Vandmiljø-99

2. Vand og vejr

Vand og vejr er to sider af samme sag. Vejret er styrende for, hvordan, i hvilke former og i hvilke mængder vand forekommer på Jorden. Omvendt kender man som borger i Danmark kun alt for godt den betydning, vand har for vejret!

Vejret har stor betydning for udvaskning og tilførsel af næringsstoffer til vandmiljøet. Og dermed også for vandmiljøets tilstand. Variation og forskydninger i vandets kredsløb kan derfor ofte forklares med variationer i vejret. Og det samme gælder for variationer i de kemiske og biologiske forhold i vandmiljøet. For at kunne eftervise effekten af et givet tiltag i forhold til vandmiljøet, er det nødvendigt at kunne filtrere naturlige variationer fra. Det er derfor afgørende at kende den naturlige variation af vejret og de størrelser, som indgår i vandkredsløbet - både på kort og langt sigt.

2.1 Vandets kredsløb

Der er mere end én milliard kubikkilometer vand på Jorden. Alt vand på jordkloden indgår i vandets kredsløb, hvad enten det er ferskt eller salt, og hvad enten det forekommer som vand, damp eller is.

Den drivende mekanisme i vandets kredsløb er solen. Solen fordamper vand fra Jorden fra åbne vandflader som havet, søer og vandløb, og driver også det biologiske system og den fordampning, der sker fra levende organismer. Fortættet vanddamp i atmosfæren falder på jorden som nedbør i form af regn eller sne. En del af den nedbør, som falder på landjorden, transporteres herefter til havet - enten i vandløb, med grundvandet eller som is i gletschere. En del vand forbruges på landjorden i de biologiske processer.

Vandets kredsløb (fra Miljø- og Energiministeriet, 1999).

Bruttonedbøren er betegnelsen for den samlede nedbørsmængde (både regn og sne), som rammer landjorden. Bruttonedbøren er på omkring 113.000 km³ - svarende til 113.000.000.000.000 m³ - om året for hele jordkloden (GEUS, 1997).

En stor del af denne nedbørsmængde returnerer umiddelbart til atmosfæren ved fordampning fra vandoverflader (f.eks. søer og vandløb), samt ved fordampning fra det biologiske system - især planter. Der fordamper årligt omkring 72.000 km³ fra landjordens overflade.

Den del af nedbøren, der er tilbage på landjorden til rådighed for bl.a. søer, vandløb og grundvand, kaldes nettonedbøren. Nettonedbøren udgør dermed globalt 41.000 km³ om året. Heraf strømmer 29.000 km³ om året til havet via vandløb, mens "kun" omkring 12.000 km³ af den samlede nedbørsmængde siver ned i jorden og bidrager til dannelsen af grundvand.

Da en del af nettonedbøren går til at drive det hydrologiske system er det i praksis, kun er muligt at udnytte mellem 10 og 30 % til f.eks. vandforsyning.

Hvis bæredygtig udnyttelse nettonedbøren sættes til 15 %, vil den udnyttelige globale vandressource være ca. 6.000 km³ om året. Dette skal sammenholdes med, at det globale vandforbrug i 1995 udgjorde i alt 3.800 km³. Fremskrives prognoserne for udvikling i befolkningstal og forbrug per person, står det klart, at der vil opstå problemer med forsyningen i yderligere en række lande i verden. Dette er baggrunden for, at vandforsyningen - globalt set - anses for at være det 21. århundredes måske alvorligste ressourceproblem.

2.2 Meteorologiske og hydrologiske forhold i 1998

I Danmark var 1998 et relativt varmt år. Status for temperaturen i 1998 viser, at især februar var varm, mens sommeren var relativt kølig. Figur 2.2 viser temperaturvariation over året plus middelværdier for perioden 1989-1998.

Året 1998 var et relativt blæsende år. Den gennemsnitlige vindhastighed var med 7,6 meter pr. sekund ved kyststationerne noget over normalen på 6,6 meter pr. sekund (Bøgestrand m.fl., 1998).

Solen skinnede kun 1.571 timer i 1998 mod normalt 1.670 timer (1971-90). September satte bundrekord med 88 solskinstimer (Bøgestrand m.fl., 1999).

Nedbøren er ikke jævnt fordelt i Danmark. Sønderjylland samt Midt- og Vestjylland får betydeligt mere vand end landet som helhed, mens den vestlige og sydlige del af Sjælland får mindre. Nedbørens variation for landet som helhed gennem overvågningsperioden er i figur 2.3 vist sammen med middelnedbøren for forrige normalperiode (1961-90).

