändringar i ett framtida klimat att ursprunget till de variationer och osäkerheter som förekommer tydligt framgår och även hur denna variation kan bidra med information. Tolkningen av rapportens grafer bör koncentreras till långsiktiga trender snarare än till absoluta värden. Osäkerheter i den typ av resultat som presenteras i denna analys påverkas av: Val av utsläppsscenarier Val av global klimatmodell Val av regional klimatmodell Naturlig variabilitet Utsläppsscenarier För att kunna göra beräkningar av framtida klimat behövs antaganden om framtida utsläpp av växthusgaser. Vanligtvis används utsläppsscenarier som utarbetats av FN:s klimatpanel, IPCC. Några exempel visas i Figur 4.8-1. Dessa bygger på antaganden av världens utveckling fram till år 2100. I utsläppsscenarierna görs olika antaganden om jordens folkmängd, ekonomisk tillväxt, teknologisk utveckling m.m. Utifrån dessa antaganden uppskattas hur mycket klimatpåverkande gaser och partiklar som kommer att släppas ut. Dessa utsläpp ger upphov till förändringar i atmosfärens sammansättning som t.ex. mängden koldioxid i luften, vilket i sin tur påverkar klimatet. Klimatscenarier Samma utsläppsscenario kan ge upphov till olika klimatscenarier beroende på vilka globala och regionala modeller som används. Under flera år användes huvudsakligen sex klimatscenarier för de flesta studier av klimateffekter i Sverige, inklusive av den statliga Klimat- och sårbarhetsutredningen. Dessa sex klimatscenarier bygger på en global klimatmodell från Hadley Centre i England och en från Max-Planck-institutet i Tyskland. Dessa globala modeller har körts med utsläppsscenario A2 respektive B2. CO2 emissions (GI C/yr) 25 20 15 10 5 Scenarios A1B A1T A1FI A2 B1 B2 IS92a 2000 2000 2040 Year 1300 1200 Scenarios A1B A1T 1100 A1FI A2 1000 B1 B2 900 IS92a 800 700 600 500 400 300 2060 2080 2100 2000 2000 2040 Year CO2 concentration (ppm) 2060 2080 2100 Antagande om framtida utsläpp av koldioxid, CO2, (vänster) och resulterande CO 2 -koncentrationer (höger) enligt olika scenarier (modifierad från IPCC, 2001). 7
Norrbottens läns framtidsklimat Den största delen av klimatets variation inom länet kommer från variationer som beror på topografin, närheten till havet och de stora sjöarna. Detta regionala mönster syns även i de justerade klimatscenarierna. När klimatsignalen studeras, i termer av exempelvis procentuell förändring, är de regionala skillnaderna vanligen små. Kartan visar den observerade årsmedeltemperaturen 1961-1990 ( C). Temperatur Årsmedeltemperaturen i Norrbottens län för referensperioden 1961-1990 var -1,5 C. För perioden 1991-2008 var medeltemperaturen för länet -0,5 C, dvs. ca 1 C varmare än referensperioden 1961-1990. Årsmedeltemperaturen ökar successivt och når temperaturer i medeltal 4-6 C varmare i slutet av seklet jämfört med referensperioden. Kartan här ovan visar hur den observerade årsmedeltemperaturen varierar i länet, 1961-1990. Det är varmast längs kusten och kallast på höjdpartierna. I beräkningarna över framtidsklimatet ökar årsmedeltemperaturen över hela länet med en något mindre ökning i de mest höglänta områdena. Det samma kan även sägas om säsongerna. Differenskartorna antyder också att temperaturökningen på års- och säsongsbasis är något högre i kustområden jämfört med övriga länet. För vintern ser dock ökningen i medeltemperatur ut att vara jämnt fördelad över länet. Det är dock små skillnader och upplösningen (detaljeringsgraden i kartorna) är hög. Vintermedeltemperatur (december-februari) Differens 2021-2050 vs. 1961-1990 (Δ C) Differens vs. 1961-1990 (Δ C) 8
Vårmedeltemperatur (mars-maj) Differens 2021-2050 vs. 1961-1990 (Δ C) Differens vs. 1961-1990 (Δ C) Sommarmedeltemperatur (juni-augusti) Differens 2021-2050 vs. 1961-1990 (Δ C) Differens vs. 1961-1990 (Δ C) Höstmedeltemperatur (september-november) Differens 2021-2050 vs. 1961-1990 (Δ C) Differens vs. 1961-1990 (Δ C) 9
