Vandressourcer og klimaændringer. Karsten Høgh Jensen Institut for Geografi og Geologi Københavns Universitet

Transkript

1 Vandressourcer og klimaændringer Karsten Høgh Jensen Institut for Geografi og Geologi Københavns Universitet 1

2 Indhold Del 1: vandets kredsløb vand som ressource globalt og nationalt vands sårbarhed Del 2: klimaændringer klimaændringer og vandressourcer effekt på grundvand og vandløb 3 3

3 Blue planet 71% af jordoverfladen dækket af vand En stor del af ferskvandsressourcen er utilgængelig 4 4

4 Hydrologisk kredsløb Solen som drivkraft (fordampning, nedbør) Tyngdekraften Nedbørsoverskud Nedbørsunderskud 5 5

5 Opholdstider i forskellige dele af kredsløbet 6 6

6 Vand er liv Vand tager liv 7 7

7 Konkurrence om vandressourcer Drikkevand Natur Industri Landbrug Energi og regulering 8 8

8 Vands forekomst Overfladevand Jordvand Grundvand Kvantitet variation in tid og sted sæsonmæssige fluktuationer lang tids trends ekstreme hændelser Kvalitet trends pludselige hændelser 9 9

9 Tørke Oversvømmelse 10 10

10 Nedbør påvirker økonomi Real GDP growth (%) Real GDP grow th (%) Variability in Rainfall (Meter) Variability in Rainfall (Meter) -4.0 Years Correlation between GDP and Raiall in Zimbabwe 11 11

11 Udvikling i befolkning og vandforbrug 12 12

12 Forekomst af grundvand og overfladevand Globalt indvindes 80% af vandet fra overfladevand og 20% fra grundvand 13 13

13 Vandressourcer og befolkning Ulige fordeling De globale tal dækker over store lokale variationer både i sted og tid En del af vandressourcen er forurenet 14 14

14 Vandforbrugets fordeling 15 15

15 Vandforsyning og sanitet 3 mill. mennesker (mest børn) dør hvert år af vandrelaterede sygdomme 16 16

16 The Size of Africa Argentina USA Lower 48 India Area (km 2 ) Population (Millions) GDP (US$/P/Yr) Europe China 9,596,960 1, ,000 USA 9,363, ,800 India 3,287,590 1, ,900 Europe 4,936, ,700 Argentina 2,766, ,200 New Zealand 268, ,600 TOTAL : 30,220,164 3, ,426 Africa : 30,318, ,227 China New Zealand Source: World Factbook (2004) 17 17

17 Mean Annual Rainfall Mean Annual Rainfall (mm) > N Kilometres 18 18

18 Major Rivers and Lakes N Kilometres 19 19

19 Shared River Systems in Africa Gambia Geba Corubal Great Scarcies Little Scarcies Moa Mana-Morro Loffa St. Paul St. John Cestos Cavally Sassandra Oued Bon Naima Guir Daoura Dra Alui Senegal Africa s 61 shared river basins contain: 65 % of the area 75 % of the people 93 % of the surface water Kemoe Bia Tano Mono Dieme Volta Tafna Niger Cross Akpa Yao Sanaga Ntem Benito Utamboni Ogooue Nyanga Chiloango Cunene Cuvelai Medjerda Lake Chad Nile Congo Zambezi Okavango Limpopo Orange Baraka Gash Awash Juba-Shibeli Lake Turkana Lotagipi Swamp Lake Natron Umba Rovuma Pungue Buzi Save Incomati Umbeluzi Maputo N Kilometres 20 20

20 Shared Aquifer Systems in Africa Tindouf Aquifer Errachedia Basin Taoudéni Basin A B Northern Sahara Basin Irhazer Iullemeden Basin Mourzouk Djado Basin C Chad Basin Source: BGR / UNESCO (2004) Nubian Sandstone Basin Awash- Djibouti Basin Senegalo- Mauritanian Basin A B C D E F G H I J K L M N Cote d Ivoire- Ghana Coastal Aquifer Benin-Togo- Nigeria Coastal Aquifer Liptako-Gourma Aquifer L Air Crystalline Aquifer Tin-Séririne Aquifer Rift Valley Secondary Aquifers Mount Elgon Aquifer Kagera Aquifer Kilimanjaro Aquifer Upper Rovuma Aquifer Shire Valley Alluvial Aquifer Nata-Gwaai Aquifer Tuli-Shashe Aquifer Pafuri Alluvial Aquifer Ramotswa Dolomite Aquifer Karoo Sedimentary Aquifer Congo Coastal Aquifer Cunene Coastal Aquifer Gariep Coastal Aquifer Congo Intra-Cratonic Basin Okavango Aquifer Kalahari Aquifer M J N K Upper Nile Basin F L E D I G H Ogaden - Juba Aquifer Incomati Coastal Aquifer 0 Merti Basin Kenya- Tanzania Coastal Aquifer Rovuma Coastal Aquifer N Kilometres 21 21

21 Population Distribution Most communities depend on river systems for water supply and for waste disposal Persons per square kilometre N Kilometres 22 22

22 Sites of Disputes Linked to Water Most disputes over water occur in areas of transition from perennial to ephemeral systems, or where water supplies are uncertain 0 N Kilometres 23 23

