Naturvårdsverket har bedömt att det i Sverige finns cirka 80 000 områden med risk att klassas som förorenad mark. För utvärdering av denna mark utförs miljöriskbedömningar med syftet att bedöma sannolikheten för att en skada skall uppstå, samt fatta beslut om eventuella åtgärder. För detta krävs att hänsyn tas till både osäkerhet och variabilitet för att förhindra utförandet av otillräcklig eller överdrivna åtgärder. Två viktiga aktörer i Sverige vid utföranda och utvärderingen av förorenad mark är Länsstyrelsen och konsultföretag. Då dessa parter har stor påverkan på den utvärdering som sker av förorenad mark var syftet med denna studie att undersöka deras syn på miljöriskbedömning, osäkerhet och variabilitet. Studien utfördes via en webbaserad enkätundersökning. Resultat tyder på att respondenternas anser att riskbedömningarnas kvalitet behöver ökas, samt en förbättrad hantering av den osäkerhet och variabilitet som bedömningen grundar sig på. Orsaken till detta är bristande kunskap, men även att metodiken som används i huvudsak är deterministiskt. För att åtgärda detta krävs ökad kunskap i kombination med en utveckling mot ett mer probabilistiskt tankesätt, men även förbättrade ekonomiska förutsättningarna. Dessa åtgärder är väsentliga då de kan medverka till att förhindra utförandet av otillräckliga alternativt överdrivna åtgärder av förorenad mark. / The Swedish Environmental Protection Agency has estimated that in Sweden there are approximately 80 000 sites with risk classed as contaminated land. For the evaluation of these sites environmental risk assessments are carried out to estimate the likelihood of an injury to occur, and if necessary decide if any actions must be taken. This requires consideration of uncertainty and variability to prevent the execution of insufficient or excessive action. Two important stakeholders in Sweden in the performance and evaluation of contaminated land are the County Administrative Board and external contractors.   As these parties have a major impact on the evaluation of contaminated land the purpose of this study was to examine their view of environmental risk assessment, uncertainty and variability. The study was conducted as a web-based survey. The results of the study suggest that the quality of the risk assessment needs to be increased, but also a improved management of the uncertainty and variability which the assessment is based on The reason for this is lack of knowledge, but also that the methodology used is essentially deterministic. To correct the current situation the knowledge regarding uncertainty and variability should be increased combined with a development towards a more probabilistic mindset, but also improved economic conditions. These measures are important because they can help to prevent the execution of the inadequate or excessive measures of contaminated land.

Load induced top-down fatigue cracking has been recognized recently as a major distress phenomenon in asphalt pavements. This paper presents a mechanics-based design framework in load and resistance factor design (LRFD) format for the top-down fatigue cracking performance evaluation of flexible pavements. This was achieved by enhancing further the hot mix asphalt fracture mechanics (HMA-FM) model through the incorporation of mixture morphology influence on key fracture properties, and incorporating partial safety factors to account for variabilities and uncertainties. The analysis framework was calibrated and validated using pavement sections that have high quality laboratory data and well documented field performance histories. Moreover, as traffic volume was identified in having a dominant influence on predicted performance, a further investigation was performed to establish and evaluate truck traffic characterization parameters effect on predicted results. A two-component reliability analysis methodology, which uses central composite design (CCD) based response surface approach for surrogate model generation and the first order reliability method (FORM) for reliability estimation was used for the development of the LRFD mechanics-based design framework. The effectiveness of the design framework was investigated through design examples, and the results have shown that the formulated partial safety factors have accounted effectively the variabilities involved in the design process. Further investigation was performed to establish the influence design inputs variabilities have on target reliabilities through case studies that combine input variabilities in a systematic way. It was observed from the results that the coefficient of variation (COV) level of the variability irrespective of the distribution type used have a significant influence on estimated target reliability. / Lastinducerade utmattningssprickor från ytan har nyligen identifierats som en betydande brottmekanism i asfaltbeläggningar. Denna avhandling presenterar ett mekanik-baserat ramverk i last- och motståndsfaktorer konstruktionsformat (LRFD) för utvärdering av utmattningssprickor från