Ursprungligen publicerad i Miljömagasinet 46, 13 november 2015
Översvämningarnas orsaker
Vad beror de senaste årens översvämningar i Sverige på? Diskussionen om klimatförändringar måste vägas mot en påverkan av förändringar i ett landskap, menar KTH-forskaren Anna Åkesson. Hon redogör här för slutsatserna i sin doktorsavhandling om vattendragsteknik.
Flödet i ett vattendrag kan bero på det rådande klimatet, på egenskaperna i det landskap där vattnet rinner eller en kombination av båda. Först när vi förstått sammanhangen kan vi göra säkrare flödesprognoser och riskbedömningar för översvämningar.
"När höga vattenflöden inträffar är de i många områden högre än vad de tidigare varit. Konsekvenserna av en översvämning kan då alltså bli större än tidigare."
Planering av bebyggelse och infrastruktur, speciellt i sjönära lägen, kräver pålitliga riskbedömningar och en god kännedom om högflödesprocesser. Många av våra svenska städer ligger i låglänt och platt terräng, ofta i anslutning till större vattendrag. När de översvämmas kan det leda till omfattande skador på infrastruktur och i värsta fall till säkerhetsrisker för invånarna. All samhällsplanering och klimatanpassning har nytta av att inkludera kunskap som rör föränderlighet, både vad gäller klimatet och landskapet.
Hur flödesmönster ändras
Undertecknad Anna Åkesson, Anders Wörman och kollegor vid forskargruppen för "Vattendragsteknik" vid KTH har genomfört en studie av flödesserier i svenska vattendrag. Vi ville undersöka hur flödesmönstret har förändrats över tid. Flödes-serierna har en genomsnittlig längd av 83 år, och flera av dem påbörjades under 1800-talets andra hälft. Sammanlagt omfattar de undersökta områdena en knapp tredjedel av Sveriges yta.
Med hjälp av statistiska metoder som specifikt undersöker variabiliteten i tidsserier, kan vi se att nederbördsmönstret över södra Sverige inte har ändrats nämnvärt under de senaste dryga 100 åren jämfört med vattenflödet. Under samma tidsperiod har vi däremot konstaterat en förskjutning mot snabbare flödesförlopp och högre toppflöden i de flesta av de 79 studerade områdena.
När höga vattenflöden inträffar är de alltså i många områden högre än vad de tidigare varit. Konsekvenserna av en översvämning kan då alltså bli större än tidigare. Märkbart är också att intilliggande områden med snarlika egenskaper och klimat i vissa fall kan visa olika utveckling över tid. Detta indikerar att klimatförändringar inte kan vara den enda förklaringen till dessa förändringar i flöde.
Landskapet och flödet
Vår studie visar följande. I majoriteten av de avrinningsområden vi undersökt har förändringar inom landskapet, av naturlig och/eller mänsklig orsak, ändrat de höga flödena relativt sett mer än förändringarna i nederbörd.
Under den senare delen av 1800-talet genomdrevs en omfattande, statligt finansierad kampanj för att öka andelen brukbar jordbruksmark. I och med detta förändrades landskapet. För att förbättra skördarna behövde jordbruksmarken dräneras effektivare på överflödigt vatten. Därför sänktes sjönivåer, våtmarker torrlades och vattendragens meanderslingor rätades ut - samtidigt som flödeskanalerna breddades och gjordes djupare.
Detta ledde till kortare uppehållstider för vattnet i landskapet och snabbare flödeshastigheter; detta eftersom de naturliga flödesdämpare som tidigare fanns i landskapet tagits bort. Denna förändring exemplifieras här av en karta över utbredningen av Kävlingeåns vattendragsnätverk 1815 samt 1950. Här minskade våtmarksarealen med 88 procent under tidsperioden 1815 till 1950, från 356 till 41 kvadratkilometer.
I KTH-studien har en liknande kvantitativ undersökning gjorts i Törnestorps avrinningsområde i Västergötland. Där har vattendragets utbredning kring 1880 i Häradsekonomiska kartan jämförts med nutida utbredning enligt Terräng- och Översiktskartan.
Kävlingeån: Utbredningen av Kävlingeåns vattendragsnätverk 1815 och 1950 (Blix, 1998).
Förkortad rinnsträcka
I vår studie har vi med hydromekanisk analys särskilt visat att de dikesarbeten - uträtning, borttagande av hinder och annat - som skett från mitten av 1800-talet och framåt kan vara en av många tänkbara förklaringar till de förändringar som observerats statistiskt i flertalet av flödestidsserierna. Exempelvis ser vi genom kartstudien att den genomsnittliga rinnsträckan i vattendraget förkortats över tid.
En viktig förklaring till de ökande högflödena vid stora tillrinningar är att vattnet då strömmar snabbare och snabbare vid ökande vattenstånd. Det innebär att nytillkommen nederbörd kan strömma ifatt tidigare nederbörd i vattendragen och orsaka en mycket hög flödestopp men med relativt kort varaktighet. Exempel på andra förändringar i landskapet som kan påverka flödesstatistiken är förändringar i skogsbruk, ökad urbanisering och upptining av permafrost.
De hydrologiska prognosmodeller som är i bruk utprovas vanligtvis mot historiska data. Det är inte bara viktigt att då ta hänsyn till att vattnet strömmar fortare med ökande vattenstånd, men också att tidsperioden som modellen utprovas mot bör vara representativ för nutida förhållanden. Så är inte fallet om en lång historisk flödestidsserie används, eller om betydande landskapsförändringar skett under tiden.
Betydande inverkan
Oavsett om orsaken till förändringarna i flödesmönstret utgått från ändringar i klimatet och/eller landskapet, så visar studien att förändringar inom landskapet kan ha betydande inverkan på snabba flödesförlopp och på toppflödenas storlek. Det faktum att vi i några av de 79 studerade områdena ser en minskning av flödestopparna över tid påvisar att utvecklingen kan gå i båda riktningarna, vilket är viktigt att ha i åtanke i samhällsbyggnadsfrågor.
Likväl som flödestoppar kan accentueras under sin färd genom landskapet när uppehållstider förkortas och flödeshastigheter ökas, så kan dessa toppar dämpas om vattnet kvarhålls längre i landskapet. Detta kan exempelvis ske genom våtmarksdammar där flödeshastigheterna blir lägre, och där det finns utökade lagringsvolymer för vatten i landskapet.
Författaren har just disputerat vid avdelningen för Vattendragsteknik vid KTH med avhandlingen Peakflow response of stream networks, implications of physical descriptions of streams and temporal change.