Lisääkö ilmastonmuutos tulvien todennäköisyyttä Lapissa Bertel Vehviläinen Suomen Ympäristökeskus Rovaniemi 31.1.2013
Tulvat ja vesivarat tulevaisuudessa Talvi Etelä- ja Keski-Suomi: lumen sulanta ja vesisateet lisääntyvät -valunta kasvaa, jokitulvia ja hyydetulvia, kuormitus -vesistöjen keskusjärvet tulvivat Kevät Etelä-Suomi : vähemmän lunta sulamistulvat pienenevät Pohjois-Suomi: aluksi lisää lunta ja kevättulvat jopa kasvavat, lämpeneminen jatkuu kevättulvat pienenevät Kesä (syksy) haihdunta kasvaa -> valunta ja pohjavesivarat vähenevät suuret kesäsateet voimistuvat jopa 40-60 % -> lisää kesätulvia, taajamatulvia Vuosivalunnan muutos 5 % 10 %.
Sadannan ja lämpötilan muutos jaksolta 1961-2000 jaksolle 2070 2099 Suomessa HadCM2 skenaarion (Tuomenvirta et al. 2001). Lämpötilanmuutos[ C] I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII 5,3 4,9 4,3 3,5 2,9 2,4 2,0 2,1 2,5 3,2 4,1 4,9 Sadannan muutos [%] I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII 27 18 12 8 10 11 16 19 22 21 23 26
Mitoitussadannan kasvu, %. Mitoitussadannan kasvu ilmastonmuutoksen vaikutuksesta vertailujaksolta 1961-1990 tarkastelujaksolle 2070-2099. 90 80 70 60 50 40 30 20 10 suositeltu, suuret alueet suositeltu, pienet alueet keskiarvo 0 Tam-Hel Maal-Huht Tou-Kesä Heinä-Elo Syys-Loka Mar-Joulu
m 3 /s oc 1.4. 1.2. 1.12. 1.10. 1.8. 1.6. 1.4. 1.2. 1.12. 1.10. 1.8. 1.6. 1.4. 1.2. 1.12. 1.10. 1.8. 1.6. 1.4. 1.2. 1.12. 1.10. 1.8. 1.6. 1.4. 1.2. 1.12. 1.10. 1.8. 1.6. 1.4. 1.2. 1.12. 1.10. 1.8. 1.6. mm mm mm 20 0-20 Patojen mitoitustulvalaskenta ilmaston muuttuessa Lämpötila 30 Sadanta 25 20 15 10 5-40 0 300 250 Lumen vesiarvo 60 Mitoitussadannan muuttuminen, maalis-huhtikuu 200 150 100 50 0 50 40 30 Nykytilanne 2070-2099, pienempi 2070-2099, suurempi toistetaan laskelmat eri skenaarioilla etsitään suurimman tulvan ajankohta tarkistetaan säännöstelyohjeet saadaan ilmastonmuutostilanteen mitoitustulvat ( 5000v tulva) 20 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2500 2000 1500 Mitoitustulva nyky 2070-2100, pienin 2070-2100, suurin 1000 500 0 5.4. 19.4. 3.5. 17.5. 31.5. 14.6.
Kemijoki: Mitoitussadantajakson vuorokausimaksimin muuttuminen nykytilanteesta vuoteen 2099.