Vegetationsperiod 2021-2050 Differens 2021-2050 vs. 1961-1990 (Δ C) Differens vs. 1961-1990 (Δ C) Vegetationsperioder I ett varmare klimat ökar växternas chanser att leva under längre perioder under året dvs. växtsäsongen/vegetationsperioden blir längre. Vegetationsperiodens start har i den här analysen definierats som första tillfället för varje år då dygnsmedeltemperaturen överstiger 5 C under 4 dagar i följd. Starttidpunkten avser den första dagen av de fyra. Kartan nedan visar resultaten relativt referensperioden 1961-1990. Medelvärdet för referensperioden är dagnummer 140, vilket motsvarar senare delen av maj. Vegetationsperioden sträcker sig sedan 121 dagar framåt dvs. till slutet av augusti. Beräkningarna visar att en tidig start samt en senare sluttidpunkt på vegetationsperioden blir alltmer frekvent och i slutet på århundradet mer permanent. Jämfört med dagens klimat kan vegetationsperioden i ett framtida varmare klimat förlängas med upp mot 1-2 månader vilket skulle innebära att växtsäsongen förlängs in i oktober. I kustområden är vegetationsperioden längre än i inlandet. De kortaste vegetationsperioderna finns på de högre belägna delarna av länet och följer väl den topografiska kartan. Denna skillnad över länet kvarstår även i framtidsberäkningarna. Vegetationsperiod 1961-1990 Kartan visar observerade värden för 1961-1990. 10
Varma perioder Kartor över högsta dygnsmedeltemperatur, beräknad som medelvärde för 30 år, finns nedan. Överensstämmelsen mellan observationer och beräkningar är god. Medelvärdet av den högsta dygnsmedeltemperaturen för hela länet under perioden 1961-1990 ligger på 18 C. I stort sett hela länet kan förvänta sig en ökning av de högsta dygnsmedeltemperaturerna fram emot slutet av seklet. 1961-1990 2021-2050 30-års medelvärden av högsta dygnsmedeltemperatur ( C). Kalla perioder Kartor över lägsta dygnsmedeltemperatur, beräknad som medelvärde för 30 år ses nedan. Överensstämmelsen mellan observationer och beräkningar är god men med något kallare förhållanden i beräkningarna. Förändringen i framtidsklimatet visar en kraftig ökning av de lägsta medeltemperaturerna i kustnära områden mot slutet av seklet. 1961-1990 2021-2050 30-års medelvärden av lägsta dygnsmedeltemperatur ( C). 11
Behov av kylning och uppvärmning Nedan presenteras kartor över graddagar för kylning ( C x dygn) med tröskelvärdet 20 C. Beräkningen görs så att för de dagar då dygnsmedeltemperaturen överstiger 20 C bidrar den dagens temperatur med en graddag för varje C överstigande 20 C. Dessa summeras sedan över året. Behovet av kylning är i dagens klimat vanligtvis litet, vilket också syns i den övre kartan för 1961-1990. Det framtida klimatet uppvisar en ökning av antalet graddagar för kylning mellan 20-40 graddagar i länets kustnära område vid slutet på seklet. För områden allra närmast kusten kan kylbehovet förväntas öka ytterligare. Eftersom utgångsläget 1961-1990 visar mycket låga värden blir differenskartorna mycket lika kartorna för de beräknade framtidsperioderna. Nedan presenteras också kartor över graddagar för uppvärmning. Måttet baseras på att byggnaders värmesystem ska värma upp byggnader till 17 C. Resterande energibehov antas tillkomma från solinstrålning samt från värme alstrad av personer och elektrisk utrustning i byggnaderna. Antalet graddagar beräknas enligt de dagar då dygnsmedeltemperaturen underskrider ett valt tröskelvärde. Under vintertid räknar man på tröskelvärdet 17 C. Under vår, sommar och höst har solinstrålningen särskilt stor betydelse och för dessa säsonger väljs därför andra tröskelvärden; april 12 C, maj-juli 10 C, augusti 11 C, september 12 C, oktober 13 C. En dag i februari då dygnsmedeltemperaturen varit 6 C bidrar den dagen med 11 graddagar till årssumman. Antalet graddagar för uppvärmning varierar över länet och följer ganska väl topografin med störst behov på uppvärmning i de högre belägna områdena. En minskning över hela länet kan ses med tiden i framtidsberäkningarna jämfört med perioden 1961-1990. Behov av kylning 1961-1990 2021-2050 Beräknat antal graddagar för kylning överstigande 20 C. Behov av uppvärmning 1961-1990 2021-2050 Beräknat antal graddagar för uppvärmning under året. 12