ytan för asfaltsbeläggningar. Detta uppnåddes genom att ytterligare förbättra brottmekanikmodellen för varmblandad asfalt (HMA-FM) genom integreringen av blandingens morfologieffekt på brottegenskaper samt säkerhetsfaktorer för att beakta variabilitet och osäkerheter. Ramverket kalibrerades och validerades med hjälp av vägar med säkerställda egenskaper och väldokumenterad prestanda. Eftersom trafikvolymen identifierades att ha ett dominerande inflytande på förväntad prestanda, utfördes vidare en utredning för att fastställa effekten av lastbilstrafikens karakteriseringsparametrar på förutsedd prestanda. Tillförlitlighetsanalysen uppnåddes genom att implementera en tvåkomponents tillförlitlighetsanalys där en metod som kallas ”central composite design” (CCD), vilken skapar en surrogatmodell, och första ordningens tillförlitlighetsmetod (FORM) för beräkning av tillförlitligheten. Effektiviteten i det mekanik-baserade konstruktionsramverket undersöktes genom konstruktionsexempel och resultaten har tydligt visat att de formulerade partialkoefficienter effektivt har beaktat variabiliteten inom konstruktionsprocessen. Ytterligare undersökningar utfördes för att fastställa påverkan som indatas variabilitet har på den förutbestämda tillförlitligheten genom fallstudier där indatans variabilitet ändras systematiskt. Det observerades från resultaten att variabilitetens variationskoefficient (COV) har en signifikant inverkan på tillförlitligheten, oberoende av fördelningstyp. / <p>QC 20161125</p>

Detta examensarbete har utförts på uppdrag av Terco. Tercos PST 2220 Transmission Line and Distribution Module fungerar som en fysisk modell av ett verkligt transmissions- eller distributionsnät där fem olika typer av nät med avseende på längd, spänningsnivå och skenbar effekt är möjliga. Idag finns ett behov av en modell där användaren kan ställa in dessa parametrar så att modellen mer precist kan spegla vilka egenskaper det specifika nätet har. Här undersöks hur längden och dess inverkan på en ledning kan varieras i en modell. En presentation av hur transmissions- och distributionsnät fungerar och beskrivs teoretiskt lägger grunden till den modell och de två approximationer som kan beskriva ett helt näts egenskaper. Då R, L och C komponenterna behöver kunna varieras för att fysiskt kunna realisera denna teoretiska modell undersöks vilka metoder som detta kan genomföras på. För detta undersöks två tillvägagångssätt, kaskadkopplad pi-modell och variabel aktiv-passiv reaktans. Flera aspekter som utrymme, kostnad och variabilitet gör att variabel aktiv-passiv reaktans är att föredra. Dess funktion som en varierbar spänningskälla, uppbyggd av switchar styrda med reglerteknik och pulsbreddsmodulering gör att komponenterna R, L och C och dess egenskaper och inverkan på en transmissionslinje kan åstadkommas. Resultatet är att de nödvändiga R,L,C komponenterna går att variera i storlek för att kunna ingå i en varierbar transmissionsledningsmodell. Resultatet och målen säkerställs med simuleringar där variabel aktivpassiv reaktans visas kunna vidareutvecklas och praktiskt testas för att modellera transmissions- och distributionsnät med olika längd.

Freshwater bodies such as lakes release the greenhouse gas methane (CH4) into the atmosphere. Global emissions from lakes are estimated to emit more CH4 than oceans, despite that lakes occupies a much smaller global land area. Lakes are therefore significant components for global budgets of CH4. Accurate global estimations of lakes are troublesome, partly because of the spatial and temporal variability of CH4 fluxes, making regional and global assessments filled with uncertainties. Yet, few studies consider the spatial and temporal variability of CH4 fluxes. Therefore, this study investigates the spatial and temporal variability of CH4 fluxes in lakes at different scales. Measurements were made during two field campaigns in lake Venasjön and Parsen, located in the municipality of Söderköping, Sweden. We used the commonly used floating chamber (FC) method for CH4 flux measurements. In order to investigate the small-scale flux variability, we redeveloped the FC-method by constructing two grids consisting of seven FCs distributed approximately 1m apart from each other. One grid was placed at the shallow zone at the inflow of each lake and the other at the lakes deepest zone. By sampling the grid several times every field campaign, spatial and temporal variability of fluxes at different scales could be measured. Overall, we found a significant difference of CH4 fluxes in both lakes depending on field campaign and grid location. Our results also indicate that there is a small-scale variability of CH4 fluxes in lakes. Our hope is that these findings can illustrate the importance of investigating lake fluxes at small spatial and temporal scales. / Sjöar släpper ut växthusgasen metan (CH4) i atmosfären. Globala utsläpp från sjöar beräknas avge mer CH4 än havet, trots att sjöar har en mycket mindre global areal. Sjöar är därför viktiga komponenter för globala budgetar