Yhteenveto saaduista tuloksista Kemijoelta 31.1.2013 Pato Mitoitustulva, nykytilanne Mitoitustulva ilmastonmuutos 2099 Muutos Lokka ja Porttipahta 805 m 3 /s (syksy) 1080 m 3 /s (syksy) +34 % Kemijärvi 5887 m 3 /s (kevät) 5883 m 3 /s (kevät) 0 % jos lämpötila nousee 20 % arvioitua vähemmän 6792 m 3 /s (kevät) +15 % Valajaskoski 8014 m 3 /s (kevät) 7332 m 3 /s (kevät) -8 % jos lämpötila nousee 20 % arvioitua vähemmän 8587 m 3 /s (kevät) +7 % Petäjäskoski 8 139 m 3 /s (kevät) 7 383 m 3 /s (kevät) -9,3 % Ossauskoski 8 446 m 3 /s (kevät) 7 500 m 3 /s (kevät) -11,2 % Taivalkoski 8 922 m 3 /s (kevät) 7 724 m 3 /s (kevät) -13,4 % Isohaara 9 043 m 3 /s (kevät) 7 774 m 3 /s (kevät) -14,0 %
Patojen tulvajuoksutuskapasiteetin riittävyys ilmaston muuttuessa Riittävä Riittävä mutta seurattava Todennäköisesti riittämätön Pienimmät tulvat Suurimmat tulvat
Change of maximum water equivalent snow (%) from 1961-90 with +1 C o temperature and 20 % precipitation increases 31.1.2013
Wateradapt: Valajaskoski ilmastonmuutosskenaariot
Wateradapt: Käytetyt ilmastoskenaariot (IPCC 2007) ja niiden antama lämpötilan ja sadannan keskimääräinen muutos Suomessa 2040 69 referenssijaksoon 1971 2000 verrattuna. * Eri malliversioita, joissa parametrien arvot erilaisia, Q0=keskimääräinen herkkyys, Q16=suuri herkkyys ja Q3=pieni herkkyys (Collins ym. 2005) 31.1.2013 No Globaali ilmastomalli Alueellinen malli Päästöskenaario Lyhenne Lämpötilan muutos (ºC) 1 19 GCM keskiarvo - A1B Ka A1B 3.18 11.5 2 19 GCM keskiarvo - A2 Ka A2 3.15 10.9 3 19 GCM keskiarvo - B1 Ka B1 2.48 8.5 4 ECHAM5/MPI-OM - A1B Ech5 A1B 2.73 9.7 5 ECHAM5/MPI-OM - A2 Ech5 A2 2.45 8.1 6 ECHAM5/MPI-OM - B1 Ech5 B1 2.39 8.1 7 UKMO-HadCM3-Q0* - A1B Had A1B 3.38 8.4 8 UKMO-HadCM3-Q0* - A2 Had A2 3.33 9.6 9 UKMO-HadCM3-Q0* - B1 Had B1 2.29 5.6 10 CCSM3(NCAR) - A1B CCSM3 A1B 3.04 9.4 11 CCSM3 (NCAR) - A2 CCSM3 A2 3.27 8.5 12 CCSM3(NCAR) - B1 CCSM3 B1 2.40 6.8 13 UKMO-HadCM3-Q16 * RCA3 (C4I) A1B RCA3(C4I) Had A1B 2.86 20.2 14 ECHAM5/MPI-OM RCA3 (SMHI), 50 km resoluutio A1B RCA3 Ech5 A1B 50 2.02 9.9 15 ECHAM5/MPI-OM RCA3 (SMHI), 25 km resoluutio A1B RCA3 Ech5 A1B 2.11 12.0 16 ECHAM5/MPI-OM REMO (MPI) A1B REMO Ech5 A1B 2.01 8.3 17 UKMO-HadCM3-Q3* RCA3 (SMHI) A1B RCA3 Had A1B 2.53 16.2 18 UKMO-HadCM3-Q0* HadRM (Had) A1B HadRM Had A1B 4.10 15.1 19 CNMR/ARPEGE HIRHAM (DMI) A1B HIRHAM ARP A1B 2.58 4.7 Sadannan muutos (%)
Hiilidioksidin päästöjen (vasen) ja pitoisuuden (oikea) arvioitu kehitys kuudella SRESpäästöskenaariolla. Eri skenaariot poikkeavat toisistaan mm. väestönkasvun, tekniikan kehityksen ja ympäristönsuojeluun panostamisen suhteen. (IPCC 2000, Ruosteenoja, 2007) 31.1.2013
2070-99: 100 vuoden tulva Kasvaa Ei muutosta (± 10 %) Pienenee Minimi: Pienimmät tulvat 20 skenaariosta Maksimi: Suurimmat tulvat 20 skenaariosta Keskiarvo: Keskimääräiset tulvat 20 skenaariosta
2070-99 Tulvien ajoitus Vain kevät (>90 %) Lähinnä kevät (> 60 %) Eri vuodenaikoja Muut vuodenajat (< 40 % kevät) Referenssijakso 2070-99 (Mediaaniskenaario)
