Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Nr. 393: Klimanormalisering af kvælstofafstrømning

Larsen, S.E., Thodsen, H., Tornbjerg, H. & Windolf, J. 2020. Klimanormalisering af kvælstofafstrømning. Aarhus Universitet, DCE – Nationalt Center for Miljø og Energi, 30 s. - Videnskabelig rapport nr. 393
http://dce2.au.dk/pub/SR393.pdf

Sammenfatning

Opgørelse af kvælstoftilførslen til havet rapporteres årligt i NOVANA vandløbsrapporten (Thodsen m.fl. 2019b) dels som aktuel årlig tilførsel af kvælstof og som en normaliseret tilførsel. Normalisering foretages for at fjerne den variation i tidsserien for kvælstoftilførslen til havet, som stammer fra år-til-år variationer i klima og vejr. Størrelsen af vandafstrømningen og den tilknyttede kvælstoftransport er koblede. I år med megen nedbør og stor vandafstrømning vil der normalt også være en større kvælstoftransport end i tørre år med lille nedbørsmængde og vandafstrømning. Variationer i afstrømningen fra år til år medfører således en betydelig variation i kvælstofafstrømningen mellem årene. Denne variation medfører, at opgørelse af tilførslen i det enkelte, aktuelle år kan være vanskelig at anvende administrativt og slører fx en vurdering af, hvorledes tiltag til begrænsning af kvælstoftilførslen er slået igennem. Den normaliserede kvælstoftilførsel beregnes således for at kunne se på udviklingen i den diffuse kvælstoftilførsel med en minimal påvirkning af klimaet det enkelte år. Der beregnes klimanormaliserede tilførsler for opgørelser dels på kalender år og dels på agrohydrologisk år (1. april til 31. marts).

 

I dette projekt evalueres en lang række statistiske metoder til klimanormalisering af TN tilførslen fra land. Der er analyseret dels forskellige tidslige opløsninger (år, måned) dels forskellige rumlige opløsninger (DK, kystafsnit, vandløb).

 

Evalueringerne har vist, at normalisering foretaget på årlige og månedlige data giver forskellige resultater. Månedstidsskridt anvendes, da det giver den bedste normalisering. Derimod giver normalisering for vandløb summeret op på landsskala og normalisering på kystafsnit summeret op på landsskala omtrent det samme resultat, som ved at behandle hele landet samlet. Derfor behandles tilførslen fra hele landet samlet. Metoderne virker også på vandløb- og kystafsnitsniveau, men man må forvente, at modellerne passer mindre godt, jo længere man går ned i rumlig og tidslig opløsning.

 

Der er kun evalueret metoder for total kvælstof (TN), men der er dog ikke rent fagligt nogen grund til, at metoderne ikke ligeledes vil kunne anvendes på andre stoffer (NO3, TP, osv.). Dette vil dog kræve en verifikation af, hvor godt ligningerne beskriver sådanne data, og om yderligere klimaparametre bør inddrages. I den seneste NOVANA rapport ”Vandløb 2018” (Thodsen m.fl. 2019b) er metoden også anvendt for NO3 tilførsler.

 

Baseret på evalueringen af de forskellige metoder vælges en metode, som er baseret på logaritme transformerede TN tilførsler og på lineær regressionsanalyse. Analyserne udføres med logaritmetransformerede vandafstrømninger som forklarende variabel med en tilhørende hældningskoefficient, som modelleres som en lineær funktion af året i tidsserieperioden. Ved logaritmen forstås her og i hele rapporten den naturlige logaritmefunktion. Det anbefales, at normaliseringen foregår på månedige data, da normalisering på månedlige data giver mulighed for at summere op på andet end kalenderår, fx hydrologisk og agrohydrologisk år. Er det ikke muligt at fremskaffe månedlige data, foreslås samme metode på årlige data. 

 

Klimanormalisering foretages bedst med anvendelse af vandafstrømningen som inputparameter. Nedbørsmængden kan anvendes på lige fod på årlige data, men er ikke lige så god for månedlige data. Årsagen til dette er, at nedbør, der især falder i sidste del af en kalendermåned, først strømmer i vandløbet i den næste måned afhængigt af årstiden og geologien i vandløbsoplandet. Ingen yderligere klimavariable, så som temperatur eller antal frostdøgn, har en signifikant effekt på normaliseringen.