av CH4. Dessvärre är noggranna globala uppskattningar av sjöar svårt att göra, delvis på grund av den spatial och temporala variationen av CH4, vilket gör regionala och globala bedömningar fyllda med osäkerheter. Trots detta undersöker få studier metanflödets spatiala och temporala variabilitet. Denna studie undersöker den spatiala och temporala variabiliteten av CH4-flöden från sjöar i olika skalor. Mätningar genomfördes under två fältkampanjer i sjöarna Venasjön och Parsen som ligger i Söderköpings kommun, Sverige. För att undersöka variabiliteten i en liten skala utvecklade vi den redan använda floating chamber (FC) metoden för flödesmätningar genom att bygga två grids med sju FCs, ungefär 1m mellan varje kammare. En grid placerades vid den grunda delen vid inflödet av varje sjö och den andra vid respektive sjös djupaste del. Genom att mäta griden flera gånger varje fältkampanj kunde den spatiala och temporala variationen av flöden i olika skalor undersökas. Sammantaget fann vi signifikanta skillnader i båda sjöarnas CH4-flöden mellan fältkampanjer och grids. Våra resultat tyder också på småskaliga variationer av CH4-flöden i sjöar. Vårt hopp är att dessa resultat kan ytterligare bekräfta betydelsen av att undersöka sjöflödena i små spatiala och temporära skalor

Gate-all-around (GAA) nanosheet field effect transistors (NSFETs) seem to be one of the most promising replacement options for FinFETs towards scaling down below to the sub-7nm technology nodes. They offer better electrostatics and control of short channel effects (SCEs) due to their superior control over the channel and their large effective channel width. Moreover, one can vertically stack multiple nanosheets to improve the drive strength of the device at a much-relaxed geometry than an aggressively scaled FinFET. However, stacking nanosheets would result in complex device structure, leading to significant process variability. Process variations could arise from irregular sheet thicknesses, random doping fluctuations, strain-induced variability, temperature effects, etc. which would affect the performance of the device. This has put a great emphasis on the need to come up with a properly calibrated process and simulation tools to analyze the performance of the NSFETs by identifying the sources of process variations with utmost precision. For this purpose, a TCAD-based simulation assessment has been done to model the design and performance of GAA NSFETs. The study explores the impacts of the variation in various physical parameters including the number of nanosheets, the sheet thickness, the work-function (WF) of metal gate stack layers, operational temperatures and channel doping on the electrical performance of the NSFETs. Moreover, a detailed fabrication process simulation flow for the design of a 3-sheet GAA NSFET has been presented. The simulation results predict that the process variations primarily have an impact on the device threshold voltage (Vth) which in turn influences the on-off currents, and the sub-threshold swing of the device. A comparative analysis has been done to understand the deviation of these electrical characteristics from their ideal values as a result of these variations. / Gate-all-around (GAA) nanoblads-fälteffekttransistorer (NSFETs) verkar vara ett av de mest lovande ersättningsalternativen för FinFET transistorer för att möjliggöra skalning ner till sub 7nm teknologinoderna. Denna typ av transistorer har bättre elektrostatik och kontroll av kortkanalseffekter (SCE) tack vare sin goda kontroll över kanalen och sin stora effektiva kanalvidd. Man kan dessutom stapla nanoblad vertikalt för att förbättra komponentens strömdrivningsförmåga med en mer relaxerad geometri än för en aggressivt skalad FinFET. Att stapla nanoblad gör komponentens struktur mer komplex vilket leder till betydande processvariabilitet. Processvariationer kan uppstå från oregelbundna tjocklekar för bladen, slumpmässiga dopningsfluktuationer, töjningsinducerad variabilitet, temperatureffekter m.m. Alla dessa variationer kan påverka komponentens prestanda. Det är därför viktigt att etablera korrekt kalibrerade process- och simuleringsverktyg för att analysera prestandan hos nanoblads-transistorerna. För detta ändamål har en TCAD-baserad simuleringsstudie gjorts för att modellera designen och prestandan för GAA nanoblads-transistorer. Studien undersöker effekterna av variationen i olika fysiska parametrar, inklusive antalet nanoblad och bladtjockleken, utträdesarbetet för metallgaten, temperaturen och kanaldopningen på den elektriska prestandan hos nanobladstransistorerna. Dessutom har ett detaljerat processimuleringsflöde för utformningen av 3-blads transistorer presenterats. Simuleringsresultaten visar att processvariationerna i första hand har en inverkan på transistorns tröskelspänning som i sin tur påverkar av- och på- strömmarna och subtröskelegenskaperna. En jämförande analys har gjorts för att förstå avvikelsen mellan dessa elektriska egenskaper från deras idealvärden som ett resultat av dessa variationer.