Årsnedbøren for Danmark i perioden 1989-1998 angivet i forhold til normalen for 1961-1990 (efter Bøgestrand m.fl., 1999).

1998 var et meget vådt år. Med et landsgennemsnit på 860 mm er 1998 det næst vådeste år siden 1874.

Den del af nedbøren på land, der ikke enten strømmer af i vandløb eller fordamper fra vandoverflader eller levende organismer, siver ned til grundvandet og betegnes derfor grundvandsdannelsen. Størrelsen af grundvandsdannelsen til et givet magasin er ud over nettonedbørens størrelse afhængig af de geologiske forhold mellem terræn og grundvandsmagasin samt af magasinets egenskaber.

Grundvandsdannelsen er i princippet tilgængelig for vandindvindingen. I praksis vil de geologiske og kemiske forhold i jorden imidlertid begrænse de tekniske indvindingsmuligheder. Politisk bestemte hensyn til bl.a. vandmængder i vandløb og søer sætter andre grænser for omfanget af indvinding af grundvand.

Vandforsyningen i Danmark er altovervejende baseret på grundvand; mere end 98 % af vandforsyningen dækkes af vand, som pumpes op fra grundvandsmagasiner. Enkelte steder anvendes vand fra søer og/eller vandløb i vandforsyningen. Der blev i 1998 indvundet i alt 741 mio. m³ grundvand (GEUS, 1999).

Indvindingen af grundvand i Danmark er meget decentral, hvilket betyder, at indvindingsboringerne er spredt ud over størstedelen af landet. Dette er en fordel for natur og reducerer indvindingens påvirkning af miljøet i vandløb og søer. Vandforsyningen er således fordelt på ca. 3.100 almene vandværker (dvs. vandværker, som forsyner mindst 10 ejendomme) og ca. 2.750 private fællesanlæg. Herudover findes lokale enkeltvandforsyninger til institutioner, industri, markvanding, sportspladser, gartnerier, dambrug og til husholdning.

Pejlinger af grundvandsspejlet eller -standen giver et billede af mængden af grundvand. Grundvandsstanden har en naturlig årstidsvariation med maksimum omkring april og minimum omkring oktober. Det er især vinternedbøren, der er styrende for, hvor stor grundvandsdannelsen er. Det skyldes, at fordampningen og optaget af vand i planter er meget mindre i vinterperioden end om sommeren, hvor størstedelen af den nedbør, der falder på jorden, optages og fordamper via plantedækket. Der er således en tæt kobling mellem variationer i vinternedbør og grundvandsstand, jf. figur 2.4.

Variationer i nedbøren og grundvandsspejlet i perioden 1951-1994 (efter GEUS, 1999).

Ser man på de sidste par år, har der her været store variationer i grundvandsstanden. De meget nedbørsfattige vintre i 1996 og 1997 betød, at grundvandsstanden faldt til det laveste niveau i de sidste ca. 25 år, jf. figur 2.4. I foråret 1999 er den høje grundvandsstand genetableret efter de tørre vintre.

Ferskvandsafstrømningen til havet består af afstrømningen i vandløb samt afstrømning fra jordoverfladen. Afstrømningen til de danske farvande er for 1998 opgjort til ca. 16.000 mio. m³ svarende til 362 mm. Årets afstrømning var hermed ca. 11 % over normalen for perioden 1961-90 på 327 mm. Afstrømningens variation gennem overvågningsperioden ses i figur 2.5.

Ferskvandsafstrømningen for Danmark i perioden 1989-1998 angivet i forhold til normalen for 1961-1990 (efter Bøgestrand m.fl., 1999).

Generelt har afstrømningen responderet mindre på den meget store nedbørsmængde end forventet, hvilket skyldes, at der i de tre foregående år har været tæret på grundvandsmagasinerne. I Bøgestrand m.fl. (1999) anslås det således, at ca. 200 mm af nettonedbøren i 1998 er gået til opbygning af grundvandsmagasinerne.

Beskrivelsen af de overordnede hydrografiske forhold i de danske farvande i 1998 er baseret på målinger fra NOVA-2003 og meteorologiske observationer m.v. og efterfølgende beregninger (DHI, 1999a og 1999b).

