Uncertainties with a modeling framework consisting of a weather generator, two precipitation disaggregation models and the hydrological HBV model was assessed with respect to hydrometeorological extremes in Tyrol, Austria. Extreme precipitation events are expected to increase in intensity and frequency in the Alps during a warmer climate. The Alpine regions may be particularly vulnerable to such changes in climate where many floods in Europe occurred during recent years and caused major damage and loss of life. Weather generators typically provide time series at daily resolution. Different disaggregation methods have therefore been proposed and successfully tested to increase temporal resolution in precipitation. This is essential since flood peaks may be maintained for as little as minutes. Here, the non-parametric method of fragments was tested and compared with the multiplicative microcanonical cascade model with uniform splitting on the reproduction of precipitation extremes. It is also demonstrated that the method of fragments model can be transformed to disaggregate temperature with slight changes in the model structure. Preliminary test results show that the simulation of discharge peaks can be improved by disaggregating temperature in comparison with using daily averages as input in the HBV model.  Test results show that precipitation extremes were simulated within confidence bounds for Kelchsauer and Gurglbach when using historical observations as input. These two catchments had longer records of data available in comparison with Ruetz where the majority of simulated precipitation extremes were found outside confidence ranges. This indicates that the model is data driven. Synthetic data series were constructed with the weather generator from historical data and disaggregated with the two disaggregation models. The differences between the models were bigger for Ruetz where less observed data was available. The method of fragments simulates extremes with the closest resemblance to extremes. This is also true for the reproduction of wet spells and simulated variance. To account for parameter uncertainty in the HBV model, it is highly motivated to simulate discharge with different but suitable parameter sets to account for equifinality. However, the large amount of data produced when disaggregating the weather generated time series transcended the data capacity of the HBV model and made it crash. Other uncertainties related to the framework are the use of theoretical probability distributions in the weather generator and the dependence of high-resolution data for the disaggregation model. Despite these uncertainties, the framework is closer to a physical understanding of the causes of floods than the uncertain frequency analysis method. The framework is also applicable to land-use and climate change studies.

The aim of this thesis was to test and evaluate whether parameter regionalization of a hydrological model can be used to model the impact of forest clearcutting on streamflow in Sweden. This is an important task to be able to perform water management and impact assessments adequately. The HBV conceptual rainfall-runoff model was applied for 218 Swedish catchments of different sizes that were spread across the country and covered a wide range of different forest cover percentages. The modelling approach included calibration of the model for each catchment using a genetic algorithm and then associating the resulting optimal parameter values with the percentage of forest cover. The obtained relationship between different model parameters and forest cover was validated with help of a paired catchment study site in northern Sweden where a clear cut was done in 2006: calibrated optimal parameter sets of pre- and post-clearcutting conditions were compared to parameter sets obtained from the Sweden-wide analysis. Correlations were found for about half of the fifteen hydrological model parameters, but the validation with the paired catchment study site could only partially confirm these obtained relationships. The results suggest that the adopted parameter regionalization approach is too basic. However, some of the results seem promising and emphasize the need for further research and development of the approach to provide a more reasonable method to model the impact of forest clearcutting on streamflow. / Det huvudsakliga målet med detta examensarbete var att testa och utvärdera om parameterregionalisering av en hydrologisk modell kan vara en lämplig metod för att modellera och kvantifiera påverkan från skogsavverkning på vattenbalansen i Sverige. Detta är en viktig uppgift för att kunna hantera våra vattenresurser och utföra konsekvensanalyser på ett tillfredsställande sätt. En konceptuell hydrologisk modell tillämpades på 218 avrinningsområden av olika storlekar och som var geografiskt utspridda i hela Sverige där även andelen skog i avrinningsområdena hade ett brett spektrum. Den använda modelleringsmetoden innefattade kalibrering av varje avrinningsområde genom att använda en genetisk algoritm, varefter de optimala parametervärdeana korrelerades mot andelen skog i avrinningsområdet. Idén med denna metod är att använda dessa potentiella samband för att justera modellparametrarna och därmed simulera en skogsavverkning. De erhållna sambanden mellan modellparametrarna och skogstäcket validerades med hjälp av data från en försöksstudie i norra Sverige där en skogsavverkning gjordes under 2006. Skillnaden mellan de bäst fungerande parametervärdena före och efter skogsavverkningen jämfördes med de tidigare sambanden från andra avrinningsområden i Sverige. Signifikant korrelation hittades för ungefär hälften av de 15 hydrologiska modellparametrarna, men valideringen mot den riktiga skogsavverkningen kunde bara delvis bekräfta de erhållna sambanden. Resultaten visar att detta sätt att använda parameterregionalisering antagligen är för grundläggande. Vissa resultat är ändå lovande och fortsatt forskning och utvidgning av metoden är nödvändig för att kunna tillhandahålla en rimlig metod för att kvantifiera en skogsavverknings effekter på vattenbalansen.

