Beregning af kvælstoftilførsel til en række udpegede danske fjorde

Transkript

1 Beregning af kvælstoftilførsel til en række udpegede danske fjorde Notat fra DCE - Nationalt Center for Miljø og Energi Dato: 10. januar 2012 Jørgen Windolf Jens Bøgestrand Ane Kjeldgaard Aarhus Universitet, Institut for Bioscience Rekvirent: Naturstyrelsen Antal sider: 146 Faglig kommentering: Johan Lassen Kvalitetssikring, centret: Poul Nordemann Jensen Tel.: dmu@dmu.dk

2 Indhold Indledning 3 1 Sammenfatning 6 2 Metode og Datagrundlag Måledata (stationer) Spildevand Beregninger af ferskvandsafstrømning Beregninger af kvælstoftilførslen, kilder og omsætning N-modellen for udledninger til vandløb fra diffuse kilder Modelberegnet netto transport af kvælstof Modelkorrektioner: Niveau og Trend Bemærkninger til modelkorrektionerne og anvendelsen af disse Afstrømningsnormalisering af kvælstoftilførslen Målt og umålt opland - Usikkerhed 23 3 De enkelte fjorde Vejledning til medtagne data og datablade for fjordene Fjordene 26 4 Referencer 125 Bilag 127 Bilag 1: Parameter dokumentation. Niveau og Trendkorrektioner 128 Bilag 2: Oplandsspecifikke figurer med udvikling i årlig diffus N transport (kg N/ha år) for det samlede målte opland til hver fjord. Målt Transport; Model 1 (ukorrigeret DK-QN Model); Model 2 (Niveau-korrigeret); Model 3 (Trendkorrigeret) 133 Bilag 3: Dokumentation for antal mål-år for vandføringsmålestationer 137 Bilag 4: Samletabel med oversigt over gennemsnitlige og samlede værdier for alle fjordene 143 Bilag 5: Sammenligning af nøgledata leveret medio juni og medio december 2011 til NST 145 2

3 Indledning DMU blev ultimo maj 2011 af NST anmodet om at beregne ferskvands- og kvælstoftilførsler til 16 danske fjorde for perioden siden 1990 (figur 1). De fjorde, det drejer sig om, er de såkaldte V1- fjorde (Vandplaner). Oplandsarealet til disse fjorde udgør knap km 2 og dermed omkring halvdelen af landets areal. Limfjorden indgår heri, og der forelå ved projektets igangsættelse også en detail-inddeling af Limfjordens opland i 9 deloplande. Nærværende notat udgør den faglige dokumentation for beregnede data samt præsentation af nøgledata fra de enkelte fjorde. Datafiler med belastningsdata (måneds- og årsdata) af de enkelte fjordafsnit for årene frem til og med 2009 blev leveret i en første version medio-ultimo juni Der er i forbindelse med udarbejdelsen af dette notat foretaget enkelte mindre justeringer af det anvendte beregningsprogrammel samt i et enkelt tilfælde suppleret op med resultater fra en anden målestation end ved den oprindelige leverance (Simested å). Data fra 2010 er nu også med, således at den tilvejebragte tidsserie omfatter værdier for perioden Yderligere er der anvendt de nyest tilgængelige data vedr. spildevandsudledninger og fordeling og udvikling heraf siden Disse data er nylig tilvejebragt i forbindelse med den seneste rapportering af NOVANA s vandløbsprogram, (Windolf m.fl. 2010c). Resultaterne, som de nu foreligger, kan derfor udover det ekstra år, der er medtaget afvige lidt fra den oprindeligt leverede datafil. Dette er specielt tilfældet for Hjarbæk Fjord, hvor der i opgørelserne til den seneste dataleverance indgår målte data fra et større målt opland i forhold til den første leverance. Dette har også betydet, at kvælstoftilførsler fra det umålte opland nu er trend -korrigeret.til dette notat hører derfor også en opdateret datafil (EXCEL). Heri indgår belastningsdata til de enkelte oplande og for Limfjordens vedkommende også en summeret opgørelse (Sum af de 9 deloplande). Se evt. bilag 5 for overordnede forskelle mellem de to dataleverancer (medio juni og medio december 2011). Udover de konkret beregnede vand- og kvælstoftilførsler er der også beregnet afstrømningsnormaliserede års-værdier for kvælstoftilførslen, således som den antages at ville have været, hvis den årlige vandafstrømning havde været konstant fra de enkelte fjordoplande gennem perioden siden De afstrømningsnormaliserede data er beregnet for 5 års-perioderne , , , samt for det seneste år Der har været søgt indhentet informationer om, hvilke beregnede belastninger, der til de enkelte kystafsnit har været anvendt af Naturstyrelsen til de foreliggende Vandplaner ( ) samt informationer om hvilket datagrundlag, der har været anvendt (målestationer). Dette med henblik på at medvirke til en kvalitetssikring af de kvælstoftilførsler, der er opgjort i forbindelse med dette projekt. Det har imidlertid ikke været muligt. Ultimo oktober-medio november 2011 er dog for størsteparten af fjordene oplyst hvilke målestationer, der har været i brug ved NST s opgørelser (J. Lassen, pers). De fjord-oplande, der er tilvejebragt vand- og kvælstoftilførsler for, er vist i Figur 1. 3

4 Figur 1. Deloplande til de 24 fjordafsnit (V1). 4

5 Der er for hver af de 24 fjordoplande i fjordspecifikke afsnit vist nøgledata for udviklingen samt for oplandsudstrækning og målestations-grundlaget. Der er søgt indsat korte kommentarer til dels stations- og datagrundlaget og dels til de beregnede og illustrerede resultater. Disse kommentarer er dog på ingen måde udtømmende. Som indledning til afsnittene med de enkelte fjordoplande er der en lille læse-vejledning til de data der er vist. De generelle beregningsmetoder og datagrundlaget er beskrevet i et indledende afsnit. 5