Nederbörd Statistik över dagens klimat för Norrbottens län har sammanställts utifrån SMHI:s areellt interpolerade databas PTHBV (Johansson, 2000; Johansson och Chen, 2003 och 2005). Databasen innehåller optimalt interpolerade observationer med en upplösning på 4 km x 4 km och med data från 1961. Årsmedelnederbörd 1961-1990 Medelnederbörd för år och säsong Årsmedelnederbörden i Norrbottens län för referensperioden 1961-1990 (30 år) var 661 mm. För perioden 1991-2008 (18 år) var årsmedelnederbörden för länet 729 mm, dvs. en ökning med ca 10 %. Årsmedelnederbörden ökar successivt om än med stor variation mellan åren. I slutet av seklet varierar ökningen av årsmedelnederbörden ca 15-50 %, i relation till referens perioden. Kartan här ovan visar hur den observerade årsmedelnederbörden varierar i länet 1961-1990. De blötaste partierna följer topografin dvs. de högre partierna får mer nederbörd. De observerade värdena 1961-1990 visas även för jämförelse med beräknade värden för samma period. Observerade och beräknade värden visar mycket god överensstämmelse för länet. Kartan visar den observerade årsmedelnederbörden 1961-1990 (mm). I kartorna nedan visas den procentuella skillnaden i årsnederbörd för perioderna 2021-2050 och jämfört med 1961-1990. Fram till mitten av seklet är den procentuella förändringen jämfört med referensperioden inte så stor. Den största förändringen sker under seklets andra hälft. Årsmedelnederbörd 2021-2050 Skillnad i årsmedelnederbörd (%) mellan perioden 2021-2050 och 1961-1990 (vänster) och och 1961-1990 (höger). 13
För alla säsonger ses en ökad nederbörd (se nedan) under kommande sekel. Störst förändring visas för vinter- och höstnederbörden. En stor spridning ses dock i beräkningarna. Den procentuella ökningen, för vintern, varierar mellan 0 % och 20 % för merparten av länet för perioden 2021-2050 i jämförelse med 1961-1990. Vid slutet av seklet är ökningen för vintern betydligt kraftigare. Den når då värden över 30 % för merparten av länet. 1961-1990 2021-2050 Vintermedelnederbörd 1961-1990 2021-2050 Vårmedelnederbörd 1961-1990 2021-2050 Sommarmedelnederbörd 14
1961-1990 2021-2050 Höstmedelnederbörd 15
Kraftig nederbörd Nedan visas två klimatindex av kraftig nederbörd; största 1-dygnsnederbörd och största 7-dygnsnederbörd. Medelvärden för de årshögsta värdena över 30-årsperioderna 1961-1990, 2021-2050 och visas tillsammans med observationer för perioden 1961-1990. Största 1-dygnsnederbörden och 7-dygnsnederbörden uppvisar likartade fördelningar över länet med högsta värdena dominerade av topografiska förhållandena och lägre värden i inland och kust. I framtidsberäkningarna kvarstår det geografiska mönstret men den kraftiga nederbörden ökar. För 1-dygnsnederbörden nås > 41 mm i några områden och för 7-dygnsnederbörd > 105 mm. Det bör påpekas att siffrorna gäller för hela gridrutor och för medelvärden över 30 år och behandlar alltså inte extrema lokala skurar. Kraftig nederbörd 1961-1990 2021-2050 Beräknade 30-årsmedelvärden av största 1-dygnsnederbörd (mm). Kraftig nederbörd 1961-1990 2021-2050 Beräknade 30-årsmedelvärden av största 7-dygnsnederbörd (mm). 16
