vandbalance – hvordan skal den gå op ?

National Environmental Research Institute • Department of Streams and Riparian Areas

Vandbalance – hvordan skal den gå op ?

Fagmøde for Landovervågning d. 12. marts, 2002Gitte Blicher-Mathiesen, DMU

Historisk opsummering Nedbørskorrektioner Fordampning Klima i Landovervågningen Vandbalancer i 8 udvalgte vandløbsoplande DK-model fra GEUS Vandblancer i LOOP Tilbageblik og fremtiden


Historisk opsummering

I Landovervågningen 1990-1998 Klimadata fra DJF referencefordampning, modificeret Penman 1999-2001 Klimadata fra DMI gridværdier

Sept. 2001 J.C. Refsgård m.fl. overskud af vand i LOOP-oplande og i GEUS’s beregninger med DK-modellen.

Nov. 2001 Konsensus gruppe oprettes med deltagere fra DMI, DJF, GEUS og DMU

Jan/feb. 2002 Konsensusgruppens udredning og anbefalinger færdig Feb. 2002 Anbefalinger vedr. nedbør, nedbørskorrektioner og fordampning

gives videre i NOVA


Nedbørskorrektioner

metode 1: Nedbør korrigeres til jordoverflade med 16% ved moderat læ Model udviklet via 650 målinger af vind og nedbør,

korrektion for fast nedbør efter litteraturværdier (Allerup og Madsen, 1979)metode 2: Nedbør korrigeres til jordoverflade med 21% ved moderat læ

Model efter datagrundlag i 1), men korrektioner for fast nedbør, målte værdier fra Finland(Allerup et al., 1998)

metode 3: Nedbør korrigeres til jordoverflade med dynamiske faktorerfor hver måned og hver år


lille forskel-5 mm- på den gennemsnitlige nedbør for landet mellem 2) og 3) for enkelte år med meget eller lidt sne er forskellen op til 55 mm de dynamiske korrektioner 3) er umiddelbart mest oplagt at anvende uhensigtsmæssige gradienter imellem de 12 regioner problematisk at overføre resultater fra referencestation til region anbefaling de faste korrektioner metode 2 (21% ved moderat læ) usikkerhederne er store dels på målinger, på korrektioner og grid DMI vil videreudvikle nedbørskorrektioner hvis finansiering igangsat udredning (DJF og DMU) om den samlede usikkerhed ved

nedbørskonceptet og hvilken konsekvenser disse har på afstrømning og kvælstofudvaskning


Fordampning

Definition af referencefordampning (potentiel fordampning):

Fordampningen fra en homogen, kort, voksende græsafgrøde, der er optimal forsynet med vand

Referencefordampningen kan måles med vejbare, græsdækkede lysimeter


Metoder til beregning af referencefordampning:• Penmans formel kræver: målte værdier for lufttemperatur, relativ

luftfugtighed, vindhastighed, jordvarmeflux og nettostrålingN.B. Jordvarmeflux og nettostråling måles ikke i et landsdækkende stationsnet.• DJF har derfor udviklet modificeret Penman, hvor jordvarmeflux og

nettostråling er substitieret med globalstråling• Makkink kræver målte værdier for lufttemperatur og globalstrålingOverfladekoefficienterFordampningen fra græs ikke altid den maksimale fordampninghøjere afgrøder ogmere ru struktur giver en større fordampning


Klimavariable i Landovervågningen• 1990-1998 Klimadata fra DJF • referencefordampning, modificeret Penman• 1999-2001 Klimadata fra DMI gridværdier • Mangel ens grundlagFremtidig grundlagNedbør: 10 km x10 km gridværdierNedbørskorrektion: Faste månedsværdier for nedbørskorrek-tioner publiceret af DMI i ”Allerup, P., et al.(1998) ( svarer til21% ved moderat læ).

Referencefordampning: Makkink-formlen med overfladekoeffi-cient på 1,1 for landbrugsafgrøder der har en vegetationsstukturder er større end kortklippet græs.