6 1 Sammenfatning Dette faglige notat udgør dokumentationen af grundlaget for de beregnede månedlige tilførsler af vand og kvælstof til de såkaldte V1 fjorde, som NST har ønsket at få beregnet og leveret som supplement for NST s arbejde med implementeringen af Vandrammedirektivet. Data er leveret i særskilt filformat, men der er i dette notat en præsentation og kort vurdering af de væsentligste overordnede resultater. Opgørelserne er lavet for perioden Det samlede afstrømningsopland til disse fjorde (Figur 1) udgør godt km 2 eller lidt over halvdelen af landets samlede areal. For 55% af dette samlede opland har vand- og kvælstoftilførslen kunnet beregnes ud fra måledata fra vandløbsmålestationer, der gennem perioden er indsamlet i forbindelse med det nationale overvågningsprogram for vandløb, NOVANA. For det resterende opland det såkaldt umålte opland er vand- og kvælstoftilførslerne beregnet med forskellige modeller. Beregningerne er gennemført på samme standardiserede måde for alle fjordene. Ved udvælgelsen af de måle-stationer i vandløb, hvorfra målte kvælstoftransporter er anvendt, har et kriterium været, at der skulle være måling og beregning af transporten fra alle år siden Hensigten med at anlægge et sådan kriterium har været at søge den relative udvikling i tilførslerne bestemt så præcist som muligt. Oplandsarealerne til de enkelte fjorde varierer fra 44 km 2 (Dybsø Fjord) til over 3000 km 2 for Ringkøbing Fjord og Randers Fjord. Det målte opland, der i dette projekt har været anvendt for kvælstofafstrømningen til hver fjord, varierer betydeligt. I oplandet til 3 fjorde har der ikke været kontinuert målte data tilgængelige for kvælstofafstrømningen for hele perioden siden For de største oplande har det målte opland dog været betydeligt større,- typisk over 50%. Dog bemærkes, at der for Limfjordens samlede opland på hele 7606 km 2 kun har været anvendt måledata fra et kontinuert målt opland ( ) på 2530 km 2 (33%). Dog er der for ferskvandstilstrømningen til Limfjorden anvendt måledata fra i alt 29 stationer med et samlet opland på 3741 km 2 (49% af Limfjordens opland). Tilførslen af kvælstof til kystvandene er det enkelte år generelt bestemt af den mængde kvælstof der udledes med spildevand samt den mængde, der potentielt er i overskud på de dyrkede arealer det enkelte år (markoverskuddet af N, - heri også baggrundsbidraget). Andelen af markoverskuddet, det udstrømmer til vandløb er samlede tilførsler siden relateret til størrelsen af vandafstrømningen. I våde, nedbørsrige år er der et stort tab og modsat i tørre år med lille vandafstrømnning. Derfor er der i forbindelse med dette projekt - udover de aktuelt målte og beregnede kvælstoftilførsler - også beregnet såkaldt afstrømningsnormaliserede kvælstoftilførsler. Altså de kvælstoftilførsler, der formodes at ville have været det enkelte år, såfremt vandafstrømningen havde været lig den gennemsnitlige vandafstrømning for hele perioden. 6

7 I Tabel 1 er der for 5-års perioder siden 1990 sammenstillet nøgledata for den beregnede afstrømningsnormaliserede kvælstoftilførsel til V1-fjordene. Der er sket et markant fald i perioden siden Hovedsagligt fordi tilførslerne af kvælstof fra de diffuse kilder (primært fra de dyrkede arealer) er faldet. Spildevandsrensning har dog også bidraget. For fjordene som helhed er der ikke beregnet en større forskel på perioden og Gennemsnittene er også anført for samt særskilt for Det mindre fald i den diffuse tilførsel fra perioden til , - fra tons N til er næppe signifikant. Transporten for 2010 er lavere end gennemsnit for (men næppe heller signifikant), men opgørelser for et enkelt år kan være vanskelige at afstrømningsnormalisere præcist. Bl.a. var der i 2010 frostkolde måneder i januar-februar, hvor vand- og kvælstofafstrømningen var mindre end normalt. Selv om 2010 var et år, hvor den samlede ferskvandsafstrømning (328 mm) var tæt på gennemsnittet for hele perioden siden 1990 (333 mm) afveg afstrømningsforløbet over året fra det typiske forløb. Betydningen af sådanne sæsonrelaterede forskelle i vandafstrømning fanges ikke i tilstrækkelig grad med den nuværende metode til afstrømningsnormalisering af kvælstoftransporten. Tabel 1. Nøgle data for vand- og kvælstofafstrømningen til V1 fjordene fordelt på 5-årsperioder siden 1990 samt seneste år Den Q-vægtede koncentration af kvælstof er beregnet som den normaliserede tilførsel/gennemsnitlig vandafstrømning for hele perioden. Periode Areal Spildevand Diffus (norm) Total N (norm) Vand aktuel Vand (gns) Total N (Qvægtet) 1000 km mm/år mm/år mg N/l ,61 39,33 44, , ,70 34,66 38, , ,80 29,79 32, , ,34 28,64 30, , ,1 2,28 27,77 30, , ,15 25,38 27, ,73 For de enkelte fjorde er nøgledata sammenstillet i Tabel 2 og Tabel 3. I Tabel 2 er det de afstrømningsnormaliserede kvælstoftilførsler, der er listet som gennemsnit for de 2 perioder og Tabel 3 er tilsvarende nøgledata, men for aktuelle kvælstoftilførsler. Altså de kvælstoftilførsler, der gennemsnitlig ved den aktuelle vandafstrømning blev målt og beregnet for de enkelte fjorde. I efterfølgende afsnit kan findes mere detaljerede data for de enkelte fjorde. Præcisionen af de beregnede kvælstoftilførsler vil naturligvis være relateret til den andel af fjordoplandene, hvorfra vand- og kvælstoftilførslen er målt. Den målte vand- og kvælstoftransport bestemmes på årsbasis med god nøjagtighed ved de prøvetagnings- og beregningsmetoder, der har været anvendt. For de umålte oplande kendes den sande vand- og kvælstoftransport ikke. Og der har her været anvendt modeller til beregningerne. 7