Boreal forests are often strongly nitrogen (N) limited. However, human activities are leading to increased N inputs into these ecosystems, through atmospheric N deposition and forest fertilization. N input into boreal forests can promote net primary productivity, increase herbivore and pathogen damage, and shift plant species composition and community structure. Genetic diversity has been suggested as a key mechanism to promote a plant species’ stability within communities in response to environmental change. Within any plant population, specific traits (e.g. growth and defense traits) can vary substantially among individuals, and a greater variation in traits may increase chances for the persistence of at least some individuals of a population, when environmental conditions change. One aspect of plant chemistry that can greatly vary among different genotypes (GTs) are condensed tannin (CTs). These secondary metabolites have been suggested to affect plant performance in many ways, e.g. through influencing plant growth, the interactions of plants with herbivores and pathogens, and through affecting litter decomposition, and hence the return of nutrients to plants. To investigate how genotypic variation in foliar CT production may mediate the effects that anthropogenic N enrichment can have on plant performance and litter decomposition, I performed a series of experiments. For these experiments, aspen (Populus tremula) GTs with contrasting abilities to produce foliar CTs (i.e. low- vs. high-tannin producers) were grown under 3 N conditions, representing ambient N (+0 kg ha-1), upper level atmospheric N deposition (+15 kg ha-1), and forest fertilization rates (+150 kg ha-1). This general experimental set-up was once established in a field-like environment, from which natural enemies were excluded, and once in a field, in which enemies were present. In my first two studies, I investigated tissue chemistry and plant performance in both environments. I observed that foliar CT levels decreased in response to N in the enemy‑free environment (study I), but increased with added N when enemies were present (study II). These opposing responses to N may be explained by differences in soil N availability in the two environments, or by induction of CTs after enemy attack. Enemy damage generally increased in response to N, and was higher in low-tannin than in high-tannin plants across all N levels. Plant growth of high‑tannin plants was restricted under ambient and low N conditions, probably due to a trade-off between growth and defense. This growth constraint for high‑tannin plants was weakened, when high amounts of N were added (study I and II), and when enemy levels were sufficiently high, so that benefits gained through defense could outweigh the costs of defense production (study II). Despite those general responses of low- and high‑tannin producers to added N, I also observed a number of individual responses of GTs to N addition, which in some case were not connected to the intrinsic ability of the GTs to produce foliar CTs. In study III, gene expression levels in young leaves and phenolic pools of the plants that were grown in the enemy‑free environment were studied. This study revealed that gene control over the regulation of the phenylpropanoid pathway (PPP) was distributed across the entire pathway. Moreover, PPP gene expression was higher in high-tannin GTs than in low‑tannin GTs, particularly under ambient N. At the low N level, gene expressions declined for both low- and high-tannin producers, whereas at the high N level expression at the beginning and the end of the PPP was upregulated and difference between tannin groups disappeared. Furthermore, this study showed that phenolic pools were frequently uncorrelated, and that phenolic pools were only to some extent related to tannin production and gene expression. In study IV, I investigated the decomposability of litter from the field plants. I found that N enrichment generally decreased mass loss, but there was substantial genetic variation in decomposition rates, and GTs were differentially responsive to added N. Study IV further showed that CTs only had a weak effect on decomposition, and other traits, such as specific leaf area and the lignin:N ratio, could better explain genotypic difference in mass loss. Furthermore, N addition caused a shift in which traits most strongly influenced decomposition rates. Collectively, the result of these studies highlight the importance of genetic diversity to promote the stability of species in environments that experience anthropogenic