Phosphorus load modelling

Phosphorus load modelling based on MERIS data

Bakgrund

Eutrofiering av sjöar och kustnära områden är ett av vår tids allvarligaste miljöproblem som uppmärksammas i Regeringens miljömål rörande ”Ingen Övergödning”, ”Hav i balans samt levande kust och skärgård”, samt ”Levande sjöar och vattendrag”. Eutrofieringen beror främst på alltför hög tillförsel av kväve och fosfor, framförallt via vattendrag och från diffusa källor såsom åkermark.

SMHI har nyligen utvecklat en modell (HBV-P) för att beräkna transport av fosfor i avrinningsområden. HBV-P är kopplad till en modell för tillförsel från åkermark (Icecream) och en GIS-baserad erosionsmodell (DelPi). För att beräkningar med hjälp av denna modell ska vars så tillförlitliga som möjligt krävs aktuella indata kring jordbruksmarkens status, t ex vegetationstäckning.

Projeket ”Greppa Näringen” är ett kunskaps- och rådgivningsprojekt som syftar till att stötta lantbrukarna med kunskap och verktyg så att kväve- och fosforförlusterna minskar på ett kostnadseffektivt sätt. Basen för arbetet är de nya miljömålen. Greppa Näringen genomförs i bred samverkan mellan lantbruksnäringen (LRF och ett stort antal företag) och myndigheterna (Jordbruksverket och länsstyrelserna). Greppa Näringen använder idag inga GIS-verktyg eller geografiska data. Intresset från deras sida är att se om GIS och fjärranalysdata kan ge en möjlighet att utvärdera/illustrera vilka effekter Greppa Näringen har på t ex tidpunkten för plöjning.

Projektet pågick under 2003 och årets projekt bygger vidare på de resultat som erhölls under förra året. Projektet har utökats med en användare/utvärderare i form av ”Greppa Näringen”.


Målen för 2004 är att:


Genomföra kartering av jordbruksmark från ytterligare tidpunkter (sen höst – sen vinter).
Utvärdera vilken effekt det har i modellberäkningarna när detaljerade data om markanvändning inkluderas.
Demonstrera användandet av GIS/Fjärranalys i projektet Greppa Näringen. 
 

Samarbete

 
Projektet genomförs som ett samarbete mellan Metria Miljöanalys, SMHI och Jordbruksverket. Projektet arbete finansieras av Rymdstyrelsen, ESA, VASTRA, SMHI, Metria och Jordbruksverket.
 
 

HBV-P

 
När det gäller scenarier utvecklar Vattenstrategiska Forsknings-programmet (VASTRA) en modell för hela avrinningsområden som inkluderar bidrag från alla källor samt transport och retention från utsläppspunkten till mynningen. Retention innebär att löslig fosfor tas upp av växter och partikelbunden fosfor fastnar i sediment i åfåror och sjöar under transporten. Fosfor kan även frigöras från sediment eller tillföras via erosion av åfårans kanter. Det är viktigt att beskriva hur fosfortransporten ändras från källa till hav för att få en uppfattning om vilka källor och områden som bidrar mest till övergödningsproblemen. Först när man har den kunskapen går det att analysera hur man åtgärdar på mest effektiva sätt och till lägsta pris.

Beräkningarna av fosfortransport i avrinningsområden baseras på vattenbalansmodellen HBV, som utvecklats vid SMHI sedan tidigt 1970-tal och används operationellt i hela Skandinavien för hydrologiska prognoser. Modellen är dynamisk och drivs av daglig temperatur och nederbörd. Inom VASTRA används simulerings-modellen ICECREAM som utgångspunkt för beräkning av fosforförluster från åkermark via ytavrinning och dränering. Beräkningar av fosfortransport via ytprocesser (erosion) görs i en GIS-baserad modell som kallas Delpi och bygger bl.a. på den internationellt mycket använda U.S.L.E-ekvationen.
 

Fjärranalysmetoder

 
Jordbruksmarken karteras i klasserna ”bar jord”, ”stubb-åker”, ”växande gröda” och ”gräsmark” mha MERIS-data från ENVISAT. Metoden utvecklades under 2003 och bygger på användning av befintlig information (topografiska kartan eller Svenska Marktäckedata) för att avgränsa jordbruksmarken. Fältinformation och högupplösande data (SPOT) används för att klassa ett mindre område. Denna mer detaljerade klassning används sedan som träningsytor vid klassning av MERIS-data.
 
 

Utvärdering av produkter

 
SMHI kommer att använda HBV-P modellen i Rönne Å avrinningsområde för att utvärdera MERIS-produkterna.
Följande utvärderingar kommer att göras:

Jämförelse mellan delavrinningsområden baserat på MERIS-klassning och statistisk information

Jämförelse mellan ”diffuse P-load” när MERIS-data används resp. statistisk information av jordbearbetningstidpunkt, för utvärdering mot uppmätta värden av fosforläckaget.

Genom en ”workshop” kommer projektet Greppa Näringen att få demonstrerat vilka möjligheter som finns med GIS/Fjärranalysdata. Efter detta möte kommer Metria/SMHI att ta fram demonstrationsmaterial för användande av Greppa Näringen och om så bedöms som värdefullt kommer Metria och/eller SMHI att medverka vid ytterligare möten med Greppa Näringen.
 
 

Förväntat resultat

 
Följande data och rapportering kommer att leveras från projektet:

Slutrapport från projektet som beskriver använda metoder och resultat vid utvärdering

Demonstrationsmaterial (anpassat till Greppa Näringen) och kommentarer från användare av materialet. 
 

Kontaktpersoner

 
Kontaktpersoner i projektet är:
Berit Arheimer, SMHI, berit.arheimer@smhi.se
Lotta Andersson, SMHI, lotta.andersson@smhi.se
Birgitta Olsson, Metria Miljöanalys, birgitta.olsson@lm.se
 

Senast uppdaterad: 26 maj 2009