8 Tabel 2. Kvælstoftilførsel fra land til V1 fjorde. Afstrømningsnormaliserede data. Total tilført, altså summen af diffuse kilder og spildevand fra punktkilder. Oplandsareal Målt opland Kg N/ha mg N/l Qvægtet Kg N/ha mg N/l Qvægtet Nr Navn normaliserede (km 2 ) (%) Limfjorden, Nissum Bredning ,4 4,16 14,4 3, Limfjorden, farvandet vest om Mors ,6 7,18 23,8 7, Limfjorden, Venø Bugt ,2 6,51 18,6 5, Limfjorden, centrale del ,2 5,94 18,0 5, Limfjorden, Halkær Bredning ,1 6,95 22,7 6, Limfjorden, Nibe Bredning ,9 4,45 14,2 4, Limfjorden, Langerak ,9 5,93 19,8 6, Limfjorden, Hjarbæk fjord ,6 5,97 16,3 5, Limfjorden, indre fjord ,9 3,51 11,2 3,31 Limfjorden samlet ,0 5,24 16,5 5, Mariager Fjord ,6 6,57 15,4 6, Randers Fjord ,3 2,95 10,2 2, Norsminde Fjord ,5 6,28 20,0 6, Horsens Fjord ,1 6,71 20,2 6, Nissum Fjord ,7 3,06 13,0 2, Ringkøbing Fjord ,3 2,94 12,5 2, Flensborg Fjord ,8 4,70 13,5 4,59 92 Odense Fjord ,8 6,34 15,7 5,59 87 Helnæs Bugt ,6 5,07 13,1 4,89 24 Isefjord ,2 8,30 15,3 7,82 1 Roskilde Fjord ,4 4,79 7,8 4,44 35 Karrebæksminde Fjord ,3 6,36 13,0 5,40 47 Præstø Fjord ,5 6,93 14,6 6,56 36 Dybsø Fjord ,2 6,93 12,6 6,58 39 Nakskov Fjord ,9 9,75 18,4 9,47 V1 fjorde samlet ,7 4,42 14,0 4,20 For kvælstoftransporterne er modelberegninger for de målte oplande vurderet i relation til de målte transporter, og der er foretaget korrektioner for de påviste forskelle mellem målt og modelleret kvælstoftransport. Modellen er således korrigeret specifikt for det enkelte fjordopland. Disse korrektioner er antaget at kunne overføres til de modellerede kvælstoftransporter for de umålte oplande til de enkelte fjorde. For Mariager Fjord og 5 delområder til Limfjorden bemærkes, at der i korrektionerne er søgt taget højde for den forsinkelse, der her er mellem ændringer i landbrugspraksis og afledte ændringer i kvælstoftransporten i vandløb. For 3 deloplande til mindre fjorde har der ikke været målte kvælstoftransporter til rådighed for hele perioden , og der er her alene anvendt ukorrigerede kvælstoftilførsler, således som de beregnes med standardmodellen for kvælstoftransport (DK-QN). Afslutningsvist bemærkes, at præcisionen på de relative udviklingstendenser i tilførslerne af kvælstof til de enkelte fjorde vurderes at være noget større end præcisionen på absolutte tilførsler, som de er beregnet de enkelte år. Den sande tilførsel af kvælstof fra de umålte opland kendes jo ikke, men den model, der anvendes til at estimere kvælstoftilførslerne, synes generelt at beskrive den relative udvikling i de målte kvælstoftilførsler tilfredsstillende (se bl.a. Bilag 2). 8

9 Tabel 3. Kvælstoftilførsel fra land til V1 fjorde. Aktuelle data (aktuelt klima og afstrømning). Total tilført, altså summen af diffuse kilder og spildevand fra punktkilder. Oplandsareal Målt opland Kg N/ha mg N/l Qvægtet Kg N/ha mg N/l Qvægtet Nr Navn (km 2 ) (%) Limfjorden, Nissum Bredning ,3 4,17 14,9 3, Limfjorden, farvandet vest om Mors ,9 7,14 25,5 7, Limfjorden, Venø Bugt ,6 6,40 20,9 6, Limfjorden, centrale del ,5 5,97 18,4 5, Limfjorden, Halkær Bredning ,5 6,98 23,7 6, Limfjorden, Nibe Bredning ,8 4,48 15,3 4, Limfjorden, Langerak ,2 5,97 21,1 6, Limfjorden, Hjarbæk fjord ,2 5,99 16,5 5, Limfjorden, indre fjord ,2 3,54 11,5 3,33 Limfjorden samlet ,4 5,24 17,4 5, Mariager Fjord ,7 6,57 15,4 6, Randers Fjord ,6 2,98 9,8 2, Norsminde Fjord ,4 6,22 19,8 6, Horsens Fjord ,1 6,66 20,2 6, Nissum Fjord ,9 3,04 14,2 2, Ringkøbing Fjord ,9 2,94 13,6 2, Flensborg Fjord ,3 4,71 13,0 4,56 92 Odense Fjord ,8 6,39 15,8 5,55 87 Helnæs Bugt ,3 5,06 12,6 4,82 24 Isefjord ,2 8,19 15,3 7,73 1 Roskilde Fjord ,9 4,61 8,1 4,30 35 Karrebæksminde Fjord ,5 5,73 12,9 5,27 47 Præstø Fjord ,6 6,89 13,7 6,48 36 Dybsø Fjord ,4 6,81 11,1 6,43 39 Nakskov Fjord ,2 9,77 16,6 9,28 V1 fjorde samlet ,5 4,38 14,5 4,20 Det er til projektet valgt at anvende data fra målestationer i vandløb med en ubrudt tidsserie for målte kvælstoftransporter: Hertil er tillagt modelberegnede tilførsler fra et umålt opland af konstant størrelse. Hensigten hermed har været at opnå en god beskrivelse af den relative udvikling i tilførslerne. Præcisionen på de absolutte tilførsler af kvælstof kunne formentlig øges såfremt informationer fra målestationer, hvorfra der foreligger ukomplette måletidsserier for perioden var blevet inddraget. Til visse områder, - f.eks. Limfjorden kunne der givetvis opnås en noget bedre præcision på niveauet for de absolutte beregnede tilførsler. For Limfjorden er nemlig anvendt målte kvælstoftransporter fra et kontinuert målt opland, der kun dækker ca. 33% af fjordens samlede opland. Ferskvandstilførslen til fjorden er dog beregnet på baggrund af måledata fra 29 målestationer, der i alt afvander 3741 km 2 eller 49% af oplandet til Limfjorden. For nogle år er der måledata for kvælstoftransporten fra en række yderligere vandløbsmålestationer. Det ville være fagligt muligt at anvende DK-QN modellens på disse periodisk målte oplande for herved at kunne tilpasse modellen for disse oplande. Samt antage at denne tilpassede model kunne bruges til inter- og ekstrapolering af kvælstoftransporter i perioder uden målinger i de enkelte vandløbsoplande. Vurderinger af hvor og hvor meget der evt. med fordel kan søges korrigeret for tidsforsinkelser ville også kunne blive bedre herved. 9

