Arbejdsrapport fra Miljøstyrelsen, 9/2006 – Klimaeffekters betydning for ekstremregn og dermed funktionen af afløbssystemer

Klimaeffekters betydning for ekstremregn og dermed funktionen af afløbssystemer

Sammenfatning og konklusioner

Klimaændringer har allerede medført ændringer i nedbørsstrukturen. Denne udvikling må forventes at fortsætte. Der vil komme færre regnhændelser, men de ekstreme regnhændelser vil blive væsentligt kraftigere. Det er påvist, at de allerede observerede ændringer er statistisk signifikante.

Ændringer i nedbørsstrukturen har afgørende betydning for kloaksystemernes funktion. Indledende undersøgelser tyder på, at kloaksystemerne nogle steder skal have fordoblet kapaciteten for at undgå voldsomme skader i byområderne i fremtiden.

Nedbørsdata fra DMIs overordnede klimamodeller kan ikke anvendes direkte til beregning af belastningen af afløbssystemer. Derfor må klimamodellernes samlede nedbørsdata viderebearbejdes for en mere detaljeret beskrivelse af fremtidens forventelige nedbørsmønster. Herefter kan konsekvenserne af den øgede belastning af afløbssystemerne beregnes.

Hovedformålet med projektet er at foretage et litteraturstudie for at identificere de nyeste metoder til at beskrive nedbørs "skalerings"-egenskaber. En oversigt over skalerings-egenskaber af nedbør giver mulighed for at opstille metoder til beregning af fremtidens nedbørsmønster i høj opløsning i tid og sted, hvilket er nødvendigt for at kunne kvantificere effekterne af klimaændringerne på kloaksystemer.

Der er som led i nærværende litteraturstudie identificeret tre metoder til at skalere resultater fra klimamodellerne så det er muligt at vurdere effekterne på funktionen af afløbssystemer. Alle metoderne benytter følgende fremgangsmåde:

Karakteriser nedbøren i punktmålingerne på baggrund af en historisk regnserie
Karakteriser forskellen i en tilsvarende egenskab ved en regional klimamodel der dækker det relevante område og kvantificer forskellen mellem "status" og "fremtid".
Etabler en entydig og dækkende sammenhæng mellem den historiske regnserie og klimamodellens "status"-simulering. Den bijektive sammenhæng benyttes til at beskrive punktmålinger af nedbør i et fremtidsscenarie.

De tre trin er illustreret i figur 1.

De tre metoder kan kort karakteriseres som følger:

Empirisk bearbejdning af ekstremværdier for forskellige gentagelsesperioder og varigheder. Sammenhængen mellem regnserie og klimamodel etableres i form af et fast forhold mellem punktmåling og arealnedbør, den såkaldte Areal Reduktions Faktor. Denne metode er anvendt på danske data i et eksamensprojekt.

Figur 1 De nødvendige tre trin ved beskrivelse af klimarelaterede ændringer i ekstremregn til brug for analyse af afløbssystemer.

Figur 1 De nødvendige tre trin ved beskrivelse af klimarelaterede ændringer i ekstremregn til brug for analyse af afløbssystemer.

Parametrisk bearbejdning af ekstremværdier for forskellige varigheder. Dette er en standard metode for bearbejdning af ekstremregn i Danmark og der er også fundet en anvendelse på døgnnedbør fra klimamodeller. Sammenhængen mellem regnserie og klimamodel etableres ved at korrelere parametre i modellerne. Der er ikke fundet eksempler på andvendelse af denne metode.
Parametrisk bearbejdning af regnserier i lav tidsmæssig opløsning kombineret med metoder til at skalere nedbør til højere tidsmæssig opløsning. Sammenhængen mellem regnserie og klimamodel etableres ved at korrelere parametre i modellerne. Metoden er anvendt i Storbritannien.

Den første metode er anvendt i Danmark i et eksamensprojekt på DTU. Resultatet var at ændringerne i ekstremregn var ganske alvorlige for funktionen af afløbssystemerne. Det er samtidigt den metode som forventes at have størst usikkerhed. Det anbefales derfor som minimum at iværksætte en undersøgelse der er baseret på en af de andre to metoder og/eller at undersøge betydningen af antagelserne i den metode der er anvendt. Hvis to af metoderne er undersøgt giver det mulighed for at sammenligne usikkerheden ved skaleringen med de andre væsentlige usikkerheder i forbindelse med at forudsige ændringer i ekstremregn. Endvidere er det vigtigt at få fastlagt forløbet af ændringerne over tid, for eksempel ved at skønne de forventede klimaændringer for ekstremregn i år 2060.

Først når ovennævnte undersøgelser er gennemført er der mulighed for at vurdere om der skal en større indsats til for at kvantificere ændringer i ekstremregn.