23 Danmarks vandforsyning Vandforsyningen i Danmark er næsten udelukkende (99%) baseret på grundvand 24 24

24 Rent drikkevand er vigtig for befolkningen Er der vand nok? Er det ligeligt fordelt? Er det af god kvalitet? 25 25

25 Kun simpel vandbehandling tolereres 26 26

26 Vandindvinding 3000 decentrale vandværker leverer drikkevand til 92% af alle hustande Totale indvinding: ca. 700 mill. m 3 Husholdning og industri: 400 mill. m 3 Landbrug og gartneri: 200 mill. m 3 Virksomheder med egen indvinding: 100 mill. m

27 Nedbør - grundvandsdannelse 28 28

28 29 29

29 Vandbalancetal for to regioner Lille nettonedbør (~200 mm/år) Dræning Lille grundvandsdannelse Kraftig oppumpning Meget sårbar vandforsyning Stor nettonedbør (~500 mm/år) Lille oppumpning Stor grundvandsdannelse Meget variabel oppumpning (afhængig af markvanding) Mindre sårbar vandforsyning 30 30

30 Nettonedbør, udnyttelig vandressource og vandforbrug STARTEN AF 1990 erne ~ 1.8 mia. m3/år til rådighed 31 31

31 Hvor meget vand kan oppumpes? 32 32

32 Nitratforurening 33 33

33 Pesticidforurening 34 34

34 Overslagstal pesticider 50 kg i 500 mill. m 3 vand = 0.1 :g/l 0.1 g pr. ha i 100 mm/år = 0.1 :g/l Totalt salg i 2004: ca kg aktive stoffer Anvendelse: g/ha 35 35

35 Nettonedbør, udnyttelig vandressource og vandforbrug 2003 Modelresultater Fradrag for forurening Påvirkning af vandløb ~ 1.0 mia. m 3 /år til rådighed 36 36

36 Klimaændringers påvirkning af vandressourcen 1

37 Global udvikling 2

38 Udvikling i Danmark 3

39 Klima-scenarier (IPCC) A2 B

40 Udvikling i CO 2 Fra Raupach et al. (2007) 5

41 Stigning i global temperatur 6

42 Temperatur Ændring i årlig temperatur: B2: +2.2 C A2: +3.1 C Sjældent sne Længere dyrkningssæson Bedre vækstbetingelser Grader Celcius Nu B2 A2 0 J F M A M J J A S O N D Måned 7

43 Nedbør Ændring i årlig nedbør: B2: +16% A2: +12% Nedbør (mm/måned) J F M A M J J A S O N D Måned Nu B2 A2 8

44 Fordampning Ændring i årlig fordampning: B2: +14% A2: +19% Potentiel fordampning (mm/måned) J F M A M J J A S O N D Måned Nu B2 A2 9

45 Havniveaustigning: IPCC 88 cm 9 cm 10

46 Havniveau-stigning h = 9 cm h = 48 cm h = 88 cm Fra Schmidt-Thome et al. (2006) 11

47 Andre ændringer Arealanvendelse (afgrøder) Vandindvinding Markvanding Transpiration (CO 2 -effekt) Tekniske konstruktioner 12

48 Hydrologisk model MIKE SHE 13

49 Model områder 14

50 Grundvand Vestjylland Sjælland 15

51 Vestjylland - Grundvandsdannelse Nettonedbør (mm) Nu A2 B2 J F M A M J J A S O N D Måned 16

52 Vandjylland - Grundvandsstand (ændring) B2 A2 17

53 Vestjylland - Grundvandsstand Trykniveau (m) jan-05 jul-05 jan-06 jul-06 jan-07 jul-07 jan-08 jul-08 jan-09 jul-09 jan-10 jul-10 jan-11 jul-11 jan-12 NU A2 B2 jul-12 jan-13 jul-13 jan-14 jul-14 18

54 Effekt på indvindingsoplande og transporttider? 19

55 Vestjylland - Markvanding Markvanding (mm) Maj Jun Jul Aug Sep Okt Måned Nu B2 A2 20

56 Grundvand Sjælland (ændring) B2 A2 21

57 Geologisk tværsnit Kote (m) Hav Sand og opsprækket ler Ler Sandet ler Sand Kalk 22

58 Vandløbsafstrømning Sjælland Vestjylland 23

59 Vandløbsafstrømning - Sjælland 50 Afstrømning Discharge (m 3 /s) current Nu A2 B2 0 J F M A M J J A S O N D Måned Month 24

60 Vandløbsafstrømning - Sjælland Relative ændring change (%) A2 B2 J F M A M J J A S O N D Måned Month 25

61 Vandløbsafstrømning - Jylland Afstrømning Discharge (m 3 /s) current Nu A2 B2 0 J F M A M J J A S O N D Måned Month 26

62 Vandløbsafstrømning - Jylland Relativ ændring (%) A2 B2 J F M A M J J A S O N D Måned 27

63 Havniveau-stigning Saltvandsindtrængning (specielt øer) Stigende grundvandsstand Oversvømmelse 28

64 Effekt af havniveau-stigning (1 m) Hertil skal adderes ændringer fra det fremtidige klima 29

65 Oversvømmelse ved havniveaustigning 30

66 31

67 Stigning i havniveau + Stormflod (sluse lukket) + Kraftig nedbør Problemer 32

68 Konklusioner Geologisk opbygning vigtig for effekten af klimaændringer Større dynamik i det hydrologiske system Grundvandsstand Vandløbsafstrømning Oversvømmelse Usikkerheder Klimaresultater (nedbør, hav, etc.) 33

69 Konklusioner - Risiko for: Grundvand Vand i kælderen Vandlidende områder (lavtliggende) Vandløb Øget sedimenttransport Reduceret vandføring i sensommeren Oversvømmelser Vandløb går over deres bredder Havvandsstigning Kombination af de to effekter 34