Nitrat retentionskortlægningen

Transkript

1 Natur & Miljø 2014, Odense kongrescenter maj 2014 Nitrat retentionskortlægningen Baggrund Metodik Særlige udfordringer Skala Produkter GEUS, Aarhus Universitet (DCE og DCA) og DHI Seniorforsker, Anker Lajer Højberg, GEUS AARHUS UNIVERSITET

2 Baggrund Naturstyrelsens Modelstrategiprojekt Implementering af modeller til brug for Vandforvaltningen Modelværktøjer til brug for vandforvaltningen, herunder vandplanlægningen og vandmiljøovervågningen Delprojekt Oplandsmodel til belastning og virkemidler Modelværktøj til beregning af N-transport og omsætning fra Jord til Fjord og effekt af virkemidler Nye N-retentionskort Fosfor transport Projekt start: sommer 2013 Udviklet retentionskort: august 2014 Udgangspunkt i eksisterende værktøjer, der kun i begrænset omfang kan nås at videreudvikles Skal etableres på nuværende viden, ingen nye undersøgelser eller dataindsamling

3 Kvælstof kredsløb Gennemsnits tal t N/år N udvaskning rodzonen: 212 N reduktion i grundvand: 124 N brutto udledning til overfladevand: 86 N brutto udledning fra punktkilder: 11 N brutto udledning til overfladevand: 97 Retention i overfladevand: 22 N belastning til marine områder: 75 Windolf et al., 2011: J. Environ. Monit.13. Windolf et al., 2012: Env. Sci. Pol. 2 4

4 Retentionskortlægning Formål Estimering af nitrat omsætning fra det forlader rodzonen til det når marine recipienter Hvor meget omsættes Rumlig variationer Metode Observationer Omsætning kan ikke måles direkte

5 Observationer Observationer af kvælstoftransport fra ca. halvdelen af landets areal Eksisterende retentionskort: Simuleret nitrat udvaskning fra rodzonen og målinger i vandløb Udfordringer Umålte oplande Differentiering indenfor målte oplande

6 Retentionskortlægning Metode Udvikling af model til beskrivelse af nitrat transport og omsætning for hele landet (målte og umålte oplande) 1. Udvikle og teste på målte oplande 2. Overføre beskrivelse af reduktion til umålte oplande og til mindre skala 3. Beregne reduktion i grundvand og overfladevand med model

7 Oplandsmodel til belastning og virkemidler Transport og reduktion grundvand: DK-model simuleret strømning + redoxgrænse N-udvaskning: Statistisk model + registerdata Punktkilder Transport og retention overfladevand: Statistisk model

8 Kalibrering Tilpasning af reduktionsbeskrivelse i model så den bedst muligt beskriver observeret kvælstof i vandløb Observationer Kystnært Ca. 115 stationer med kontinuerte målinger siden 1990 (QNP) Opstrøms stationer ~30 målestationer inde i landet anvendes også til kalibrering

9 Særlige udfordringer En stor del af den nitrat der forlader rodzonen reduceres i grundvand (~2/3 på landsplan) Store rumlige forskelle afhængig af grundvandsstrømninger og redoxgrænse, der generelt er dårligt kendt pga. få observationer NiCA - Forskningsprojekt Studie af betydning af heterogenitet i forhold til nitrat reduktion i grundvand Undersøgelse af sammenhæng mellem skala og usikkerhed Geologisk model: alternative modeller (stokastiske) baseret på boringsdata og borings- samt geofysik data Geokemisk: alternative antagelse mht. redoxgrænsens placering

10

11 Særlige udfordringer Rumlig variation i grundvand Reduktion i lavbundsområder og ådale kan lokalt være betydende Kendskab til reduktion og rumlig variation generelt begrænset Lokale dræningsforhold generelt ukendt Resultater vil være behæftet med usikkerhed Videnshuller (procesforståelse og beskrivelse heraf), behov for data og feltstudier samt modeludvikling Usikkerhed i observationer og del-modelresultater (udvaskning, grundvand, overfladevand)

12 Usikkerhederskilder N-udvaskning redox grænse N-transport/ omsætning terrænnær Strømningsveje N-omsætning overfladevande Observations data Der er begrænsning på hvor lille skala resultater kan anvendes på

13 Usikkerhed og skala Det er teknisk muligt at gennemføre beregninger på vilkårlig lille skala Usikkerhed generelt stigende med faldende arealstørrelse Hvad er usikkerheden? Vi kan kun estimere usikkerheden på den skala hvorpå vi har observationer

14 Polygontema til beregninger Beregningsenheder: deloplande med middel areal på ~1500 ha Størrelse svarer til mindste oplande hvorfra der eksisterer observationsdata Ingen differentiering indenfor deloplande Anvendelig skala er en afvejning mellem behov for lokale estimater og acceptable fejlmargien i udpegning af korrekte områder Usikkerhed forventes at variere mellem forskellige landsdele Middel størrelse 1500 ha (mindste skala for resultat)

15 Antal : 484 Middel : 89 km 2 Median: 40 km 2 Antal : 3126 Middel : 14 km 2 Median: 14 km 2

16 Produkter Nationale kort der på polygonbasis viser Middel af nitrat reduktionspotentialet i grundvandszonen Estimat af variationen i nitrat reduktionspotentialet i grundvandszonen indenfor polygonet Gennemsnit af kvælstof retentionspotentialet i overfladevandssystemet Middel af den samlede reduktion fra polygonet (landarealet) til kysten Usikkerheden i de estimerede reduktionspotentialer fra jord til fjord. Oplandsmodel Kvælstof transport og omsætning fra jord til fjord Placering af virkemidler og vurdering af effekt