Lapin tulvariskien hallinta ja ilmastonmuutos Jäät ohenevat jääpatoriski pienenee: jääpatoennusteet, jäänsahaus Jääkansi myöhemmin -> suppo-ongelmia lisää Lumitulvat säilyvät /kasvavat aluksi: lumen määrän arviointi, lumilinjat, satelliitit Kemijärvi pidättää 1-2 vrk lumitulvahuippua: tarkat ennusteet Tulvavesien varastointi soille ja metsiin Penkereet (Kittilä, Saarenkylä) Sateet voimistuvat -> Kemijärven käyttö hankaloituu kesällä: säätutka, sade-ennusteet, tulovirtaamaennusteet
Ilmastonmuutokseen sopeutuminen: Vesistöjen käyttö Pohjois-Suomen lumitulvat säilyvät. Kevät aikaistuu: Kemijärven säännöstelykäytännön sopeuttaminen Kemijoen patojen juoksutuskapasiteetin lisäys, mitoitustulvat kasvavat?
Ilmastonmuutokseen sopeutuminen: Tulvantorjunta Vesistöt käsiteltävä kokonaisuuksina - Tulvavesien varastointi vesistöalueelle - Penkereiden rakentaminen - Pysyvien pumppujen asentaminen - Maankäytön muutokset - Rakentamisen rajoittaminen - Väliaikaiset tulvantorjuntarakenteet
Ilmastonmuutos ja vesivoima, ei suuria muutoksia Lapissa Lisäystä 0-10 % 2030 mennessä koko Suomessa Alkuatalven virtaamat kasvavat Lapissa Sateisempien ja lauhempien talvien lumen määrä ja kevättulvat kasvavat aluksi (?) Sopeutuminen Järvien säännöstelyn muutokset, aikaistunut kevät
Wateradapt: Kemijärven skenaariot
Wateradapt: Seitakorvan skenaariot
Marraskoski, virtaama 2010-39 verrattuna 1971-2000: CES-projekti
Maximum water equivalent of snow (mm) at 1961-90 and 2071-2100 with RCAO-H-A2 and RCAO-E-A2 scenarios 31.1.2013
Lumen syvyys (cm) Keskiarvon, min ja max muutos 2010-39 Clim-ATIC projekti Noora Veijalainen, SYKE Lumen syvyys, Kittilä 160 140 120 100 80 60 1971-2000 Min 1971-2000 Ka 1971-2000 Max 2010-39 Min 2010-39 Ka 2010-39 Max 40 20 0 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 1.6. 1.7. 1.8. 1.9. 1.10. 1.11. 1.12.
Lumen syvyys (cm) Keskiarvon, min ja max muutos 2040-69 Clim-ATIC projekti Noora Veijalainen, SYKE Lumen syvyys, Kittilä 160 140 120 100 80 60 1971-2000 Min 1971-2000 Ka 1971-2000 Max 2040-69 Min 2040-69 Ka 2040-69 Max 40 20 0 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 1.6. 1.7. 1.8. 1.9. 1.10. 1.11. 1.12.
Winter (Dec-Feb) runoff in mm at 1961-90 and 2071-2100 with RCAO-H-A2 and RCAO-E-A2 scenarios, (CWE, Finessi) 31.1.2013
Yearly runoff (mm) at 1961-90 and 2071-2100 with RCAO-H-A2 and RCAO-E-A2 scenarios 31.1.2013
Maximum soil moisture deficit (mm) at 1961-90 and 2071-2100 with RCAO-H-A2 and RCAO- E-A2 scenarios 31.1.2013
Kemijärvi, vedenkorkeus 2040-69, 2010-39 vs. ref. 1971-2000: CESprojekti
Seitakorva, virtaama, 2040-69 verrattuna 1971-2000: CES-projekti
Valajaskoski, virtaama 2010-39 verrattuna 1971-2000 :CES
Virtaama (m 3 /s) Tenojoki Onnelansuvanto virtaaman maksimit, -minimit ja - keskiarvot 1971-2000 ja 2010-39, lämpötilasta riippuva lämpötilan muutos (tdt): TULeVAT Onnelansuvanto virtaama 2000 1800 1971-2000 Min 1600 1400 1971-2000 Ka 1200 1000 800 1971-2000 Max 2010-2039 Min 600 400 200 2010-2039 Ka 2010-2039 Max 0 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 1.6. 1.7. 1.8. 1.9. 1.10. 1.11. 1.12.