Ny udgave af vandbalanceprogrammerne EVACROP og DAISY


Følgende gridparceller hører til de respektive oplande. De LOOP hvor der er to parceller skal gennemsnittet af klimavariablene anvendes.

LOOP nr. Nedbør10x10km

Temperatur, globalstråling,referencefordampning

(Makkink)20x20 km

LOOP 1 10472 20139LOOP 2 10215,10216 20053LOOP 3 10285 20074LOOP 4 10436,10437 20122LOOP 5 10139,10140 20040LOOP 6 10153 20047LOOP 7 10501 20137


Grundvandspotentiale i Ribe Formationen


Ribeformationens udbredelse


Tabel 1. Arealanvendelse i procent af oplandenes areal for de udvalgte vandløbsoplande. Arealanvendelsen for oplandene er opgjort med Corine/Corine+ og for Skjern Å ved brug af AIS.

Odense Å Susåen Åmose Å Omme Å Skjern Å Uggerby Å Elling Å Lindenborg ÅDyrket 69 66 73 67 66 74 70 61 Vinterkorn/Raps 31 30 32 16 16 24 23 20 Vårkorn 17 16 17 22 21 19 18 16 Rodfrugt 5 4 5 5 5 4 4 3 Græs 16 17 19 25 24 27 26 22Natur 2 2 2 6 5 3 3 3Ferskvand 1 3 0 0 1 0 0 1Skov 12 16 13 13 19 9 13 22Vådområder 3 3 3 7 4 5 5 6Bebygget 12 10 9 7 6 9 8 8


Tabel 2. Værdier for plantetilgængeligt vand (volumen %) for henholdsvis sand- og lerjord i 0-25, 25-50 og 50-100 cm i jordprofilet.

Odense Å Susåen ogÅmose Å

Omme ogSkjern Å

Uggerby Å og Elling Å

Lindenborg Å

Plantetilgængeligt vand(vol. %) lerb.sand ler lerb. sand ler grovsand finsand grovsand finsand ler 0-25 cm 18,4 19,5 20,1 20,6 17,4 21,7 17,4 21,7 20,8 25-50 cm 15,4 17,1 17,6 18,1 14,2 18,6 14,2 18,6 18,3 50-100 cm 14,1 16,0 15,5 16,6 11,8 16,5 11,8 16,5 16,3Fordeling af jordtyper 55 45 20 80 100 100 17 80 3


Tabel 3. Vandbalancer for udvalgte oplande med forskellig referencefordampning for perioden 1991-1997.

Odense Å Susåen Åmose Å Omme Å SkjernÅ

Uggerby Å EllingÅ

Linden-borg Å

Oplandsareal (km2) 535 763 292 500 1558 347 123 318

Reference fordampningEp, Makkink*faktor 635 629 626 601 594 608 607 604Ep, Makkink 604 597 595 571 564 577 576 574Ep, mod. Penman 553 558 563 495 499 526 525 517

Vandbalance (mm)Nedbør 782 723 714 989 963 774 777 792Vandløbsafstrømning 303 243 213 432 486 310 310 325

Afvigelse - Makkink*faktor 27 10 23 83 1 12 8 -15Afvigelse - Makkink 31 16 29 86 3 16 12 -11Afvigelse - Mod. Penman 51 34 41 130 33 38 33 11

IndvindingMark-vanding 3 2 3 85 85 3 2 2Drikkevand + Industri 19 24 21 5 18 12 15 6


Danske undersøgelser af fordampning fra våd-områder. E0: referencefordampning, Ea: aktuel fordampning

Vådområdetype Beregnings-grundlag for E0

Ea / E0 Reference

Højmose bevokset med Sphagnum Tueprofil Høljeprofil

PenmanPenman

1.01.2

Vedby (1984)

Næringsrig eng medgrundvandsgennemstrømning

Penman 1.3 Vedby (1984)

Næringsrig mose med grundvands-gennemstrømning og permanentvanddækket. Bevokset med HøjSødgræs

Makkink 1.1 Dahl (1995)

Næringsrig eng medgrundvandsgennemstrømning oghyppige vinteroversvømmelser.Bevokset med græs, halvgræsser ogurter.