10 2 Metode og Datagrundlag Udgangspunktet for arbejdet med at beregne vand og stofbelastningerne har været de målte transporter på vandløbsmålestationer, der er tilvejebragt via det nationale overvågningsprogram NOVANA. Disse måledata samt procedurer for beregning af vand- og kvælstofafstrømning fra umålte oplande indgår i beregningsmodellen: DK-QN(P). Dette beregningskoncept blev oprindeligt udviklet via midler fra NOVANA til brug for en reberegning af vand- og næringsstoftilførslen til 2.-ordens kystafsnit rundt om Danmark. Opgørelserne til de enkelte V1 fjorde har dog fordret en finere geografisk beregningsprocedure og data-aggregering. 2.1 Måledata (stationer) Der er for hver fjord i de efterfølgende fjordspecifikke afsnit anført fra hvilke målestationer, der har været anvendt måledata. Det bemærkes, at der samlet set indgår et større stationsantal anvendt til beregninger af ferskvandsafstrømningen til fjordene end antal målestationer til opgørelser af kvælstoftilførslen. Det skyldes, at der i DK-QNP konceptet blev valgt alene at medtage stoftransportstationer fra det nationale overvågningsprogram NOVANA med komplette måletidsserier for perioden For stationer med vandafstrømninger, blev dette krav om kontinuitet i måletidsserier fraveget, og for perioder med manglende målinger af vandafstrømningen er anvendt ekstra- og interpolationsteknikker til at beregne komplette tidsserier for vandafstrømningen for disse oplande for årene siden 1990 (Windolf m.fl. 2011c; Windolf m.fl. 2009b). Kravet til kontinuerte kvælstofmålinger på de indgående stationer er dog blevet fraveget for enkelte stationer i Nordjylland, idet der her har været nogle få stationer, der blev udtaget af det nationale overvågningsprogram i 2008 og frem (2010). 2.2 Spildevand For at beregne de samlede kvælstoftilførsler og for at kunne foretage en kildefordeling af denne samlede tilførsel til de enkelte fjorde er det nødvendigt at have kendskab til mængden af spildevand udledt fra punktkilder i såvel de målte som umålte oplande til de enkelte fjorde. Data for udledninger af spildevand fra punktkilder anvendt her svarer til de data, der er anvendt ved seneste rapportering af NOVANA vandløb (Windolf m.fl. 2011c). Spildevandsdata for perioden er sammenstykket af de data, som Fagdatacentret for hydrologiske punktkilder (tidligere Miljøstyrelsen, nu under Naturstyrelsen) gennem årene har leveret. Nedenstående gengives i uddrag fra (Windolf m.fl. 2011c): For rensningsanlæg, særskilte industrielle udledere og ferskvandsdambrug er udledningerne knyttet til et punkt. Regnvandsbetingede udledninger er derimod knyttet til et opland, enten et opland til en vandkemisk målestation eller til et 4. ordens kystafsnit. Udledninger fra saltvandbaserede fiskeopdræt er knyttet til et 4. ordens farvand. Spredt bebyggelse har indtil 2009 været knyttet til et opland ligesom regnvandsbetingede udledninger, men er i 2010 knyttet til punkter i form af enkelte ejendomme. Der er en del problemer med de tilgængelige spildevands-data. Således mangler data for begyndelsen af 1990 erne for regnvandsbetingede udledninger og udledninger fra saltvandsbaserede fiskeopdræt. For perioden om- 10

11 kring kommunalreformen ( ) mangler der enten data, eller også er de af relativt dårlig kvalitet eller har ikke kunnet frembringes på enkeltudleder niveau. Dette er desværre tilfældet for alle typer af punktkilder. Fagdatacentret for Ferskvand har derfor i dialog med Fagdatacentret for Hydrologiske Punktkilder foretaget omfattende viderebehandling af data for at opnå en fuld tidsserie med god geografisk distribution. For at opnå en konsistent tidsserie for spildevand, er der foretaget huludfyldning af de manglende data. I de tilfælde hvor der mangler oplysninger fra begyndelsen af 1990 erne, er det antaget at udledningerne har været af samme mængde som den tidligst kendte udledning; tidsserien er så at sige blevet forlænget bagud. Hvis der modsat ikke forefindes tal på udledningen fra et givet anlæg fra et år X og fremefter, antages det at anlægget er nedlagt. Manglende værdier midt i tidsserien er udfyldt ved interpolation. Udledningerne fra spredt bebyggelse og regnvandsbetingede udledninger er tilpasset for at opnå en bedre geografisk distribution som kan bruges i det samlede modelkoncept. For spredt bebyggelse er det sket ved at udnytte den geografiske distribution for 2010 på enkeltejendomme kombineret med viden fra tidligere år om den samlede udledning. Der er for hvert 1. ordens kystafsnit beregnet et indeks for hvert år, som er brugt til at estimere udledningen fra hver enkelt ejendom gennem hele tidsserien. Dermed kan udledningerne aggregeres på et vilkårligt geografisk niveau gennem alle årene. For regnvandsbetingede udledninger er udledningerne inden for hvert 2. ordens kystafsnit omdistribueret proportionalt med det befæstede areal inden for det pågældende opland. Dermed opnås et kvalificeret estimat af udledningen indenfor hvert af de mindste regnetekniske oplande som indgår i modellen. Visse anlæg udleder direkte til havet. Det drejer især om større renseanlæg, særskilte industrielle udledere og saltvandsbaserede fiskeopdræt. De eksisterende angivelser af, hvor vidt et anlæg udleder direkte til havet, er desværre fejlbehæftede. Derfor er det besluttet at definere direkte udledninger således, at hvor koordinaterne for udledningspunktet enten ligger ude i havet eller på land højst 100 meter fra kystlinien. Metoden er brugt til renseanlæggene og de industrielle udledere. Ferskvandsdambrug og spredt bebyggelse er konsekvent betragtet som udledere til oplandet, mens regnvandsbetingede udledninger med den valgte metode ikke kan fordeles på udledning direkte til havet og udledning til oplandet. Saltvandsbaserede fiskeopdræt betragtes konsekvent som direkte udledere til havet. De tilgængelige spildevandsdata omfatter alene udledninger på årsbasis. Hvor der har været behov for at anvende månedsudledninger, er det antaget, at disse har været ens hele året igennem. Endelig skal det bemærkes, at spildevandsudledninger fra spredt bebyggelse er indregnet under den diffuse kvælstofudledning. 2.3 Beregninger af ferskvandsafstrømning Der er i forbindelse med de årlige rapporteringer af resultaterne fra det nationale overvågningsprogram NOVANA løbende foretaget en dokumentation af metoder og datagrundlaget for beregninger af ferskvandsafstrømningen. Specielt henvises til Windolf m.fl.(2009 a og b) samt Windolf m.fl. (2011 b). I Bilag 3 er listet de vandføringsmålestationer, der har været anvendt, samt antallet af måneder de enkelte år, hvor der har været tilgængelige og komplette egentlige målinger af vandføringen fra disse stationer. 11