change. / Boreala skogar är ofta mycket kväve (N) begränsade. Men mänskliga aktiviteter leder till ökad N tillförsel i dessa ekosystem, både genom depostition av N från atmosfären och skogsgödsling. N-tillförsel i boreala skogar kan främja netto primärproduktionen men även leda till ökade skador från naturliga fiender (herbivorer och patogener) samt skiftningar i växtartsammansättning. Genetisk mångfald har föreslagits som en viktig mekanism för att främja en växtarts stabilitet inom samhällen som upplever miljöförändringar. Inom varje växtpopulation kan specifika egenskaper (t.ex. tillväxt och försvar) varierar kraftigt mellan individer och en större variation i egenskaper kan öka chanserna för att åtminstone några individer från en population överlever ifall miljöförhållandena förändras. En aspekt av växtkemi som i hög grad kan variera mellan olika genotyper (GT) är bladens kondenserade tanniner (KT). Dessa sekundära metaboliter har föreslagits påverka växtens prestationsförmåga på många sätt, t.ex. genom att påverka tillväxt, interaktioner mellan växter och herbivorer eller patogener och genom att påverka förna nedbrytning, och följaktligen återbördandet av näringsämnen till kretsloppet. För att undersöka hur genotypiska variation i KT produktion kan påverka de effekter som antopogent N kan ha på växtens prestationsförmåga och förna nedbrytning, utförde jag en serie experiment. Jag studerade olika asp (Populus tremula) GT med olika förmåga att producera KT (låg- och hög-tannin producenter). Växterna odlades i tre olika N förhållanden, som representerade ambient N nivå (+0 kg ha-1), atmosfärisk N deposition = låg nivå (+15 kg ha-1), och skogsgödsling = hög nivå (150 kg ha‑1). Dessa GT etablerades i en fält-liknande miljö där naturliga fiender uteslutits och i ett fält där naturliga fiender var närvarande. I mina första två studierna undersökte jag vävnadskemi och växternas prestationsförmåga i de båda miljöerna. Jag observerade att KT nivåerna sjönk till följd av N‑tillsats i den fiende-fria miljön (studie I), men ökade med N-tillsats ifall fiender var närvarande (studie II). Dessa motsatta reaktioner på N-tillsats kan förklaras av skillnader i N-tillgång mellan de två odlingsplatserna eller genom ökad KT produktion som respons på angrepp. Skador orsakade av herbivorer och patogener ökade generellt till följd av N‑tillsats och var högre i låg-tannin än i hög‑tannin producerande GT oavsett N‑förhållande. Tillväxten hos växter från hög‑tannin GT begränsades i ambient- och låg N-tillsats förhållanden, troligen på grund av att avvägning mellan tillväxt och försvar förskjutits emot försvar. Den begränsade tillväxten i hög-tannin växter minskade om stora mängder N tillsattes (studie I och II) och om antalet fiender var tillräckligt högt så att nyttan av försvaret kunde uppväga kostnaderna för försvarsproduktionen (studie II). Trots dessa generella respons hos låg- och hög-tannin GT till följd av N‑tillsats observerade jag även ett antal individuella respons hos GT som i vissa fall var orelaterade till växters förmåga att producera KT. I studie III undersöktes genuttrycksnivåer och fenolinnehåll i blad från växter som odladats i en miljö där naturliga fiender exkluderats. Denna studie visade att fenylpropanoidsyntesvägen (FPV) regleras genom kontroll av många av de undersökta FPV-generna. Dessutom var FPV genuttryck högre i hög-tannin GT än i låg-tannin GT, särskilt vid ambient N. Vid låg N-tillsats minskade genuttrycket av FPV-gener i både låg- och hög-tannin producenter, medan hög N-tillgång ledde till att gener i början och slutet av FPV uppreglerades och till att skillnaderna mellan tannin grupperna försvann. Dessutom visade studien att de separata fenol-poolerna ofta var okorrelerade med varandra och att fenol-poolerna bara till viss del var korrelerade med KT produktion och FPV-genutryck. I studie IV undersökte jag nedbrytningshastigheten för förnan från fältodlade aspar. Jag upptäckte att N-tillsats generellt minskade viktförlusten men att det fanns en betydande genetisk variation mellan GT och att dessa även var olika mottagliga för tillsatt N. Studie IV visade vidare att KT endast hade en svag effekt på nedbrytning och att andra egenskaper såsom specifik bladyta och lignin:N ratio kunde bättre förklara den genotypiska skillnaden i viktförlust. Dessutom orsakade N‑tillsats en förskjutning av vilka egenskaper som mest påverkade förnans nedbrytningshastighet. Sammanfattningsvis visar mina studier på vikten av genetisk mångfald för att främja växtartens stabilitet i miljöer som upplever antropogena förändringar.