Makkink 1.2 Andersen et al.,(2002)


Fordampning fra SkovFordampningen fra skov er væsentlig større end fra landbrugsjord• høj vegeation og større ruhed• vegetation en stor del af året, især for nåleskov• høj interceptionstab: fordampning af den nedbør der falder på

vegetationen

Af nedbøren fordamper• 80 % fra nåleskov• 60 % fra løvskov• 40 % fra lyng• 45-55 % fra landbrugsafgrøderEfter Ladekarl (2001)


DK-model udarbejdet af GEUSOpgave: Vurdere hvilke indvindingspotentialer er der for forskellige regioner i Danmark• Vandbalance går ikke op, 70-100 mm overskud pr år• Detaljeret opsætning af den mættede zone• nye håndfaste nedbørskorrektioner (21%)• Fordampning med modificeret Penman• Simpelt rodzonemodul for forholdet mellem potentiel og aktuel fordampning• 2 jordtyper og en for skov: med markkapacitet på 70 mm for sandjord ,140 mm

for lerjord og 150 mm for skov• ingen merfordampning fra vådområder og ferskvand og meget lidt

merfordampning fra skov end fra landbrugsjord• ingen fordampning fra intercepteret nedbør (den nedbør der falder på

afgrøder/planter)


Hvorfor går vandbalancer for oplande ikke op

• Modificeret Penman underestimerer fordampningen (50-100 mm) primært fordi målinger af relativ fugtighed er underestimeret

• Fordampning fra vådområder og skov er højere end hidtil antaget

• En korrekt arealfordeling af især vådområder, skov og ferskvand er vigtig

• Stor variation på ”Den sande nedbør”• Magasin ændringer• Forskel på typografiske og grundvandsmodel


Vandbalancen i fem Landovervåg-ningsoplande, 1990/91-1999/00

Lerjordsoplande SandjordsoplandeStorstrøm Fyn Vejle

/ÅrhusNordjyll. Sønderjyll.

LOOP1 LOOP4 LOOP3 LOOP2 LOOP6Nedbør 724 871 932 922 836 846 10813 1070Fordampn. – landbrug1 455 443 407 482 390 447 412 475Merf. skov og vådom.

32 0 16 6 13 15 21 31Percolation - landbrug 269 428 525 437 446 396 669 614Percolation – result 237 428 509 431 433 381 648 583

Vandløbsafst. opland 168 243 276 203 453Vandløbsafst. nedstrøms2 261 367 432 337 3004

Oppumpning (vanding) 33Rest -24 61 77 1 96 44 (348)

Grundvandsafst. ud afregion

delvis ja nej nej ja


Kommentarer til tabelTal i kursiv er med nye klimavariable, gridværdier for nedbør og referencefordampning_Makkink i hele perioden1. Potentiel fordampning beregnet af DJF for perioden op til 1998, herefter

af DMI. Der er anvendt nye nedbørskorrektioner (Allerup et al., 1998). For LOOP 2 er anvendt årsspecifikke nedbørskorrektioner. I alle tilfælde er potentiel fordampning beregnet med modificeret Penman. Aktuel fordampning beregnet for marker med jordvandsstationer

2. Vandløbsafstrømningen for nedstrøms liggende/nabo område 3. Incl. gns. 33 mm vanding pr. år4. Af Ovesen et al. (2000) fremgår at der her er vandafstrømning ud af

området.


Tilbageblik og fremtiden

• Kritik af amterne og DMU’s ansvar vedr. vandbalance• LOOP tal bliver brugt til regulering af landbrug• Stor bevågenhed, små og store fejl kan få store

konsekvenser• Bedre dokumentation og argumentation• Større integration mellem rodzone, overfladevand og

grundvand

vandbalance – hvordan skal den gå op ?

Documents