This study investigated the relationship between hydrological, and to some extent, meteorological droughts, and meteorological variables and catchment characteristics in 235 Swedish catchments between 1983 and 2013. This was done in order to investigate what factors affect the drought sensitivity in Swedish catchments and to map the occurrence of droughts in Sweden between 1983 and 2013. There have been studies about which meteorological phenomena and catchment characteristics that promote hydrological droughts, but for Sweden this is relatively unexplored. To investigate droughts during the study period three indices were used: the Standardized Precipitation Index (SPI), which is an index for meteorological droughts, the Standardized Streamflow Index (SSI), which predicts hydrological droughts and a threshold index for streamflow droughts. These indices were used to identify the number of drought events and the total number of drought days. For the majority of the 235 Swedish catchments there were no significant trends for the number of drought events or the total number of drought days during the 30-year period. The SPI and the SSI were found to correlate best in time when adding a one-month lag period to the SSI time series. The correlations between the indices and the meteorological variables and the catchments properties varied depending on how the catchments were grouped according to latitude or elevation. For example, the number of drought events was positively correlated to the mean elevation of the catchments in north and central Sweden when using the SSI while there were no significant correlations with elevation in southern Sweden. Another example is that it was almost only in northern Sweden where significant correlations between the percentage of bedrock and drought characteristics were identified. The percentage of bedrock can be used as an indication for how much groundwater a catchment can store. The correlations also look different for the different indices. For example, when looking at all catchments together the number of drought events identified with the SPI was negatively correlated to latitude and mean elevation while the number of drought events identified with the SSI was positively correlated to the same variables. For further research into this topic it would be wise to study winter and summer droughts separately to better identify which are the driving variables. / I den här studien undersöktes sambanden mellan hydrologiska, och till viss del meteorologiska, torrperioder och bakomliggande meteorologiska drivvariabler och avrinningsområdesegenskaper i 235 svenska avrinningsområden mellan 1983 och 2013. Detta gjordes i syfte att undersöka vilka faktorer som påverkar känsligheten för torka i svenska avrinningsområden och för att kartlägga förekomsten av torrperioder i Sverige mellan 1983 och 2013. Internationellt finns det studier på vilka meteorologiska fenomen och egenskaper hos avrinningsområden som leder till risk för fler torrperioder, men för Sverige är det ett relativt outforskat område. För att undersöka torrperioder under den aktuella perioden användes tre index: Standardized Precipitation Index (SPI), vilket är ett index för meteorologiska torrperioder, Standardized Streamflow Index (SSI), som används för hydrologiska torrperioder och ett tröskelvärdes-index för att identifiera hydrologisk torka. Indexen användes för att identifiera antalet torrperioder och totala antalet dagar med torka under studieperioden. För majoriteten av de 235 avrinningsområdena gick det inte att se några signifikanta trender för antalet torrperioder eller totala antalet dagar med torka under perioden 1983-2013. SPI och SSI korrelerade bäst med varandra över tiden när SSI-tidsserien försköts med en månad. Korrelationerna mellan torrperioderna identifierade med de olika indexen och de meteorologiska variablerna och avrinningsområdesegenskaperna varierade beroende på hur avrinningsområdena grupperades efter latitud eller medelhöjd. Till exempel, i norra och centrala Sverige korrelerade antalet torrperioder för SSI positivt med medelhöjden medan det i södra Sverige inte fanns några signifikanta korrelationer. Ett annat exempel är att det nästan bara var i norra Sverige som det fanns korrelationer mellan procenten berggrund och de identifierade torrperiodsegenskaperna. Procenten berggrund i jordlagret kan användas som en indikation på hur mycket grundvatten som kan lagars i ett avrinningsområde. Korrelationerna skiljde sig också åt för de olika indexen. Till exempel, sett över alla avrinningsområden så var antalet torrperioder beräknat med SPI negativt korrelerade med latitud och medelhöjd medan antalet torrperioder beräknat med SSI var positivt korrelerade med dessa egenskaper. För vidare forskning inom detta område rekommenderas att titta separat på vinter- och sommartorkor för att bättre kunna identifiera potentiella drivvariabler.