Understanding of natural greenhouse gas (GHG) cycles is crucial for making GHG budgets, which work as basis in climate change and global warming policy programs. Lakes as a source for GHG activity have only recently been included in global GHG budgets, and most studies of lake GHG flux rates are conducted on lakes &lt;10 km2, which only comprise roughly half of the global lake area—making data of large lake flux rates scarce. CO2 and CH4 are the primary contributors of GHGs, and lakes house production processes and receive these gasses via lateral transport. This study utilized a floating chamber method with CO2 sensors to study CH4 and CO2 flux rates from three large Swedish lakes. To do this, chambers were anchored at shallow depth, as well as passively drifted on open water. Sampling was conducted during two periods in the summer 2019, late June–early July and August. For CH4, spatial difference was found between deep and shallow transects within lakes, no temporal difference was found between study periods. Difference between lakes within the deep and shallow chamber groups was found. One possible instance of deep-water ebullition was recorded, and a correlation between CH4 flux rate and water temperature was observed. For CO2, no difference between deep and shallow chambers or measurement periods was found. One instance within the deeper chamber group was found to be different between two of the lakes, despite all three lakes being of different size, depth and trophic state. The study results indicate CO2 water concentrations near saturation with atmosphere during the sampling periods. No correlation between CO2 flux rate and water temperature was observed. Unexpected small-scale variability patterns in CO2 flux was observed while chambers were passively drifting. While some observed patterns for the two gases could be explained by previous findings, some of our observations could not be explained on the basis of previous literature, highlighting the need for further study of GHG flux rates from large lakes. / Förståelsen av naturliga växthuscykler är avgörande för att göra budgetar för växthusgaser, eftersom dessa uppskattningar och budgetar agerar som grund i policyprogram för arbete med klimatförändringar och global uppvärmning. Sjöar har endast nyligen inkluderats i globala växthusgodsbudgetar som en källa för växthusgasutsläpp, och de flesta studier av flödeshastigheter genomförs på sjöar &lt;10 km2, vilka endast utgör ungefär hälften av den globala sjöarealen –vilket leder till att data om växthusgasflöden från stora sjöar saknas. CO2och CH4 är de mest potenta växthusgaserna, och sjöar hyser produktionsprocesser samt tar emot dessa gaser från kringliggande miljöer. Denna studie nyttjade en kammarmetod med CO2-sensorer för att studera CH4och CO2-flödeshastigheter från tre stora svenska sjöar. Detta gjordes dels genom att ankra kammare på grunt djup, och dels genom att låta kammare driva passivt på öppet vatten. Provtagningen genomfördes under två perioder sommaren 2019, slutet av juni-början av juli och augusti. För CH4 hittades rumslig skillnad mellan djupa och grunda transekter i sjöar, men ingen tidsmässig skillnad hittades mellan studieperioder. Skillnader mellan sjöar i de djupa och grunda kammargrupperna hittades. Ett möjligt fall av metanbubblor från djupt vatten registrerades, liksom en korrelation mellan CH4-flödeshastighet och vattentemperatur. För CO2 hittades ingen skillnad mellan djupa och grunda kammare eller mätperioder. En skillnad i den djupa kammargruppen hittades mellan två av sjöarna, trots att alla tre var av olika storlek, djup och trofiklass. Studiens resultat indikerar att koncentrationer av CO2 i vatten var nära mättnad med atmosfären under studieperioderna. Ingen korrelation mellan CO2-flödeshastighet och vattentemperatur observerades. Oväntade småskaliga variabilitetsmönster i CO2-flöde observerades medan kamrar drev passivt. Medan vissa observerade mönster för de två gaserna kan förklaras av tidigare kunskap, kan andra av våra observationer inte förklaras av tidigare litteratur, och detta tydliggör behovet av fortsatt forskning på växthusgasflöden från stora sjöar. / <p>We also thank the METLAKE project funded by the European Research Council (ERC; grant agreement No 725546).</p> / METLAKE (ERC; grant agreement No 725546)

