Orsaker till brunifieringen Stefan Löfgren Konferens om bruna vatten, Växjö 18/9 2008

Presentationens innehåll Rumslig variation Temporal variation Processkunskap Markanvändning-skogsbruk Framtidsscenarier Slutsatser

Stor geografisk variation i humushalt (TOC) Ökande TOC-halter Under 1990-talet Löfgren et al. 2003

J.V. Eriksson, 1929 “Envar som blott i förbigående ägnat våra skogstrakters bäckar och åar någon uppmärksamhet, har säkerligen observerat följande fakta. De smärre skogsbäckarna ha ofta mörkbruna vatten, särskilt om de avvattnar myrmarker. Då de utfalla i större åar, konstaterar man, att dess vatten är ljusare i färgen. Även om de flesta tilloppen till en sjö ha mörkbrunt vatten, företar avloppet från sjön icke desto mindre ett ljusare vatten, i varje fall icke mörkbrunt, om sjön är av någorlunda stor volym”.

Stor andel skogs- och myrmark ökar humusutflödet

Har humushalten ökat under de senaste 80 åren?

Tre exempel som visar betydelsen av vattensystemens karaktär för humushalten

Stor mellanårlig variation i humushalter Löfgren et al. 2003

Normerat medelklimat för Växjö, Falun och Uppsala 1940-2000 Nederbörd Temperatur Snötäckets varaktighet

År då maximal vattenfärg uppträtt antingen sommartid (juni-augusti) eller vintertid (december-mars) i Lyckebyån, Karlskrona kommun

Södra Sverige (Aneboda & Gårdsjön) Norra Sverige (Gammtratten) [TOC] hög sommartid (låga flöden) TOCTrp hög höst/vinter (höga flöden) Norra Sverige (Gammtratten) [TOC] hög vår/sommar (höga flöden) TOCTrp hög vår sommar (höga flöden)

Gammtratten Kindla Aneboda Gårdsjön mg TOC/l Inströmning Utströmning Markvatten Ytligt grundvatten Djupt grundvatten Gammtratten E-hor B-hor Grundvatten Kindla Aneboda Gårdsjön Linje = Bäckvatten

Låga flöden: Våtmarker viktig tillförselkälla Oftast torv Höga flöden: Kantzoner viktig tillförselkälla Torv eller morän?

Utströmningsområdena viktiga för humus-läckaget från skog

Utströmningsområdet i verkligheten

Utströmningsområdena kan även vara tydliga i den lilla skalan. Löfgren & Laudon, 2004

The Perceptual© Model Conc. Runoff Conc. Runoff Bishop m.fl. 2004

Humus & hårdhet, Görväln, Mälaren

35-års trender, 28 vattendrag Stor samvariation mellan humushalt och Q Erlandsson et al. 2008

Andra faktorer Minskad S-deposition (pH- & jonstyrkeffekt) Minskad havssaltdeposition (jonstyrkeffekt) Ökad primärproduktion (mer organiskt material) Ändrad markanvändning (ökad skogsareal, dränering etc.)

35-års trender, 28 vattendrag Erlandsson et al. 2008

35-års trender, 28 vattendrag Abs_f TOC CODMn SO4 * Q förklarar upp till 88% och 78% av den årliga variationen i Abs_f resp. CODMn Temperatur och Cl hade låg förklaringsgrad. Q viktigaste faktorn. Erlandsson et al. 2008

Markanvändning kan teoretiskt öka utflödet av humus från marken om: Frigörelsen av vattenlösliga organiska ämnen ökar och/eller de frigjorda ämnenas vertikala och laterala transport via grundvattnet och ut till ytvattnet ökar.

Kunskaperna om skogsskötselåtgärdernas effekter på humusläckaget är begränsad Löfgren & Lundin, 2003

Markanvändning Några faktorer som kan ha påverkat C-förråden i marken: Minskad brandfrekvens (naturliga, svedjning, hyggesbränning) Minskat bete och trampning av boskap Omfattande beskogning av jordbruksmark och hedmark Ökad skogsproduktion Ökad andel barrskog, speciellt gran Omfattande dikning (ned till mineraljorden) av torvmark och blöt skogsmark Igenväxning av gamla diken med mossa t.ex. Sphagnum spp. …..

Vad kan en framtida klimatförändring komma att innebära? Forsius (2002)

Slutsatser I Inga dramatiska förändringar har inträffat under det senaste århundradet i mellersta och norra Sverige med avseende på humushalterna i boreala och alpina områden. I södra Sverige kan halterna ha ökat med 5-10 mg KMnO4/l. De långsiktiga trenderna (decennier) för humusdynamiken i ett enskilt vattenobjekt påverkas i första hand av variationer i vädret. Nederbörden verkar ha en nyckelroll, men temperaturen verkar påverka de årliga toppvärdena. Minskad S-deposition har sannolikt bidragit till de ökade humushalterna, men i lägre grad än avrinningen. Fördröjningen i humusdynamiken mellan vattenobjekt verkar vara orsakad av olika hydrauliska omsättningstider.

Slutsatser II Utbredningen och lokaliseringen av organiska jordar (torv) orsakar skillnader mellan vattenobjekt i humusens säsongsdynamik. Grundvattnets flödesvägar i utströmningsområdet har stor betydelse för humushalternas variation i små avrinningsområden.

Slutsatser III Förändrad markanvändning det senaste århundradet, som ökat markens kolhalt och/eller förändrat grundvattnets flödesvägar, kan ha ökat humusflödet från mark till vatten. Stämmer de framtida klimatscenarierna så kommer humushalterna i våra ytvatten att öka

Tack för uppmärksamheten! 1976 1986 1996 2006 2026 2066 Framsida ????? Tack för uppmärksamheten!

Slutsatser humus (TOC) - IM Klimatgradienten har liten betydelse för skillnaderna mellan IM-områdena med avseende på bäckarnas TOC-halter och TOC-flöden. Platsspecifika skillnader i hydrologi och organiskt material i de bäcknära zonerna avgör respektive TOC-nivå. Inom varje IM-område ger variationer i temperatur och nederbörd förändringar i grundvattenstånd och avrinning, som bestämmer TOC-dynamiken i bäckvattnet under året. Ökande TOC-halter under 1990-talet Löfgren et al. 2003