Vandressourcer og klimaændringer Karsten Høgh Jensen Institut for Geografi og Geologi Københavns Universitet 1
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
Blue planet 71% af jordoverfladen dækket af vand En stor del af ferskvandsressourcen er utilgængelig 4 4
Hydrologisk kredsløb Solen som drivkraft (fordampning, nedbør) Tyngdekraften Nedbørsoverskud Nedbørsunderskud 5 5
Opholdstider i forskellige dele af kredsløbet 6 6
Vand er liv Vand tager liv 7 7
Konkurrence om vandressourcer Drikkevand Natur Industri Landbrug Energi og regulering 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
Tørke Oversvømmelse 10 10
Nedbør påvirker økonomi 15.0 3.0 Real GDP growth (%) 10.0 5.0 0.0-5.0 1979 1980 1981 1982 1983 Real GDP grow th (%) 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 2.0 1.0 0.0-1.0-2.0-3.0 Variability in Rainfall (Meter) -10.0 Variability in Rainfall (Meter) -4.0 Years Correlation between GDP and Raiall in Zimbabwe 11 11
Udvikling i befolkning og vandforbrug 12 12
Forekomst af grundvand og overfladevand Globalt indvindes 80% af vandet fra overfladevand og 20% fra grundvand 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
Vandforbrugets fordeling 15 15
Vandforsyning og sanitet 3 mill. mennesker (mest børn) dør hvert år af vandrelaterede sygdomme 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 1,298.9 5,000 USA 9,363,071 293.0 37,800 India 3,287,590 1,065.1 2,900 Europe 4,936,973 456.3 25,700 Argentina 2,766,890 39.1 11,200 New Zealand 268,680 4.0 21,600 TOTAL : 30,220,164 3,156.4 10,426 Africa : 30,318,830 857.1 2,227 China New Zealand Source: World Factbook (2004) 17 17
Mean Annual Rainfall Mean Annual Rainfall (mm) > 5000 3000 5000 2000 3000 1500 2000 1000 1500 600 1000 400 600 200 400 100 200 0 100 0 N 500 1000 Kilometres 18 18
Major Rivers and Lakes N 0 500 1000 Kilometres 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 0 500 1000 Kilometres 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 500 1000 Kilometres 21 21
Population Distribution Most communities depend on river systems for water supply and for waste disposal Persons per square kilometre 1000 500 250 50 25 10 5 1 0 0 N 500 1000 Kilometres 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 500 1000 Kilometres 23 23
Danmarks vandforsyning Vandforsyningen i Danmark er næsten udelukkende (99%) baseret på grundvand 24 24
Rent drikkevand er vigtig for befolkningen Er der vand nok? Er det ligeligt fordelt? Er det af god kvalitet? 25 25
Kun simpel vandbehandling tolereres 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 3 27 27
Nedbør - grundvandsdannelse 28 28
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
Nettonedbør, udnyttelig vandressource og vandforbrug STARTEN AF 1990 erne ~ 1.8 mia. m3/år til rådighed 31 31
Hvor meget vand kan oppumpes? 32 32
Nitratforurening 33 33
Pesticidforurening 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. 2.500.000 kg aktive stoffer Anvendelse: 10-2000 g/ha 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
Klimaændringers påvirkning af vandressourcen 1
Global udvikling 2
Udvikling i Danmark 3
Klima-scenarier (IPCC) A2 B2 2071-2100 4
Udvikling i CO 2 Fra Raupach et al. (2007) 5
Stigning i global temperatur 6
Temperatur Ændring i årlig temperatur: B2: +2.2 C A2: +3.1 C 25 20 Sjældent sne Længere dyrkningssæson Bedre vækstbetingelser Grader Celcius 15 10 5 Nu B2 A2 0 J F M A M J J A S O N D Måned 7
Nedbør Ændring i årlig nedbør: B2: +16% A2: +12% Nedbør (mm/måned) 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 J F M A M J J A S O N D Måned Nu B2 A2 8
Fordampning Ændring i årlig fordampning: B2: +14% A2: +19% Potentiel fordampning (mm/måned) 140 120 100 80 60 40 20 0 J F M A M J J A S O N D Måned Nu B2 A2 9
Havniveaustigning: IPCC 88 cm 9 cm 10
Havniveau-stigning h = 9 cm h = 48 cm h = 88 cm Fra Schmidt-Thome et al. (2006) 11
Andre ændringer Arealanvendelse (afgrøder) Vandindvinding Markvanding Transpiration (CO 2 -effekt) Tekniske konstruktioner 12
Hydrologisk model MIKE SHE 13
Model områder 14
Grundvand Vestjylland Sjælland 15
Vestjylland - Grundvandsdannelse Nettonedbør (mm) 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0-20 -40 Nu A2 B2 J F M A M J J A S O N D Måned 16
Vandjylland - Grundvandsstand (ændring) B2 A2 17
Vestjylland - Grundvandsstand 55 54 53 52 Trykniveau (m) 51 50 49 48 47 46 45 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
Effekt på indvindingsoplande og transporttider? 19
Vestjylland - Markvanding 40 35 Markvanding (mm) 30 25 20 15 10 5 0 Maj Jun Jul Aug Sep Okt Måned Nu B2 A2 20
Grundvand Sjælland (ændring) B2 A2 21
Geologisk tværsnit Kote (m) Hav Sand og opsprækket ler Ler Sandet ler Sand Kalk 22
Vandløbsafstrømning Sjælland Vestjylland 23
Vandløbsafstrømning - Sjælland 50 Afstrømning Discharge (m 3 /s) 40 30 20 10 current Nu A2 B2 0 J F M A M J J A S O N D Måned Month 24
Vandløbsafstrømning - Sjælland Relative ændring change (%) 60 40 20 0-20 -40-60 A2 B2 J F M A M J J A S O N D Måned Month 25
Vandløbsafstrømning - Jylland Afstrømning Discharge (m 3 /s) 50 40 30 20 10 current Nu A2 B2 0 J F M A M J J A S O N D Måned Month 26
Vandløbsafstrømning - Jylland Relativ ændring (%) 40 35 30 25 20 15 10 5 0-5 -10-15 A2 B2 J F M A M J J A S O N D Måned 27
Havniveau-stigning Saltvandsindtrængning (specielt øer) Stigende grundvandsstand Oversvømmelse 28
Effekt af havniveau-stigning (1 m) Hertil skal adderes ændringer fra det fremtidige klima 29
Oversvømmelse ved havniveaustigning 30
31
Stigning i havniveau + Stormflod (sluse lukket) + Kraftig nedbør Problemer 32
Konklusioner Geologisk opbygning vigtig for effekten af klimaændringer Større dynamik i det hydrologiske system Grundvandsstand Vandløbsafstrømning Oversvømmelse Usikkerheder Klimaresultater (nedbør, hav, etc.) 33
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