Detta examensarbete har utförts på uppdrag av Terco. Tercos PST 2220Transmission Line and Distribution Module fungerar som en fysisk modellav ett verkligt transmissions- eller distributionsnät där fem olika typer av nätmed avseende på längd, spänningsnivå och skenbar effekt är möjliga. Idagfinns ett behov av en modell där användaren kan ställa in dessa parametrarså att modellen mer precist kan spegla vilka egenskaper det specifika nätethar. Här undersöks hur längden och dess inverkan på en ledning kan varierasi en modell.En presentation av hur transmissions- och distributionsnät fungerar ochbeskrivs teoretiskt lägger grunden till den modell och de två approximationersom kan beskriva ett helt näts egenskaper.Då R, L och C komponenterna behöver kunna varieras för att fysisktkunna realisera denna teoretiska modell undersöks vilka metoder som dettakan genomföras på. För detta undersöks två tillvägagångssätt, kaskadkopp-lad pi-modell och variabel aktiv-passiv reaktans.Flera aspekter som utrymme, kostnad och variabilitet gör att varia-bel aktiv-passiv reaktans är att föredra. Dess funktion som en varierbarspänningskälla, uppbyggd av switchar styrda med reglerteknik och puls-breddsmodulering gör att komponenterna R, L och C och dess egenskaperoch inverkan på en transmissionslinje kan åstadkommas. Resultatet är attde nödvändiga R,L,C komponenterna går att variera i storlek för att kunnaingå i en varierbar transmissionsledningsmodell.Resultatet och målen säkerställs med simuleringar där variabel aktiv-passiv reaktans visas kunna vidareutvecklas och praktiskt testas för att mo-dellera transmissions- och distributionsnät med olika längd. Nyckelord. Variabilitet, Inverterare, Impedans, DC-AC, Pulsbreddsmodu-lering, Övertoner, Transmissionsledning, Spänningsfall, Reaktiv effekt. / This diploma work has been carried out on behalf of Terco. TercosPST 2220 Transmission Line and Distribution Module works as a physicalmodel of a real transmission and distribution grid where five different typesof networks based on length, voltage and apparent effect are available. Thereis today a need of a model where the user self can adjust these parameters sothat the model more precisely can reflect the characteristics that the specificgrid has. Here it’s investigated how the length and its impact on a line canbe varied in a model.A presentation of how the transmission and distribution grid works andare described theoretically provides the basics for the different models thatcan describe a whole network and its properties.Since the R, L and C components needs to be able to be varied to be ableto physically realize this theoretical model, the different methods that thiscan be realized through are investigated. Two approaches are investigated,the cascaded pi-model and variable active-passive reactance (VAPAR).A number of aspects like space, cost and variability makes the variableactive-passive reactance the most suited solution. Its function as a variablevoltage source, made out of an four switches, operated with control techno-logy and pulse width modulation, makes it possible to imitate R, L and Csproperties and effect on a transmission line. The result is that the necessaryR,L,C components are made adjustable in order to be incorporated in aadjustable transmission lin model.The result and the goal are verified with simulations where variableactive-passive reactance is proved able for further development and practicaltests to model transmission and distribution lines with different length. Keywords. Variability, Inverter, Impedance, DC-AC, Pulse width modula-tion, Harmonics, H-bridge, Transmission line, Voltage drop, Reactive effect.