Nedan visas resultat i form av kartor över beräkningar med klimatindex antal dagar per år med nederbörd > 10 mm som medelvärden för 30-årsperioderna 1961-1990, 2021-2050 och. Observerade värden för 1961-1990 visas också. Dygnsmedelnederbörd på 10 mm i beräkningsrutorna betyder ett kraftigt regn över området. Minst antal dygn finner vi i länets norra delar. Detta mönster kvarstår även mot slutet av seklet men med större antal dygn i medeltal. Det innebär att de kraftiga regnen kan förväntas öka. Ökningen är störst i de områden som har flest dygn med kraftig nederbörd i dagens klimat. Kraftig nederbörd 1961-1990 2021-2050 Beräknade 30-årsmedelvärden av antal dygn per år med nederbörd över 10 mm. Perioder utan nederbörd Nedan presenteras kartor med 30-årsmedelvärden över maximala antalet sammanhängande dygn per år utan nederbörd. Tröskelvärdet är dygn med < 1 mm nederbörd. De områden som visar flest sammanhängande dygn utan nederbörd 1961-1990 verkar i stor utsträckning sammanfalla med dalgångarna längs de stora vattendragen. Beräkningarna visar att antalet sammanhängande dygn utan nederbörd minskar fram till slutet på seklet,. Perioder utan nederbörd 1961-1990 2021-2050 Perioder utan nederbörd, definierad med tröskelvärdet <1 mm och maximalt antal dygn i följd per år, 30-årsmedelvärden. 17
Vattenföring För avsnittet om vattenföring hänvisas till den fullständiga versionen av SMHI:s rapport. Vattenföringens säsongsvariation Flödesvariation har under året beräknats i Torne älvens, Keräsjokis, Sangisälvens, Kalixälvens, Töreälvens, Jämtöälvens, Råneälvens, Altersundets, Luleälvens, Alåns, Rosåns, Alterälvens och Piteälvens mynningspunkter för den totala vattenföringen. Att den totala vattenföringen är beräknad betyder att allt tillrinnande vatten från uppströms delavrinningsområden är inräknat. Beräkningarna avser oreglerade förhållanden. För varje vattendrag visas beräkningar för perioden 2021-2050 samt tillsammans med referensperioden 1963-1992. Den förändring i säsongsdynamiken som ses för perioden 2021-2050 jämfört med 1961-1990 förstärks för perioden. Den för dagens klimat vanliga säsongsdynamiken med en flödestopp på våren, vilket syns tydligt för alla analyserade vattendrag förändras något redan 2021-2050 men mer markant tills mot slutet av seklet. Flödestoppen under våren minskar i storlek men höga flöden kan förväntas under längre perioder. Vinter och höstflöden ökar generellt i alla områden. Förändringarna orsakas av ökad nederbörd under vintern och med mindre mängd nederbörd som lagras i form av snö beroende på högre temperaturer. Medelvattenföring Under ett år varierar vattenföringen i älvar kraftigt med perioder av högvattenföring och lågvattenföring. Medelvattenföringen är den genomsnittliga vattenföringen för en viss period. Generellt väntas årsmedelvattenföringen öka 10 till 25 % i de större älvarna mot slutet av seklet. Till mitten av seklet kan en ökning på upp mot 10 % väntas. I de mindre vattendragen blir den procentuella förändringen något mindre. Säsongsvis syns en tydlig ökning under alla årstider utom sommartid då istället en klar minskning väntas. Utvecklingen är likartad för samtliga större vattendrag. I kartbilderna nedan visas den lokala tillrinningen, det vill säga bara det bidrag av vatten som rinner från varje enskilt avrinningsområde. Det ger en bild av hur mindre vattendrag påverkas eftersom deras vattenföring endast beror Vattenföring 2021-2050 Differens 2021-2050 vs. 1961-1990. Differens vs. 1961-1990. 18
Lokal 100-årstillrinning 2021-2050 av lokala förhållanden. I kartbilden över den lokala tillrinningen enligt klimatscenariemedianen syns en ökning på 5-10 % i länet södra delar. I länets nordligare delar är förhållandena i princip oförändrade. Mot slutet av seklet syns en jämnare ökning över hela länet av den lokala tillrinningen i klimatscenariomedianen på upp till 10-20% med en något större ökning i länets bergsområden i väst. 100-årsvattenföring Ett hundraårsflöde är det vattenflöde som på en viss plats i vattendraget statistiskt sett inträffar i genomsnitt en gång på hundra år. 100-årsvattenföringar har beräknats för året vid mynningen i havet för länets alla älvar. Beräkningarna är gjorda för oreglerade förhållanden på total tillrinning. Fram till i mitten på seklet är den totala 100-årsvattenföringen i stort sett oförändrad. Därefter tyder beräkningarna