12 Der gives dog her efterfølgende en kort summarisk beskrivelse af den anvendte metode til beregning af ferskvandsafstrømning. De nationalt dækkende beregninger af ferskvandsafstrømningen og den tidslige og geografiske fordeling heraf er baseret på måledata fra i alt 178 målestationer, der har været helt eller delvist i drift gennem perioden Målestationernes opland dækker i alt 57 % af landets areal. For afstrømningsarealer, der ikke dækkes af målestationer, anvendes justerede modelberegnede data beregnet med den dynamiske og distribuerede hydrologiske DK-model (Den nationale vandressourcemodel). Dog mangler der i den anvendte modelversion - for omkring 6 % af landets areal modellerede data med den nationale vandressource model (DK-modellen), og beregninger af afstrømningen for disse områder er skønnet ud fra afstrømningen i nærved liggende oplande (arealproportionering, se evt. Windolf m.fl. 2009b). De modelberegnede data er leveret af GEUS (dkmodel-qflow-juni2007) fordelt på GRID 1x1 km, beregnet med den hydrologiske DK-model (Henriksen og Sonnenborg 2003; Henriksen m.fl. 2003; Højberg et al 2007). For hvert GRID har der således været data til rådighed for den modelberegnede samlede afstrømning til vandløb for perioden Den nationale vandressourcemodel er nylig blevet opdateret, - bl.a. med en finere geografisk distribuering (0.5x0.5 km GRID). Det er dog som nævnt en tidligere version af DK modellen, der er brugt i de nuværende beregninger af ferskvandsafstrømningen. Præcisionen af den nationale vandressourcemodel (DK-modellen) er vurderet mod måledata fra 176 vandløbsmålestationer og det er ikke overraskende fundet, at modelpræcisionen er relateret til oplandsarealernes størrelse. Præcisionen stiger således med stigende oplandsareal og er størst for oplande > 100 km 2, (Windolf, m.fl., 2009b, Windolf m.fl. 2011b). Der blev også fundet tendens til, at DK-modellen generelt overestimerede de målte vandafstrømninger i det meste af Jylland, mens der til gengæld var tendens til underestimering af vandafstrømningen i oplande øst for Lillebælt, (Windolf, m.fl., 2009b). Yderligere er det påvist, at DK-modellens måneds-afstrømninger udviser en sæsonbias hen over året, således at modellen generelt underestimerer vandafstrømningen i sommerhalvåret og omvendt estimerer for store afstrømninger i vintermånederne (Windolf, m.fl., 2009b, Windolf m.fl. 2011b). Disse månedsrelaterede modelafvigelser er beregnet for de målte vandløbsoplande i hver af de 9 georegioner i Danmark, og det er efterfølgende antaget (tabel 4), at afvigelserne også vil gælde for de umålte arealer i hver georegion nedstrøms de målte afstrømningsoplande. DK-modellens modellerede vandafstrømninger i umålte oplande er således korrigeret måneds- og georegionsspecifikt før den videre anvendelse i beregningerne af ferskvandsafstrømningen. Det bemærkes, at der ikke i beregningerne af ferskvandsafstrømningen er sket en udskilning/differentiering af det vand der udledes som spildevand. Informationer herom har ikke været tilstrækkeligt geografisk og tidsligt dækkende til at dette umiddelbart har kunnet lade sig gøre. Der er således ikke til de estimerede vandafstrømninger i det umålte opland tillagt eller vurderet betydningen af de vandmængder der er udledt med spildevand i det umålte opland. Indirekte er antaget at udledningerne af dette vand er ens i umålt og målt opland. En enkelt undtagelse herfra er dog opgørelserne 12

13 af vandtilførslen til Odense Fjord. Her er der til den estimerede vandafstrømning fra det umålte opland tillagt et (betydende) vandbidrag fra udledningerne fra Ejby Renseanlæg. For perioder uden DK-modellerede vandafstrømninger (før 1991 og efter 2005) er ferskvandsafstrømningen i umålte oplande fundet ud fra månedsspecifikke relationer udledt mellem et sæt af referencestationer (målestationer) med fuld måletidsserie siden 1990 og de korrigerede DKmodelafstrømninger for umålte oplande ( ) (Se Windolf m.fl. 2009b). For de opstillede relationer for de enkelte farvandsområders umålte oplande findes for perioden en forklaringsgrad på r 2 =0.92 for sammenhængen mellem de modellerede måneds-afstrømninger for umålte oplande og vandafstrømningerne målt på referencestationerne. For de enkelte farvande varierer forklaringsgraden (r 2 ) naturligvis, men for 55% af farvandene er r 2 >0.90 (4.orden). Beregningerne for de umålte oplande er principielt gennemført for umålte oplande til de såkaldte 4. ordens kystafsnit, men under hensyntagen til den dårlige præcision for små oplande er det for hvert år valgt at beregne gennemsnitlige månedlig vandafstrømninger for de umålte oplande til 58 2_3 ordens kystafsnit (Median for areal: 286 km 2 ). Tabel 4. Månedsspecifikke faktorer til bias-korrektion af den nationale vandressourcemodel for hver Georegion (Se figur 2) Georegion Måned none none none none none none none none none none none none Det er til brug for de videre beregninger med det samlede modelkompleks yderligere antaget, at arealspecifik måneds-afstrømning (mm) er ens indenfor de enkelte målte og umålte afstrømningsoplande. Det bemærkes, at for afstrømningsoplande, hvorfra alene ferskvandsafstrømningen har været anvendt (og ikke N-transport), indgår afstrømninger fra disse oplande sammen med afstrømninger fra det umålte opland i en samlet helhedsberegning for gennemsnitlig ferskvandsafstrømning fra den del af fjordoplandet, der ikke er dækket af målinger af kvælstofafstrømningen (og den dertil hørende ferskvandsafstrømning). For omkring 60 målestationer (nationalt) eksisterer der ikke komplette måletidsserier for perioden siden I perioder uden måledata er der for disse stationer etableret en række månedsspecifikke relationer til et sæt af referencestationer med fuld måletidsserie og huller i måletidsserier for stationer med ukomplet tidsserie er herefter udfyldt med predikterede månedlige vandafstrømninger ud fra disse relationer (Windolf m.fl., 2009b). For de sta- 13

14 tioner, hvor der er huller i måletidsserien, viser en analyse, hvor der er såvel måledata som predikterede data en god overensstemmelse mellem målte og predikterede afstrømninger (r 2 = 0,91; n=13472), (Windolf m.fl., 2009b). Måledatagrundlaget for beregningerne af ferskvandsafstrømningen i dette projekt er listet i Bilag 3. I forhold til den samlede afstrømning til havet bemærkes, at der ved beregningerne IKKE er medtaget ferskvand udledt fra punktkilder direkte til kysten (f.eks. større renseanlæg og særskilte industrielle udledere). Det skyldes, at disse data ikke har været systematisk tilgængelige. (jf dog tidligere nævnte undtagelse for Odense Fjord). Figur 2. Inddeling i Georegioner a 7b km Beregninger af kvælstoftilførslen, kilder og omsætning Konceptet for beregning af N-transporten og den landbaserede N-tilførsel til fjordene er den nationalt anvendte DK-QNP metamodel skitseret i figur 3. (Windolf m.fl. 2011b). Indledningsvist er landet (med GIS) neddelt i knap 3000 små hydrologiske enheder (HU). Oplandsarealet for disse er typisk km 2. For hver HU beregnes en udledning af N (og P) fra diffuse kilder. Disse beregninger er baseret på empiriske modeller for månedlige koncentrationer af N og P i den diffuse vandafstrømning fra hver HU (Windolf m.fl b). Modellerne er udledt på små, danske vandløb af samme størrelse som de hydrologiske enheder. For at estimere næringsstofudledningen fra hver HU ganges en må- 14