Water constraints for humans and nature are gaining more and more public attention as a critical environmental dilemma that needs to be addressed. When aquifers and rivers are running dry, the debate refers to an ongoing “world water crisis”. This thesis focuses on the water and agricultural production complexity in a global, regional and local perspective during different phases of development. It addresses the river basin closing process in light of consumptive water use changes, land use alterations, past and future food production in waterscarce developing countries in general, and a south Indian case study basin in particular, the Bhavani basin in Tamil Nadu. The study focuses on early phases of global agricultural development and addresses consumptive use and river depletion in response to land use change and irrigation expansion. It shows that focus must be shifted from a water use to a consumptive water use notion that considers both green and blue water resources. The Bhavani basin development trajectory reveals a dynamic interplay between land and water resources and different socio-political groups during the “green revolution” period. The present system has emerged as a step-by-step adaptation in response to hydro-climatic variability, human demands and infrastructure constraints. The study reveals three kinds of basin closure: allocation closure; hydrological closure; and perception wise closure. Many concerted actions on multiple scales have contributed to an increasing water use complexity even after closure. The study shows the extent to which natural variability hides creeping changes, and that the “average year” is a deceptive basis for water allocation planning. Future consumptive water requirements to feed growing populations in the developing world is analysed with a back-casting country-based approach. The study shows a doubling of water requirements by 2050 and how the challenge can be halved by increased water productivity. Since blue water accessibility for irrigation clearly will be insufficient, additional green water has to be acquired by horizontal agricultural expansion into other terrestrial ecosystems. The task will be substantial and increase the importance of global food trade. / Vattenbrist för människor och ekosystem är en mer och mer uppmärksammad miljöfråga. Sjunkande grundvattennivåer och uttorkade floder gör att många talar om en ”global vattenkris”. Denna avhandling fokuserar på de komplexa sambanden mellan vatten och jordbruksproduktion utifrån ett globalt, regionalt och lokalt perspektiv under olika utvecklingsfaser under fyra sekler. Den redogör för hur avrinningsområden överintecknas och slutligen ”stängs” för ytterligare vattenutvinning. Effekterna av ökad vattenutvinning i relation till historisk och framtida matproduktion analyseras generellt i utvecklingsländer med vattenbrist, och i detalj i en fallstudie i Bhavani avrinningsområde i Tamil Nadu i södra Indien. Studien visar för den tidiga jordbruksutvecklingen på global nivå hur förändrad markanvändning och bevattningsexpansion leder till förändrad balans mellan evapotranspiration och avrinning, med uttorkning av vattendrag som följd. Den visar vidare vikten av ett paradigmskifte där fokus flyttas från vattenanvändning till ”konsumerande” vattenanvändning, och som inkluderar både grönvatten- och blåvattenresurser. Analysen av Bhavaniområdets utvecklingskurva under det senaste seklets jordbruksutveckling visar på ett dynamiskt växelspel mellan land- och vattenresurser och mellan olika samhällsgrupper. Den nuvarande vattenanvändningssituationen har stegvis växt fram som en respons på hydroklimatisk variabilitet, människors behov och infrastrukturbegränsningar. Studien påvisar att ett avrinningsområde kan ses som ”stängt” på tre skilda sätt: när flödet är överintecknat, när utflödet sinar, och när vattenanvändare upplever att behoven överstiger tillgången. Även efter ”stängning” har etablering och intensifiering av vattenutvinning fortsatt och resulterat i ett alltmer komplext och sammanflätat vattenanvändningsmönster. Studien visar vidare hur hög hydroklimatisk variabilitet, dels gör att ”genomsnittlig vattentillgång” är förledande vid planering av vattenfördelning i ett avrinningsområde, och dels döljer smygande kumulativa effekter av ökad vattenutvinning. Slutligen anlyseras ländervis framtida vattenbehov för att möta matbehovet i världens utvecklingsländer, vilket visar på en fördubbling fram till 2050. Tack vare ökad vattenproduktivitet kan behovet emellertid halveras. Endast en bråkdel av det resterande behovet kan mötas genom ökad bevattning, dvs. med mera blåvatten. En stor del av vattenbehovet måste istället täckas med mera grönvatten via uppodling av andra terrestra ekosystem. Uppgiften innebär en betydande utmaning och global handel med jordbruksprodukter kommer att öka avsevärt i betydelse.

Over the past decades, evidence show that the anthropogenetic greenhouse gases (GHG) emissions of carbon dioxide (CO₂) and methane (CH₄) are the main drivers behind global warming and are becoming stronger. Globally, hydropower is among the main sources of renewable energy and the popular notion that hydropower electricity is carbon neutral has been under debate as evidence from measurements in different regions of the globe show significant and highly variable carbon emissions from hydropower reservoirs. But these global estimates are still highly uncertain since they are restricted to a few locations in the south of Europe, North America, and South America, and lack both the temporal and spatial variability in addition to some of the flux pathways (often downstream emission and degassing). This study assesses the CH4 and CO₂ emissions from reservoirs associated to three small hydropower stations in the south of Sweden and aims to understand potential spatial and temporal variability in the temperate region. The study performed flux measurements of CH4 and CO₂, an analysis of CH4 and DIC concentration in the water, and a depth profile of temperature, DO, CH4 and DIC at the hydropower station’s reservoirs. In summation this study finds significant CH4 and DIC concentrations, as well as CH4 and CO₂emissions from the studied reservoirs. The findings of this study underline the notion that hydropower might be a `blind spot` in the Swedish GHG budget report, and if so, the carbon emissions from hydropower electricity need to be re-evaluated.