<p>Referat</p><p><strong>Klimatologisk studie av cyklonbanor över Europa med koppling till snöförhållanden i norra Sverige</strong></p><p><em>Jakob Inghammar</em></p><p>Under de senaste decennierna har temperaturen i atmosfären ökat. En sannolik effekt av detta är en förändring av förekomst och styrka för de utomtropiska cyklonerna. Deras uppträdande spelar en betydande roll för väder och klimat över de områden där de förekommer, därför är det relevant att undersöka om samvariationer för dem existerar med till exempel snöförhållanden och temperaturer. För att utforska detta har lågtryck över norra Atlanten och Europa identifierats ur återanalysdata (ERA-40) under månaderna oktober-mars för åren 1960-1999.</p><p>Denna studie visar på en signifikant ökning av lågtrycksförekomst norr om 60°N och ett signifikant avtagande söder om 60°N. För lågtryckens styrka påvisas en signifikant positiv trend för båda dessa områden. Vid en analys för var och en av månaderna oktober-mars visas att det är under framförallt månaderna januari och februari som lågtrycken med tiden förflyttats norrut och att ingen sådan trend finns för oktober och november. Mellan årens högsta uppmätta snödjup i norra Sverige och lågtrycksfrekvensen kring norra Skandinavien finns en positiv korrelation. För medeltemperaturen på norra halvklotet och över vilka breddgrader cykloner mestadels rör sig under december-mars finns en samvariation, vid varmare förhållanden förflyttas cyklonbanorna norrut. En positiv korrelation finns mellan antal lågtryck norr om 60°N och temperaturen i Abisko.</p><p>För vintrar, som i Abisko hade vitt skilda snöförhållanden, märks en avvikelse för vilka månader som lågtrycksfrekvensen kring norra Skandinavien var hög. Då snötäcket innehöll många isiga lager var lågtrycksfrekvensen hög i början och i slutet av vintern medan den var låg för månaderna i mitten. Det omvända skedde då snötäcket istället var ovanligt poröst.</p><p>En stark samvariation finns mellan den nordatlantiska oscillationen (NAO) och lågtrycksfrekvens i de olika delarna norr och söder om 60°N av det undersökta området. Vid höga NAO-index ökar frekvensen i det norra området medan det minskar i det södra. Vid låga NAO-index sker det omvända.</p><p> </p><p><strong><em>Nyckelord:</em></strong><em> cykloner, lågtryck, återanalysdata, ERA-40, snö, Abisko</em></p><p> </p> / <p>Abstract</p><p><strong>Climatologic study of cyclone tracks over Europe and linkage to snow conditions in northern Sweden</strong></p><p><em>Jakob Inghammar</em></p><p>In the last decades the temperature in the atmosphere has been increasing. One plausible effect of this is a change in frequency and intensity of the extratropical cyclones.<strong> </strong>The appearance of the extratropical cyclones is crucial for the weather conditions and climate at the latitudes where they exist. Hence it is relevant to examine if the frequency of them are related to snow conditions and temperatures. This has been investigated over the north part of the Atlantic Ocean and Europe through detection of local minima in reanalysis data (ERA 40) regarding the sea level pressure for the months October-Mars for the years 1960-1999.</p><p>The result for cyclone frequency display a significant increase in the region north of 60°N and at the same time a significant decrease in the region south of 60°N. In both regions there is a significant increase for the cyclone intensity. This trend with shifting cyclone tracks to the north is most pronounced for the months January and February while no trend can be seen for the months October and November. The maximum snow depth in the northern part of Sweden every year and the frequency of cyclones around northern Scandinavia are positively correlated. The mean temperature of the northern hemisphere and at which latitudes the cyclone tracks mostly exist during December-Mars co-varies. For the same months a positive correlation exists for the number of cyclones in the region north of 60°N and the mean temperature in Abisko.</p><p>Different winters in Abisko with very diverse snow conditions also experienced diverseness concerning cyclone frequency around northern Scandinavia. During the winters when the snow cover was holding many icy layers; the frequency was high in the beginning and in the end of the winter seasons while the cyclone frequency was low in the middle. When the snow cover instead was very porous, the cyclone frequency occurs in the opposite way.</p><p>A strong covariance exists between the North Atlantic Oscillation (NAO) and the number of cyclones in each region north and south of 60°N of the examined area. When the NAO-index is positive the frequency of cyclones is elevated in the north region and at the same time reduced in the south region, when the NAO-index is negative the opposite occur.</p><p><em> </em></p><p><strong><em>Keywords:</em></strong><em> cyclones, reanalysis data, ERA-40, snow, Abisko</em></p><p> </p>