En generel indstrømning til Østersøen betød, at der i de første måneder af 1998 var en relativt høj saltholdighed i de danske farvande med værdier fra 33 PSU (som næsten er det sammen som 33 ‰ ) i det nordlige Kattegat til 10-22 PSU i området ved Darss Tærsklen (i farvandet mellem Gedser og Tyskland), hvor der forekom en lagdeling i ca. 10 m dybde. Indstrømningen, der var på ca. 200 km³, blev i marts og april afløst af en udstrømning fra Østersøen på ca. 450 km³. Da der i maj og juni kun var en svag indadgående nettostrømning i størrelsesordenen 50 km³, blev resultatet en sænkning af saltholdigheden i de indre danske farvande i forsommeren 1998 i forhold til årets begyndelse. Saltholdighederne varierede fra omkring 14 PSU i Kattegats overflade til omkring 28 PSU ved bunden. Ved Darss Tærsklen var vandsøjlen homogen med saltholdigheder på 10 -12 PSU.

Fra midten af juli sås en stor udstrømning fra Østersøen, der varede til begyndelsen af oktober. I alt strømmede ca. 360 km³ vand ud, og saltholdigheden i de indre danske farvande var derfor fortsat lav i denne periode. I de sidste måneder af 1998 skiftedes mellem en indstrømning på 200 km³ i oktober, en udstrømning fra Østersøen i november på 300 km³ og en mindre indstrømning i december. Samlet betød de skiftende strømforhold, at saltholdigheden i Kattegat ved årets udgang var lav, men dog stigende på grund af indstrømningen i december.

Den jydske kyststrøm tilførte i begyndelsen af året vand op forbi Hanstholm og mod nordøst langs Jyllands nordvestkyst. Der forekom samtidig en cirkulation i overfladevandet i Skagerrak, som dog lidt senere på året blev mindsket samtidig med, at den jydske kyststrøm blev svag. Fra juli måned og året ud var der atter en tydelig cirkulation i Skagerrak, men den jyske kyststrøm forblev dog svag frem til de sidste måneder af året, hvor den igen blev forstærket.

På baggrund af den gennemførte simulering af vand og er de akkumulerede transporter for vand og salt opgjort (DHI, 1999c).

Den akkumulerede transport gennem de danske farvande i 1998 er opgjort til ca. 317 km³ udstrømning fra Østersøen. Denne værdi er 152 km³ mindre end nettotilledningen af ferskvand til Østersøen på 420 km³ fra afstrømning og 49 km³ fra nettonedbør, i alt ca. 469 km³. Forskellen modsvares af ændring i magasinvolumenet i Østersøen, idet vandstanden i Østersøen er ca. 0,4 meter højere ved udgangen af perioden (1. januar 1999) end ved starten (1. januar 1998). Denne vandstandsforskel, som er beregnet med modellen, ses også i målingerne.

Nettotransportens fordeling mellem Øresund og Femer Bælt ses at være 115 km³ / 201 km³ eller ca. 4/7, hvilket er lidt højere end langtidsforholdet som i anden sammenhæng er opgjort til 3/8. Nettotransporten af salt er mod Skagerrak og Østersøen svarende til en reduktion af saltholdigheden i de indre danske farvande.

2.3 Vandbalance for Danmark

Det at opstille en vandbalance for Danmark ikke nogen nem opgave, bl.a. fordi der er i Danmark lidt over 5 millioner mennesker, der udnytter og påvirker vandets kredsløb på en lang række områder, bl.a. ved drikkevandsindvinding, markvanding, afledning og behandling af spildevand samt fysisk ændring af vandområderne, først og fremmest kanalisering af vandløb.

Der er i flere sammenhænge opstillet en vandbalance for Danmark (bl.a. Schrøder, 1995). I den forbindelse er der taget højde for omfanget af danskernes indgreb i vandets naturlige kredsløb. Figur 2.6 illustrer hvordan vandets kredsløb som gennemsnit var i starten af 90erne.

Vandbalance for Danmark i begyndelsen af 1990erne. Talangivelserne er i mio. m³ vand (efter Schrøder, 1995).

Som indledningsvist nævnte vil den tværgående temarapportering i år 2001 fokusere på bl.a. vandets kredsløb. Der vil i forbindelse med temarapporten blive forsøgt tilvejebragt et grundlag for en rutinemæssig årlig opdatering af en national vandbalance, hvor også beskrivelse af transporterne af bl.a. vand ind i, ud af og mellem de danske farvande skal indgå.