i samtliga områden, bortsett från Luleälven (median + percentiler) på en minskad total 100-årstillrinning vid slutet av seklet. I den här analysen är Luleälvens totala 100-årsvattenföring i stort sett oförändrad mot slutet av seklet. Effekterna av den minsk ande snömagasineringen slår igenom i resultaten för slutet av seklet då 100-årsvattenföringen väntas minska i de flesta punkter längs älvarna. Den lokala 100-årstillrinningen 2021-2050 förändras olika över länet (se de två övre kartorna). Förändringen är mycket liten i stora delar av länet med en ökning i länets högre belägna delar och en minskning i kustnära områden. Mot slutet av seklet syns minskningen tydligare över stora delar av länet. Det är endast i länets högst belägna områden som ökningen kvarstår. De två nedre kartorna visar förändringen av den totala 100-årstillrinningen i hela länet beräknat från samtliga klimatscenarier för perioderna 2021-2050 respektive. I dessa kartbilder visas den totala vattenföringen, det vill säga det ackumulerade flödesbidraget från alla uppströms avrinningsområden, till skillnad från den lokala tillrinningen som syns i kartorna ovan. Här ses ett mönster som liknar det för den lokala 100-årstillrinningen. Vid slutet av seklet syns minskade 100-årsflöden i stora delar av länet, undan taget Luleälven som är oförändrad. Beräknat högsta flöde för Torneälven Beräknade framtida högsta flöden (BHF) för Torneälvens mynning pekar på minskande flöden för slutet på seklet. I ett kortare framtidsperspektiv är osäkerheterna stora och beräknade förändringar pekar på både ökande och minsk ande flöden. Lokal 100-årstillrinning Total 100-årstillrinning Total 100-årstillrinning 2021-2050 19
Snö och tjäle Maximalt vatteninnehåll i snö Kartorna nedan visar att det maximala vatteninnehållet i snön för Norrbottens län kan komma att minska fram emot slutet av seklet med störst minskning i länets östra delar. Störst minskning relativt referensperioden kan förväntas i kustområden med ett maximalt vatteninnehåll upp till 25 % lägre (Gustavsson H. m.fl., 2011). Observera att utförda beräkningar görs på snöns vatteninnehåll i mm och inte på snödjup. Vid beräkning av snö är snöns vatteninnehåll i mm ett bättre mått än snödjup, då snödjupet är beroende av snöns densitet och därmed svårare att skatta korrekt. Observationer och beräkningar är därmed inte direkt jämförbara. 2021-2060 Median Antal dagar med snö Antal dygn med snötäcke 1961-1990 var för Norrbottens län från 150 dagar i kustnära områden till över 225 i länets höglänta fjällområden i väst. De analyser baserat på observationer och de beräkningar som gjorts för klimatscenarierna visar mycket god överensstämmelse för Norrbottens län för normal perioden 1961-1990. Mot slutet av seklet kan antalet dygn med snötäcke förväntas minska. Störst minskning förväntas enligt beräkningarna i länets östra delar samt länets högst belägna områden i väst. Den ökning av antalet snödagar, som syns i kartan intill, visar modellens svårighet att beräkna förändringar av snömängd i glaciärområden. Modellresultat från dessa områden präglas av mycket stora osäkerheter. 20
2021-2060 Median Tjäle Under vintern i Sverige tjälas marken. Tjälen innebär att vattnet i marken fryser och processerna runt tjälningen har stor betydelse för markens struktur. Särskilt stor betydelse har den årliga tjälningen för att motverka jordbrukets packningsskador på lerjordar. Skogsbruket är anpassat till att de tjälade jordarna ger större bärighet för skogsmaskiner. När huggning och transport av timmer görs vintertid på tjälad mark blir körskadorna mindre. Byggande av hus och vägar försvåras dock om marken riskerar att tjälas (SWECLIM, 2002). I grovkorniga jordar, som sand, fryser det vatten som finns i jorden massivt. Gränsen mellan fuktiga och torra skikt är skarp. Om jorden inte är vattenmättad kan vattnet expandera fritt i porutrymmet och därmed sker