Referat Klimatologisk studie av cyklonbanor över Europa med koppling till snöförhållanden i norra Sverige Jakob Inghammar Under de senaste decennierna har temperaturen i atmosfären ökat. En sannolik effekt av detta är en förändring av förekomst och styrka för de utomtropiska cyklonerna. Deras uppträdande spelar en betydande roll för väder och klimat över de områden där de förekommer, därför är det relevant att undersöka om samvariationer för dem existerar med till exempel snöförhållanden och temperaturer. För att utforska detta har lågtryck över norra Atlanten och Europa identifierats ur återanalysdata (ERA-40) under månaderna oktober-mars för åren 1960-1999. Denna studie visar på en signifikant ökning av lågtrycksförekomst norr om 60°N och ett signifikant avtagande söder om 60°N. För lågtryckens styrka påvisas en signifikant positiv trend för båda dessa områden. Vid en analys för var och en av månaderna oktober-mars visas att det är under framförallt månaderna januari och februari som lågtrycken med tiden förflyttats norrut och att ingen sådan trend finns för oktober och november. Mellan årens högsta uppmätta snödjup i norra Sverige och lågtrycksfrekvensen kring norra Skandinavien finns en positiv korrelation. För medeltemperaturen på norra halvklotet och över vilka breddgrader cykloner mestadels rör sig under december-mars finns en samvariation, vid varmare förhållanden förflyttas cyklonbanorna norrut. En positiv korrelation finns mellan antal lågtryck norr om 60°N och temperaturen i Abisko. För vintrar, som i Abisko hade vitt skilda snöförhållanden, märks en avvikelse för vilka månader som lågtrycksfrekvensen kring norra Skandinavien var hög. Då snötäcket innehöll många isiga lager var lågtrycksfrekvensen hög i början och i slutet av vintern medan den var låg för månaderna i mitten. Det omvända skedde då snötäcket istället var ovanligt poröst. En stark samvariation finns mellan den nordatlantiska oscillationen (NAO) och lågtrycksfrekvens i de olika delarna norr och söder om 60°N av det undersökta området. Vid höga NAO-index ökar frekvensen i det norra området medan det minskar i det södra. Vid låga NAO-index sker det omvända.   Nyckelord: cykloner, lågtryck, återanalysdata, ERA-40, snö, Abisko / Abstract Climatologic study of cyclone tracks over Europe and linkage to snow conditions in northern Sweden Jakob Inghammar In the last decades the temperature in the atmosphere has been increasing. One plausible effect of this is a change in frequency and intensity of the extratropical cyclones. The appearance of the extratropical cyclones is crucial for the weather conditions and climate at the latitudes where they exist. Hence it is relevant to examine if the frequency of them are related to snow conditions and temperatures. This has been investigated over the north part of the Atlantic Ocean and Europe through detection of local minima in reanalysis data (ERA 40) regarding the sea level pressure for the months October-Mars for the years 1960-1999. The result for cyclone frequency display a significant increase in the region north of 60°N and at the same time a significant decrease in the region south of 60°N. In both regions there is a significant increase for the cyclone intensity. This trend with shifting cyclone tracks to the north is most pronounced for the months January and February while no trend can be seen for the months October and November. The maximum snow depth in the northern part of Sweden every year and the frequency of cyclones around northern Scandinavia are positively correlated. The mean temperature of the northern hemisphere and at which latitudes the cyclone tracks mostly exist during December-Mars co-varies. For the same months a positive correlation exists for the number of cyclones in the region north of 60°N and the mean temperature in Abisko. Different winters in Abisko with very diverse snow conditions also experienced diverseness concerning cyclone frequency around northern Scandinavia. During the winters when the snow cover was holding many icy layers; the frequency was high in the beginning and in the end of the winter seasons while the cyclone frequency was low in the middle. When the snow cover instead was very porous, the cyclone frequency occurs in the opposite way. A strong covariance exists between the North Atlantic Oscillation (NAO) and the number of cyclones in each region north and south of 60°N of the examined area. When the NAO-index is positive the frequency of cyclones is elevated in the north region and at the same time reduced in the south region, when the NAO-index is negative the opposite occur. Keywords: cyclones, reanalysis data, ERA-40, snow, Abisko

Drinking water companies have the technology and responsibility to deliver safe and high-quality drinking water to the water distribution systems network (WDN). However, many events within the WDN, such as cross-connections and backflow, might degrade water quality and pose public health risks to consumers. Cross-connection and backflow events may occur if there is physical contact between the external non-potable water source and the drinking water. When the pressure in the external source is greater than in the WDN, and when there are inadequate cross-connections controls, cross-connections and backflows may occur. This project aimed to investigate the circumstances that influence cross-connection and backflow events and estimate the health risk of infection. The method used for this study included hydraulic and water quality modeling EPANET to simulate the fate and transport of pathogens in the WDN during the outbreak. Besides, the quantitative microbial risk assessment QMRA was used to evaluate the health risks associated with cross-connections and backflow events due to ingestion of contaminated water. The modeled events included four reference pathogens (viruses: Norovirus and Rotavirus, bacteria: Campylobacter, and protozoa: Cryptosporidium) from four water types (wastewater, greywater, treated wastewater, and treated greywater). The simulation considered three potential pathogen load risk levels entering WDN: extreme, evaluated, and endemic. The results indicate that the factors that influence pathogen intrusion and consequently the risk of infection were the duration and intensity of the low-pressure