15 nedsvandafstrømning på koncentrationerne. Værdier for vandafstrømningen er enten de vandafstrømninger, der er målt på de nedstrøms beliggende kystnære målestationer, der anvendes som havbelastningsstationer eller de estimerede vandafstrømninger fra de umålte oplande til de enkelte kystafsnit. Figur 3. Koncept for DK-QNP s beregninger af N transport De herved beregnede diffuse udledninger tillægges stofudledninger med spildevand fra punktkilder, og de samlede bruttoudledninger i vilkårlige oplande kan nu summeres. Spildevand udledt fra spredte bebyggelser indgår ikke her, men antages indregnet i det diffuse bidrag. Sådanne summeringer er foretaget på de vandløbsoplande, der samlet er anvendt til beregning af fjordbelastninger af vand og kvælstof. Disse vandløbsoplande dækker km 2 af de i alt km 2, der udgør det samlede opland til V1- fjordene. Ligeledes er summeringer af bruttoudledningen af N foretaget for hvert af de umålte oplande til de 24 kystafsnit til V1 fjordene. Vigtige drivvariable i modellen er det dyrkede areal (%) i de enkelte oplande samt udviklingen i det arealspecifikke markoverskud af kvælstof (Kg N/ha) i dansk landbrug. Overordnet er det disse variable der determinerer udviklingen i kvælstofkoncentrationerne i det vand der strømmer til vandløbene (se Windolf m.fl., 2011b). Modellen er dokumenteret i sidstnævnte publikation, og supplerende bemærkninger er anført nedenstående. Det bemærkes specielt, at der i den originale model antages momentan ligevægt mellem ændringer i drivvariable og afledt effekt i N udledning og transport i vandløb til fjordene. Det er vist i Windolf et al. (2011a), at der generelt er umiddelbar respons på den diffuse kvælstoftilførsel til en række danske fjorde som følge af år til år ændringer i kvælstofoverskuddet i de enkelte oplande. Det gælder dog ikke oplande som Mariager fjord, hvor der er betydelige forsinkelser i respons. Det forklares af en lang transportvej for vand og kvælstof (grundvand) i kombination med udbredelsen af iltrige grundvandsmagasiner. I sådanne oplande er omsætning (denitrifikation) af den nedsivende mængde af nitrat fra de dyrkede arealer mindsket i forhold til øvrige typiske danske fjordopland. Også for enkelte andre oplande ud 15

16 over Mariager Fjord kan sådanne forsinkelser påvises. Derfor er det som beskrevet efterfølgende nødvendigt her at søge at korrigere for denne forsinkelse. 2.5 N-modellen for udledninger til vandløb fra diffuse kilder Inddata til modellen Nedbør og temperatur er tilvejebragt fra DMI s månedlige Grid-værdier for perioden siden Den indgående nedbør er den såkaldte ukorrigerede nedbør. Dyrket areal: Er arealer bestemt ud fra Blokkort2005: alle markblokke. Dyrkningprocenten er antaget at være konstant inden for de enkelte fjordoplande i perioden siden Areal med sandjorde: Er arealer fra Simplificerede jordtypekort 1: fra Foulum, kode 1-3. Drænprocent: Afvandingsbehovet er beregnet på 250*250m rasterdata fra DJF, modtaget af MSH : afva4lav, For at kunne kortlægge jordernes potentielle afvandingsbehov anvendes data fra den supplerende dræningsundersøgelse fra landskontoret for planteavl. Undersøgelsen afdækkede dræningsbehov i relation til forskellige kombinationer af overjordens farvekode, underjordens beskaffenhed (sandet eller leret) samt landskabstypen. Se nedenstående tabel som viser det totale dræningsbehov i %, denne oplysning er anvendt kortlægningen. Til beskrivelse af overjorden farvekode anvendes de nye tekstur data fra DJF, til beskrivelse af underjorden beskaffenhed anvendes det geologiske jordartskort 1: fra GEUS, og til beskrivelse af landskabstypen anvendes landskabselementkortet fra DJF. De nye teksturdata fra DJF klassificeres efter farvekodesystemet i 7 klasser, landskabskortet konverteres til GRID format i 250*250 meter celler, for forenkles til 5 klasser; Ung moræne, Bakkeø, Littorina, Yoldia samt Smeltevandsslette. Det geologiske jordartskort 1: konverteres ligeledes til GRID format. Disse tre landsdækkende datasæt kombineres og dræningsprocenterne kan så aflæses i nedenstående tabel. Da det antages, at drænprocenterne ikke er gældende for lavbundsområder klippes disse områder ud af kortene. De data om afvandingsprocenter (drænprocenter), der er anvendt efterfølgende ved udledningen af den empiriske model for diffus N-udledning til overfladevand (og efterfølgende anvendelse på de små hydrologiske enheder) er følgende kategorier for drænprocenter: 0, 9, 19, 20, 23, 27, 39, 40, 46, 47, 48, 51, 55, 69, 72, 73, 89, samt mineralsk vådbund (Mineralsk vådbund = kode 888) og organisk vådbund (Organisk vådbund = kode 998). 16

17 Tabel 5. Resultater fra dræningsundersøgelsen i relation til overjordstype, underjordstype og landskabstype. Jordtype (MCC) Landskabstype Underjordstype Antal ejendomme Eksisterende dræning % Lokal dræning % Ny dræning % Totalt drænings behov % 1 Bakkeø ler Bakkeø sand Smeltevandsslette sand Ung moræne sand Littorina sand Yoldia sand Ung moræne sand Bakkeø ler Ung moræne ler Littorina sand Bakkeø sand Smaltevandsslette sand Ung moræne sand Littorina ler Ung moræne ler Ung moræne sand Ung moræne ler For de sidste klasser omfattende vådbundsarealer (lavbundsarealer) kan antages en drænprocent på 100% (Mogens Greve, pers.). Der antages den samme drænprocent gennem tid ( ) for de enkelte fjorde. I tabel med nøglekarakteristika for de enkelte fjorde i kapitel 3 anført den beregnede gennemsnitlige drænprocent for fjordens samlede opland. Kvælstofoverskud i landbrug Der anvendes i modellen et årligt arealspecifikt kvælstofoverskud for landet som helhed og for det dyrkede areal opgjort som beskrevet i Windolf et al. (2001a). Overskuddet er beregnet for hvert år i perioden siden Modelparametre, kalibrering Modeludtryk samt de kalibrerede parameterværdier for de 83 små vandløbsoplande, som modellen er udledt på er anført i Windolf m.fl., 2011b. Det bemærkes, at de mest betydende variable i modellen (rangordnet) er: dyrket areal (%), N-overskud, månedsnedbør, drænet areal (%), månedstemperatur samt andel af sandjord (%). 2.6 Modelberegnet netto transport af kvælstof For at estimere den modelberegnede nettotransport af N på målte og umålte oplande til marine kystafsnit fratrækkes stofretentionen i oplandene. Nettotransport af kvælstof (og koncentrationer), som de beregnes med DK-QN, kan herefter sammenlignes med de målte stof-transporter og stofkoncentrationer på målestationer med målinger af N. Ved denne validering fås en ide om, hvor godt modellen kan antages at beskrive koncentrationer og stoftransport i de umålte oplande. En sådan validering er foretaget og publiceret i Windolf mfl. (2011b) samt i et vist omfang også i (Windolf m.fl. 2010b), hvortil der henvises. 17

