Forskare vid Lund universitet har utvecklat en metod för att bedöma markens mättnadsgrad och potential för transpiration. Enligt industridoktoranden August Bjerkén behöver modellen endast höjddata för att utvärdera risken för översvämningar.
I takt med klimatförändringar och extremregn blir det allt viktigare att kunna förstå och hantera hur vatten rör sig i landskapet. Samtidigt är metoder för att bedöma markvattenförhållanden konventionellt sett mycket datakrävande och kräver stor kompetens om det specifika området man vill studera.
För att underlätta denna process har forskare vid Lunds universitet i en ny studie utvecklat en modell för ändamålet. Den är utformad för att snabbt och kostnadseffektivt ge information om markens fuktighet, och kräver betydligt mindre data.
Inspiration från internationell forskning
August Bjerkén, industridoktorand vid Lunds universitet samt initiativtagare och projektledare till studien, berättar att det hela började när han arbetade med den hydrologiska modellen AWRA-L, som utvecklats i ett samarbete mellan australienska Bureau of Meterology och forskningsinstitutet CSRIO.
– När jag försökte applicera modellen i Sverige upptäckte jag att det var väldigt svårt att bestämma hur stor del av ett område som är fuktigt, då det på många platser runtom i landet saknas detaljerade data för grundvattennivåerna.
Tillsammans med kollegan Adriana Cuartas kläcktes idén om att använda den så kallade HAND-modellen (Height Above the Nearest drainage) till att skapa sig en ögonblicksbild av markfuktighetsförhållandet i ett visst område. Adriana har varit delaktig i utvecklingen av HAND, vilken nyligen använts framgångsrikt i arbetet med att utvärdera översvämningar i Brasilien. På en internationell konferens i Australien involverades även Luk Peeters, expert på hypsometriska kurvor vid forskningsinstitutet CSIRO.
– Hypsometriska kurvor låter ganska komplicerat, men man kan säga att det är ett sätt att studera topografi, alltså höjdskillnader i landskapet. Man tittar på hur många procent av ett visst område som ligger inom en viss höjd över havet. HAND tittar i sin tur på hur högt över en specifik punkt som vattnet samlas, även kallat dräneringspunkten. Så vad man gör är att man tar höjddatan av ett område och normaliserar det mot den här punkten.
Luk Peeters, Adriana Cuartas, August Bjerkén och August handledare Kenneth M. Persson började sedan arbeta fram en modell som kombinerar hypsometriska kurvor med HAND.
– Vår modell är en kombination av båda delarna och går egentligen ut på att man använder simpla uppgifter om höjddata för att snabbt söka över stora områden. På så sätt kan man se var det finns stående vatten, var det är blött och var det finns risk för översvämningar.
Testat modellen på Lagans avrinningsområde
Som industridoktorand kombinerar August Bjerkén forskning på avdelningen för teknisk vattenresurslära på Lunds universitet med arbete på Sydvatten, ett kommunägt företag som producerar dricksvatten till cirka en miljon invånare i västra Skåne.
– Jag sitter på Sydvattens forsknings- och utvecklingsavdelning. Vi är jätteintresserade av förhållandena i och runt sjön Bolmen, då sjön förser drygt 600 000 människor i södra Sverige med dricksvatten, men vi är också intresserade av själva avrinningsområdet. Därför har vi tagit ett strategiskt beslut att vi vill kunna jobba med forskning som inte bara är gynnsam för oss, utan också för människorna i närområdet, och verktyg som kan användas på andra ställen.
I studien har modellen testats på avrinningsområdet runt just Bolmen, mer specifikt Lagans avrinningsområde, med goda resultat.
– Framför allt så blir det intressant när vi då har jämfört våra resultat med en väldigt omfattande studie som är gjord på Sveriges Lantbruksuniversitet. Där man har tagit fram en detaljerad markfuktighetskarta över i princip hela Sverige, med hjälp av väldigt intensiv dataprovtagning. Vi fick fina resultat med vår modell som stämmer väl överens med den kartan, framför allt i de områdena som är blöta. Det är väldigt kul.
– SLU:s markfuktighetskarta är i sig jättebra, men det går inte att göra denna typ av omfattande studier i många områden, framför allt globalt sett. Det inte resurser eller kompetenser för att göra det. Att vårt resultat stämmer så bra överens betyder ju att den här modellen har potential att användas i utvecklingsländer också. Då kan man snabbt peka ut områden som kan vara av intresse.
Flexibilitet ökar användningsområdet
August Bjerkén berättar vidare att modellen har utvecklats med ett system som är flexibelt. Detta gör att modellen lätt kan användas på fler områden och även kombineras med kombineras med andra modeller.
– Det är något som är väldigt viktigt från vår synpunkt. Har man inte byggt in någon typ av flexibilitet, då är det väldigt svårt att anpassa modellen för olika förutsättningar. Vad som också är bra är att modellen kan hantera olika typer av upplösning av data. Det gör att det går att jobba med ganska grova data och det är ytterligare en aspekt som kan underlätta i områden där det saknas resurser.
Planerar fortsatt användning av modellen
Avslutningsvis berättar August Bjerkén att Sydvatten planerar fortsatt användning av metodiken. Nästa steg är att undersöka Kävlingeåns avrinningsområde.
– Just nu utvärderar vi om vi på sikt kan använda modellen i för avrinningsområdet runt Vombsjön, en av våra andra ytvattentäkter som vi har haft översvämningsproblem med tidigare i år. Metodiken som vi beskriver i artikeln kommer ligga till grund för kartläggning av markfuktigheten i området. Detta skall sen matas in i den större australiensiska modellen, AWRA-L, som vi förnärvarande implementerar i Lagans avrinningsområde och på sikt skall sätta upp för Kävlingeåns avrinningsområde.
Ta del av studien i sin helhet via länken nedan.
Fullständig referens: Bjerkén, A., Cuartas, L. A., Peeters, L., & Persson, K. M. (2024). Assessing surface saturation and transpiration potential by hypsometric curves and the HAND model. Water Resources Research, 60.