ingen tjällyftning dvs. jorden som helhet ökar inte i volym. En helt vattenfylld sand med en porositet på 50 volymprocent kan maximalt utvidgas ca 5 procent. Tjälen tillväxer successivt som en front allt djup are. I finkorniga jordar, som leror, bildas skikt av ren is omgärdad av jord. Tillväxten av dessa islinser sker genom en transport av vatten från omgivande jord. Tillväxten nedåt i marken sker ojämnt. Tjälningen i leror gör att partiklarna kommer närmare varandra vilket ökar den för strukturen positiva bildningen av aggregat. Snön har en isolerande förmåga vilket innebär att om snö täcker marken tidigt på säsongen så blir tjälningen mildare. Markvegetation och humuslager har också en isolerande effekt och hämmar tjälens tillväxt (Eckersten m. fl., 1998). Nedan visas en jämförelse av månads medel för snödjup och tjäldjup i dagens klimat (perioden 1967-1980) samt för en temperaturökning med 3 grader. Tjälen utvecklas djupare i sandjordar än i lerjordar. För båda mätstationerna syns en minskning av snödjupet vid en temperaturhöjning. För båda jordarna släpper tjälen tidigare på året och säsongen blir därmed kortare även om största tjäldjupet inte minskar. För lerjorden vid Boden syns däremot en fördjupning av tjälen med det minskade snötäcket. Månadsmedelvärden för snödjup och tjäldjup i dagens klimat (perioden 1967-1980) till vänster samt efter en temperaturökning med 3 grader till höger. Simulerat (blå kurva) jämförs mot observationer (svart kurva) och med en temperaturökning (röd kurva) för två mätplatser i Norrbotten, en med sandjord vid Luleå(överst) och en med lerjord, Boden(nederst). Enligt Lindström och Hellström (2007). 21
Kartor över det beräknade medeltjäldjupet i mars månad baserade på medelvärdet av de uppskattade parametervärdena för lera och sand enligt Lindström och Hellström (2007) presenteras nedan. De bör motsvara förhållanden för morän. För Norrbotten län syns en förändring mot ökande medeltjäldjup i ett varmare klimat. Studien visade att det är möjligt att grovt simulera medelvariation under året med hjälp av en enkel modell. De gjorda simuleringarna, liksom alla scenarioberäkningar är osäkra. I Finland har en studie också utförts på hur tjälad mark påverkas av en klimatförändring. Den visar att det årliga maximala tjäldjupet på snöfria ytor i södra och centrala Finland minskar från 100-150 cm till 50-100 cm djup. I de norra delarna av Finland blir minskningen av tjäldjupet större, från 200-300 cm till 100-200 cm djup. Detta beror främst på markegenskap erna. En annan förändring är en ökning av dagar utan tjäle. (SWECLIM, 2002). Tjälning och upptining är komplicerade processer med flera faktorer som påverkar, vilket delvis beskrivits ovan. De studier som hittills gjorts över hur framtidsklimatet kan påverka snö- och tjäldjup är få och givetvis förenade med stora osäkerheter. En viktig osäkerhetsfaktor är snödjupet och när snön kommer på säsongen. Kalla långa vintrar med tidigt snötäcke kan ge mindre tjäldjup än vintrar utan snö men med en kortare kall period. Med ett klimat i förändring kan variationen mellan år vara stor. Allt större delar av Norrbottens län får djupare tjäle i framtiden. Här ses simulerat medeltjäldjup i mars, motsvarande förhållandena för moränområden utan skog. Den vänstra figuren visar tjäldjup i dagens klimat och den högra med en medeltemperaturhöjning + 3 C. Beskuren från Lindström och Hellström (2007). Extrema vindar Framtida klimatscenarier tyder inte bara på att klimatet kommer att ändras utan även att förekomsten av globala extrema väderhändelser kan komma att förändras. Spridningen i modellresultaten gör det svårt att dra tydliga slutsatser. För norra Sverige tyder de flesta scenarier på en väldigt liten förändring. Även i den regionen är resultatet spretigt. Arbetet med att kartlägga de processer som är viktigast för att förstå utvecklingen av vindarna fortsätter. Brandrisker När det gäller brandrisker pågår en studie. De beräkningar som hittills gjorts för framtida förhållanden visar på en mycket liten förändring för Norrbottens län. 22