18 Det var tydeligt ved de ovennævnte valideringer af modelkonceptet for kvælstoftransport, at der for mange oplande er ganske gode simuleringer af kvælstofkoncentrationerne, men også at der for nogle oplande er en vis, betydende afvigelse mellem målte og modellerede N transporter og koncentrationer. Den påviste modelbias har ikke inden for den givne tids- og ressourceramme kunnet mindskes ved rekalibrering mm af eksisterende model-setup. Der er derfor jf. efterfølgende afsnit - søgt at korrigere for denne bias ved mere indirekte metoder og antagelser. 2.7 Modelkorrektioner: Niveau og Trend For den del af landet, der afstrømmer til V1-fjordene, er der i stedet foretaget korrektioner for ovennævnte modelbias. Korrektionerne er foretaget i 2 trin. Først er der sket en oplands- og månedsspecifik opretning af de modellerede koncentrationer af kvælstof for V1-oplande, hvor der også har været måledata fra vandløb. Disse korrektioner kan betragtes som niveau - korrektioner, og der er systematisk foretaget en sådan korrektion for alle fjorde i alle måneder. Disse korrektioner er antaget også at være gældende for de umålte oplande til de enkelte V1-fjorde. Dernæst er undersøgt, om der for de målte oplande har kunnet påvises en signifikant udvikling over tid for de relative modelresidualer. Har dette været tilfældet i mindst 9 af årets 12 måneder over perioden siden 1990, er der foretaget en korrektion af denne trend-residual i modellerede data. Denne korrektion omtales efterfølgende som Trend-korrektion. Korrektionen er udledt oplandsspecifikt for de enkelte fjord-oplande s samlede målte oplande og er antaget at kunne overføres til de umålte oplande. Der er således foretaget en trend-korrektion for oplandet til Mariager Fjord (opland 36) samt enkelte deloplande (157, 158, 3710, 3724, 3760) til Limfjorden. Ud af et totalt umålt areal for de indgående V1 fjorde på ca km 2 er der således foretaget en generel biaskorrektion for km 2. Heraf er yderligere foretaget en Trend -korrektion for kvælstofafstrømningen fra km 2 umålt opland. 18

19 Eksempler på niveau-korrektioner I de viste eksempler på Niveau -korrektion i Figur 4 er det tydeligt, at der med den oprindelige, originale DK-QN model simuleres for høje kvælstoftilførsler til Ringkøbing Fjord. Der er påvist en generel tendens til sådanne for høje simulerede kvælstoftransporter (og koncentrationer) i det vestlige Jylland (Windolf m.fl. 2011b). Omvendt for Karrebæksminde Fjord. Her medfører Niveau -korrektionen (Model 2) en forøgelse af de simulerede transporter med den originale DK-QN model (Model 1). For Odense Fjord er der som for alle andre fjorde også foretaget en korrektion (Model 2) af de oprindeligt simulerede Kvælstoftransporter (Model 1). Her medfører korrektionen dog kun meget små ændringer. Figur 4. Eksempler på den niveau-korrektion der er foretaget for alle fjordoplande. De korrigerede værdier (Model 2) tilpasser den oprindelige DK-QN model (Model 1) til de summerede, målte diffuse N- transporter i de enkelte fjordoplande. Korrektionerne er lavet på månedsværdier, men her er for forenklingens og overblikket skyld valgt at illustrere årsværdier. 19

20 Eksempler på Trend -korrektion. Det ses af Figur 4, at der for de viste fjordoplande ikke er en væsentlig forskel i udviklingen over tid mellem de målte diffuse kvælstoftransporter og de niveau-korrigerede transporter (Model 2). En sådan forskel er der imidlertid i andre fjordoplande. Og for disse oplande foretages en Trend -korrektion. I figur 5 er valgt at illustrere betydningen af denne korrektion for Mariager Fjord og delopland 3710 til Limfjorden (Langerak). Figur 5. Eksempler på Trend -korrektion, Model 3 (højre figurer) af oplande der oprindeligt alene er Niveau-korrigeret (venstre figurer). Mariager Fjord og Langerak (Limfjord_3710) Ses først på figurerne til venstre så illustrer de den Niveau -korrektion, der sker til Model 2, (fuldstændigt parallelt med, hvad der er illustreret for Odense Fjord, Karrebæksminde Fjord og Ringkøbing Fjord i Figur 4). For både Mariager Fjord og Langerak s målte opland er det let at se, at de niveaukorrigerede diffuse kvælstoftransporter (Model 2) i slutningen af perioden er betydeligt mindre end de faktisk målte transporter. Resultatet af en korrektion for dette Trend -korrektion - er vist i figurerne til højre. Den Trend -korrigerede diffuse kvælstoftransport følger nu fint udviklingen i den målte diffuse transport. 20

21 2.8 Bemærkninger til modelkorrektionerne og anvendelsen af disse Indledningsvist er der som nævnt for de samlede målte oplande til hver fjord opstillet en relation mellem målt og modelleret N transport fra diffuse kilder. Det er her (lidt forsimplet) antaget at den diffuse N transport for det målte opland er lig den målte transport minus spildevandsudledninger af N i oplandet fra punktkilder. (ekskl. spredt bebyggelse). Model 2 = k_mnd * Model 1, (kg N/måned), hvor Model 1 er den diffus kvælstoftransport som simuleres med den originale DK-QN model (Windolf m.fl. 2011b) Dernæst er for alle målte oplande beregnet de måneds- og oplandsspecifikke relative residualer: Relativ Residual = ( Model 2 - Diffus N_Målt)/Diffus N_Målt. Dernæst er opstillet model for det relative residual: Relativ Residual = (k_trend * år) + c. Hvor k_trend og c er oplands- og månedsspecifikke værdier, der her er estimeret v.h.a. SAS. Herefter kan de samlede modellerede diffuse kvælstoftransporter - korrigeret for såvel Niveau som for Trend (Model 3) - kvantificeres således: Model 3 = (k_mnd * Model1)/ (1 + jw * (k_trend*år +c)) (kg N/måned). Parameteren jw antager værdien 0 eller 1!!. Sættes jw til 1 korrigeres for Trend. Kriteriet for at foretage en sådan korrektion er antal måneder, hvor det relative residual udvikler sig signifikant (0.05% signifikans niveau) i perioden Valget har her været signifikant udvikling i mindst 9 af årets 12 måneder. Ellers er jw sat til 0. Og dermed ingen korrektion for Trend i det pågældende fjordopland. Det bemærkes, at for 3 af fjordoplandene har der ikke været umiddelbart tilgængelige måledata til rådighed. For disse fjorde er der derfor alene anvendt de ukorrigerede N-transporter simuleret med DD-QN modellen. I Bilag 1 er der for hvert fjordopland dokumenteret hvilke parameterværdier, der har været anvendt for hvert fjordopland (j. ovenstående) i dette projekt. I Bilag 2 er vist figurer for hvert fjordopland med årsværdier for den målte diffuse N transport samt Model 1, Model 2 og Model 3 (jf. eksemplerne vist i figur 5). Det bemærkes, at der ved de konkrete opgørelser over måneds- og årstilførsler af kvælstof naturligvis er anvendt måledata fra det målte opland, hvis der har været sådanne. Men for det umålte opland er anvendt de korrigerede værdier for den diffuse N-tilførsel beregnet som beskrevet ovenstående. Hertil er så lagt spildevandsudledninger i det umålte opland samt spildevandsudledninger direkte til kystvandene. 21