event, the location of the cross-connection, and the pathogen concentration in water sources. The estimated daily risk of infection from cross-connection and backflow events generally exceeded the acceptable target level of 10−6 per person per day for all reference pathogens and modeled events. The exception was for the endemic risk level during the cross-connections with treated wastewater and greywater, where the risk was 10−7 and 10−10. Several measures can be implemented to manage and mitigate the risk of cross-connections, such as demanding plumbing installation procedures and backflow prevention devices and developing an early detection system to predict the cross-connection earlier before the outbreak happens to the system, for instance, by applying a machine learning system. / Vattenreningsindustrin har tekniken och ansvaret för att leverera säkert och högkvalitativt dricksvatten till nätverket för vattendistributionssystem (WDN). Däremot många händelser inom WDN, såsom korskopplingar och återflöde, kan försämra vattenkvaliteten och utgöra folkhälsorisker för konsumenterna. Korskoppling och återflödeshändelser kan inträffa om det finns fysisk kontakt mellanden externa vattenkällan för icke dricksvatten och dricksvattnet. När trycket i den externa källan är högre än i WDN, och när det finns otillräckliga korskopplingskontroller, kan korskopplingar och återflöden inträffa. Syftet med detta projekt var att undersöka omständigheterna som påverkar korskopplings- och återflödeshändelser samt uppskatta hälsorisken för infektion. Metoden som användes för denna studie inkluderade hydraulisk och vattenkvalitetsmodellering med EPANET för att simulera transporten och förekomsten av patogener i WDN under utbrottet. Dessutom användes kvantitativ mikrobiell riskbedömning (QMRA) för att utvärdera hälsoriskerna i samband medkorskopplingar och återflödeshändelser på grund av intag av förorenat vatten. De modelleradehändelserna inkluderade fyra referenspatogener (virus: Norovirus och Rotavirus; bakterier:Campylobacter; och protozoer: Cryptosporidium) från fyra vattentyper (avloppsvatten, gråvatten, renatavloppsvatten och renat gråvatten). Simuleringen beaktade tre potentiella patogenbelastningsrisknivåer som kommer in i WDN: extrem, utvärderad och endemisk. Resultaten tyder på att de faktorer som påverkar patogenavbrott och följaktligen risken för infektionvar lågtryckshändelsens varaktighet och omfattning, platsen för korskopplingen och patogenkoncentrationen i vattenkällor. Den uppskattade dagliga risken för infektion från korskopplingoch återflödeshändelser översteg i allmänhet den acceptabla målnivån på 10e6 per person och dag föralla referenspatogener och modellerade händelser. Undantaget var den endemiska risknivån vidkorskopplingarna med renat avloppsvatten och gråvatten, där risken var 10e7 och 10e10. Flera åtgärder kan implementeras för att hantera och minska risken för korskopplingar, såsom atttillämpa krav på installationsprocedurer för VVS och anordningar för att förhindra återflöde samt attutveckla ett system för tidig upptäckt för att förutsäga korskopplingen tidigare innan utbrottet inträffarmed systemet, till exempel genom att tillämpa ett maskininlärningssystem.

Drinking water systems aim to remove, reduce, and prevent microbial contamination in water by usingmultiple barriers from catchments to consumers. Water distribution networks are vulnerable tocontamination from external sources if they lose their physical or hydraulic integrity. The leading causeof intrusion is losing hydraulic integrity due to low pressure in the water distribution networks. Eventsthat lead to low pressure in the water distribution networks can result in transient or sustained lowpressure lasting from milliseconds in a transient to hours and days in sustained low-pressure events.This study studied two sustained low-pressure events with durations of one to five hours, leading tointrusion in the water distribution network. The first event was the pump shut down, and the secondwas the pipe repair. Different durations, start times, and locations were simulated for the pumpshutdown and pipe repair events. Hydraulic and water quality modelling using EPANET 2.2 was usedto simulate low-pressure events and intrusion of microbial contamination in the drinking waterdistribution networks. Quantitative microbial risk assessment (QMRA) was used to estimate potentialpublic health risks using the Swedish QMRA tool. Campylobacter, Norovirus, and Cryptosporidiumwere selected as reference pathogens for simulating intrusion transport within the drinking waternetwork based on their health problem severity, persistence in water supplies, and resistance to chlorinecompound disinfectants. The study area was taken from the virtual network files generated usingHydroGen. This study showed that the volume of intrusion depended on the magnitude but mainly onthe duration of pressure drop. Also, the length of the pipes experiencing pressure drop and the numberof intrusion nodes affected the volume of intrusion. The location and magnitude of maximum nodalpathogen concentration changed significantly by changing the pump shutdown's start time and locationof pipe repair. Generally, the pump shutdown event affected extended areas with low pressure in thewater distribution network than the pipe repair. The QMRA results showed a considerable infection riskin all studied pump shutdown scenarios. The pipe repair duration was crucial in increasing or decreasingthe infection probability. The findings of hydraulic modelling and QMRA could benefit the watermanagers in deciding mitigation strategies.