Virtaama (m 3 /s) Onnelansuvannon virtaamien minimit, maksimit ja keskiarvot 1971-2000 ja 2040-69, suora lämpötilan muutos:tulevat Onnelansuvanto virtaama 2000 1800 1600 1971-2000 Min 1400 1971-2000 Ka 1200 1000 1971-2000 Max 800 2010-2039 Min 600 400 2010-2039 Ka 200 2010-2039 Max 0 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 1.6. 1.7. 1.8. 1.9. 1.10. 1.11. 1.12.
Ilmastonmuutokseen sopeutuminen : Patoturvallisuus Pohjoiset vesistöt: mitoitustulvat saattavat aluksi kasvaa lumen määrän kasvaessa (?)
Virtaama (m 3 /s) Toistuvuusanalyysi, yksi skenaario* 2040-69, Valajaskoski *huom! joillain skenaarioilla tulvat kasvavat enemmänkin 10000 Gumbelin jakauma 9000 8000 7000 6000 5000 Simuloidut 1971-2000 Simuloidut 2040-69 kaa1b Valaj_19712000_nyky_Gumbel Valaj_204069_kaa1b_Gumbel 4000 3000 2000 1000 0 0.00000 0.78556 Toistumisaika (v)
Virtaama (m 3 /s) Toistuvuusanalyysi 2010-39, Marraskoski *huom! joillain skenaarioilla tulvat kasvavat enemmänkin Gumbelin jakauma 3000 Simuloidut 1971-2000 2500 Simuloidut 2010-39 kaa1b 2000 19712000_nyky_Gumbel 201039_kaa1b_Gumbel 1500 1000 500 0 0.00000 0.78556 Toistumisaika (v)
Virtaama (m 3 /s) Toistuvuusanalyysi 2040-69, Marraskoski *huom! joillain skenaarioilla tulvat kasvavat enemmänkin 3000 Gumbelin jakauma Simuloidut 1971-2000 2500 Simuloidut 2040-69 kaa1b 2000 19712000_nyky_Gumbel 204069_kaa1b_Gumbel 1500 1000 500 0 0.00000 0.78556 Toistumisaika (v)
Ilmastonmuutokseen sopeutuminen: Taajamat Kesän rankkasateet kasvavat 40-60% - Sadevesiviemäreiden mitoitus - Vesihuollon pintavesiongelmilta suojauduttava - Lisää imeytysalueita kaupunkeihin - Tilapäisiä varastointialueita taajamiin Lammikointi,viherkaistat, avo- ja painanneojat - Säätutkan sadanta ja lyhytaikaisennusteet
Virtaama (m 3 /s) Onnelansuvannon virtaamien minimit, maksimit ja keskiarvot 1971-2000 ja 2040-69, lämpötilasta riippuva lämpötilan muutos (tdt): TULeVAT-projekti Onnelansuvanto virtaama 2000 1800 1971-2000 Min 1600 1400 1971-2000 Ka 1200 1000 800 1971-2000 Max 2040-2069 Min 600 400 200 2040-2069 Ka 2040-2069 Max 0 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 1.6. 1.7. 1.8. 1.9. 1.10. 1.11. 1.12.
Kittilän kevään 2012 tulva Vesi nousi korkeimmillaan tasolle 176.83 m 22.5. Vahinkoraja 176.80 m Virtaama suurimmillaan n.855 m3/s Vahinkoraja 850 m3/s Vahinkoraja 850 m3/s