22 En væsentlig antagelse ved den anvendte metode er, at de relative modelafvigelser, der kan påvises for fjordoplande med målestationer (målte oplande) mellem målte (Diffus N_målt) og DK_QN simulerede N-transporter kan antages relativt at være gældende også for de enkelte umålte fjordoplande. Specielt i tilfælde hvor oplandskarakteristika o.l. afviger meget mellem målt og umålt opland kan dette være kritisk. Et enkelt case illustrerer dette. Ved vurderingerne af DK-QN modellens evne til at simulere de diffuse N transporter fra målt opland til Roskilde Fjord viste der sig at være stor forskel på modelgodheden afhængig af om man inkluderer eller ekskluderer resultaterne fra målestationen i afløbet fra Arresø, der jo er et tilløb til Roskilde Fjord. Det er her og kun her valgt at basere modelkorrektionerne (Model 2) på det målte opland til fjorden eksklusive et enkelt delopland. Nemlig deloplandet til Arresø. Det bemærkes, at der i anden sammenhæng for en række af de indgående fjorde er vist, hvorledes den diffuse kvælstoftransport kan relateres til regionaliserede markbalancer for kvælstof og udviklingen heri (Windolf m.fl. 2011a). En sådan sammenhæng fordrer dog, at der indledningsvist sker en normalisering af de aktuelt beregnede kvælstoftilførsler et givet år. Hermed menes en normalisering af kvælstoftilførslen som den kan antages at have villet være det pågældende år såfremt vandafstrømningen havde været lig den gennemsnitlige vandafstrømning for perioden I et tørt nedbørsfattigt år vil der jo naturligvis være en mindre del af markoverskuddet der skylles ud mod vandløbene. Og omvendt i et vådt år med stor vandafstrømning fra oplandsarealerne mod vandløbene. En afstrømningsnormalisering af den diffuse kvælstoftilførsel søger at eliminere betydningen af år til år variationer i vandafstrømningen. Og dermed bedre afspejle effekten af de miljøforbedrende tiltag der gennem perioden er gennemført i landbruget. Til den normaliserede diffuse tilførsel skal så naturligvis lægges de spildevandsudledninger der har været det enkelte år. Disse er i mindre grad men dog næppe helt påvirket af variationer i nedbør fra år til år. 2.9 Afstrømningsnormalisering af kvælstoftilførslen Med henvisning til ovenstående bemærkninger om normalisering: De beregnede aktuelle månedlige, landbaserede kvælstoftilførsler til de enkelte fjorde er aggregeret til årsværdier for perioden og der er efterfølgende foretaget en normalisering af de diffuse kvælstoftilførsler. Metoden er bl.a. beskrevet i Windolf m.fl. 2011a. Nedenstående beskrivelse er baseret på uddrag fra denne reference. Normaliseringen af de diffuse kvælstoftransporter er gennemført ved først at opstille en lineær afstrømnings/transport (QT) sammenhæng på logaritmetransformerede vandafstrømninger (Qmm/ år) og de beregnede totale kvælstoftransporter fra diffuse kilder (T). Sammenhængen opstillet på data fra årene kan udtrykkes således: ln T = α + β ln( Q Den logaritme-transformerede og afstrømningsnormaliserede sammenhæng opstilles herefter således: ln T norm = lnt β ), ( lnq ln( Qmm _ gns) ), 22

23 hvor T er total kvælstoftransport fra diffuse kilder i et givet år, Q er vandafstrømning i mm i samme givne år, og β er den estimerede hældning. Qmm_gns er i ligningen den gennemsnitlige afstrømning i mm/ år for hele perioden. Efterfølgende transformeres tilbage for at beregne den afstrømningsnormaliserede kvælstoftransport i ferskvand fra diffuse kilder (tons N): T = Kkor exp ln, ( ) norm T norm hvor Kkor korrigerer for, at der er anvendt logaritme-transformerede data. Kkor er naturligvis forskellig for de enkelte oplande, hvor den afstrømningsnormaliserede N transport beregnes. Kkor beregnes som exp(½*meansquareerror). Den afstrømningsnormaliserede diffuse kvælstofafstrømning er således ideelt set renset for betydningen af de år-til-år varierende vandafstrømninger. Det bemærkes, at der i her er anvendt resultater fra kalenderår til afstrømningsnormalisering. I Windolf m.fl. 2011a blev normaliseringen beregnet for agrohydrologiske år, idet disse formodes bedre at kunne relateres til markoverskuddet af N (kg N/ha år) Lægges spildevandsudledningerne i de enkelte år til den afstrømningsnormaliserede diffuse N-transport fås et estimat for, hvad den samlede N- tilførsel ville have været det givne år ved den gennemsnitlige årlige vandafstrømning Målt og umålt opland - Usikkerhed For hver fjord er beregnet, hvor stor en del af det samlede afstrømningsopland, der har været dækket af målinger af kvælstoftilførslen, samt hvor stor den øvrige, umålte del har været. For 3 fjorde/fjordafsnit har der ikke foreligget måledata overhovedet for perioden som helhed. Nøjagtigheden af disse beregnede vand- og kvælstoftilførsler til de enkelte fjorde vil naturligvis afhænge af, hvor stor en andel af vand- og kvælstoftilførslen, der er målt på målestationer i vandløb, og hvor stor en andel, der er beregnet at komme fra de umålte oplande. En teoretisk statistisk beregning har jf. (Windolf m.fl. 2010a) - tidligere vist, at den relative usikkerhed på den samlede årlige kvælstofbelastning til danske farvande er %. Som led i denne beregning er den relative usikkerhed på belastningen fra det umålte område fundet til at være 45 %, mens den relative usikkerhed på belastningen fra det målte område er skønnet til kun 5-10 %. Usikkerheden på de enkelte fjorde vil givetvis kunne være noget større. 23