Slutsatser I denna rapport ges en översiktlig bild av klimatförhållandena i Norrbottens län i dag och i framtiden. För att ge en bild av de osäkerheter som råder om framtidens klimat, har ett antal klimatscenarier utnyttjats i arbetet. Detta urval är baserat på vad som varit tillgängligt vid SMHI:s forskningsavdelning när rapporten skrevs. Klimatforskningen bidrar ständigt med nya resultat som kan komma att modifiera bilden. Följande huvuddrag framgår av klimatanalyserna för Norrbottens län i denna rapport: Klimatberäkningar visar på en entydig ökning av årsmedeltemperaturen under det innevarande seklet. Årsmedeltemperaturen ligger i medeltal 4-6 C varmare i slutet av seklet jämfört med referensperioden (1961-1990) medeltemperatur på -1,5 C. Mest framträdande är temperaturökningen under vintermånaderna. Årsmedelnederbörden ökar med 15-50 % över länet i slutet av seklet. Totalt sett kan störst procentuella förändring av nederbörd under året väntas i fjällområdena. En stor spridning kan dock ses i de olika scenarieberäkningarna. Kraftiga regn kan förväntas öka i framtiden. Ökningen är störst i de områden som har flest dygn med kraftig nederbörd i dagens klimat. Snötillgången minskar efter hand som klimatet blir varmare. I slutet av seklet har perioden med snötäckt mark minskat med över en månad över hela länet. Ett mildare klimat leder till längre växtsäsong. En tidigare start på vegetationsperioden blir alltmer vanligt och i slutet på århundradet mer permanent. Vegetationsperiodens slut inträffar allt senare på året. Generellt väntas årsmedelvattenföringen öka med 10-25 % i de större älvarna mot slutet av seklet. Den för dagens klimat vanliga säsongsdynamiken med en tydlig flödestopp på våren kommer att förändras. De allra högsta vårflödena minskar i storlek men högre flöden kan istället förväntas under längre perioder. Vinter och höstflöden ökar generellt i alla områden. Antalet dagar för behov av uppvärmning minskas mot slutet av seklet samtidigt som behovet av kylning kan komma att öka något. Som en följd av länets framtida, något blötare, somrar kan perioder med torka komma att minska fram emot slutet av seklet. Beräknade framtida flöden med en återkomsttid på 100 år väntas minska i de flesta älvarna. Beräkningarna tyder på att brandrisken inte förändras märkbart i länet jämfört med normalperioden, 1961-1990. Det maximala vatteninnehållet i snön kan komma att minska fram emot slutet av seklet med störst minskning i länets östra delar. Störst minskning relativt referensperioden kan förväntas i kustområden med minskande maximalt vatteninnehåll på upp till 25 %. Mot slutet av seklet kan antalet dygn med snötäcke förväntas minska. Störst minskning förväntas i länets östra delar samt länets högst belägna områden i väst. Det finns ännu inget entydigt vetenskapligt underlag som visar på ändrade risker för kraftiga stormar i framtiden. Modellresultaten är något spretiga men tyder på att förändringen av stormar för norra Sverige är liten. Det syns en förändring mot ökande medeltjäldjup i ett varmare klimat. En viktig osäkerhetsfaktor är dock snödjupet och när snön kommer på säsongen. Kalla långa vintrar med tidigt snötäcke kan ge mindre tjäldjup än vintrar utan snö men med en kortare kall period. Med ett klimat i förändring kan variationen mellan år vara stor. När det gäller den lokala tillrinningen, vilket kan användas som ett mått på vad som händer i mindre vattendrag, syns en ökning i länets mer höglänta fjällområden. Ökad lokal tillrinning syns tydligast i de större älvarna. Den största nederbörden faller i inlandet samt i fjällområden. Då tempera turen förväntas öka och därmed även avdunstningsförlusterna kan det leda till att mindre del av nederbörden bildar avrinning. 23