It is widely accepted that climate variability is a key driver of vegetation productivity. Yet, there are discrepancies on the ideal timescales of climatic events and vegetation response. The work herein attempts to clarify how those variables interact in the region of California. The Standard Precipitation Evapotranspiration Index (SPEI), a drought index, was used as an indicator of interannual climate variability in the region. Vegetation productivity was accounted with Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) or net growth point data. In this study, four parameters were tested: the length of climate events influencing vegetation, the ideal time to be accounted as vegetation response, the start of the growing season, and the lag between climate and vegetation response.  In total, 594 different scenarios were simulated, with 432 considering the correlation between SPEI and NDVI anomalies and the remaining between SPEI and net growth. The findings shows that the Hot Deserts of California have an early start of the drought season, in March or April, with climate events from 6 months prior influencing vegetation greenness for the next 3 months. In those deserts, the direct correlations between SPEI and NDVI have been the highest, of 0.70 (Mojave) and 0.64 (Sonoran), meaning that, in these locations drier periods will decrease vegetation health. Cold Deserts present a later start of the drought season, in May. Vegetation in these regions will have a delayed response to droughts, with scenarios of 1 to 2 months lags between climate events and vegetation response presenting the highest correlations between SPEI and NDVI. Response that is also longer with climatic events influencing the next 9 months of vegetation greenness. When the correlations were significant, Mediterranean California behaved similarly to cold deserts, with a lag between climate and vegetation, and even longer periods of climatic influence on vegetation, of up to 12 months. In colder regions of California, entailing the entire Western Cordillera, Cold Deserts, and some regions of Mediterranean California an inverse relationship between SPEI and NDVI was found. Drier periods early in the season, in March or April will cause vegetation to be greener during the following months. In cold deserts and Mediterranean California, this climate vegetation relationship happened for short climatic events, as only the previous months will have an impact on vegetation for the following three months. The Cordillera was influenced by longer climatic events, of up to three months, and was the location that showed the best inverse correlations between NDVI and SPEI. In these locations, an early snowmelt and higher temperatures, leading to higher evapotranspiration, could explain the increase in greenness of vegetation by drier periods. However, this observation does not hold when considering a larger scale of climatic events. The correlation between SPEI and Net Growth has showed that when longer periods are considered, with climatic events of 12 or 24 months, a decrease in the net growth of plants will happen for the following season. As Californian climate is predicted to become more extreme it is of great importance understanding the possible consequences for vegetation.

Detta projekt genomfördes på uppdrag av Forskningsrådet för miljö, areella näringar och samhällsbyggande, Formas, som en mindre del av en större forskningssammanställning om de hydrologiska effekterna av anlagda och restaurerade våtmarker. Syftet med studien var i första hand att se om det gick att karaktärisera svenska våtmarker anlagda eller restaurerade för hydrologiska syften utifrån fem utvalda faktorer; jordart, marktäcke, topografiskt läge i avrinningsområdet, placering i förhållande till tätort och typ av åtgärd. Studien tittade också på om det fanns data för att undersöka våtmarkers effekt på hydrologin, och i sådana fall om några effekter kunde ses. I ett tidigt skede av projektet skapades en databas i vilken det samlades information om våtmarker anlagda, restaurerade eller planerade för hydrologiska syften. Informationen erhölls från länsstyrelser, kommuner och Naturvårdsverket. Den slutgiltiga databasen innehöll totalt 51 våtmarker med fakta såsom koordinater, areor, anläggningsår och beskrivning av åtgärder. Denna databas tillsammans med kartlager från SGU, Lantmäteriet och SMHI var grunden för de faktoranalyser som gjordes i ArcMap. Resultaten från karaktäriseringen visade att våtmarkerna till stor del var lokaliserade vid underliggande jordarter såsom lera-silt, morän och torv. Vidare förekom våtmarkerna vanligen på områden av åkermark, men även i ganska stor utsträckning på andra marktäcken, såsom skog eller öppen mark. Från analysen av läge i avrinningsområdet konstaterades det att våtmarkerna generellt sett topografiskt låg i lägre terräng i delavrinningsområdet. Våtmarkernas placering i förhållande till tätorter visade på att över hälften av våtmarkerna som analyserades låg inom 2 km från närmaste tätort. I de fall det gick att undersöka förhållandet noggrannare visade det sig att de flesta våtmarkerna låg uppströms tätorten i fråga. För den hydrologiska analysen hittades data för att kunna analysera våtmarkers effekter på vattenflöden och grundvattennivåer i ett fåtal delavrinningsområden. Två anlagda våtmarker med respektive delavrinningsområde ansågs lämpliga för att studera effekten på vattenflöden och tre områden med våtmarker ansågs lämpliga för att undersöka grundvattennivåer. Vad gäller vattenföringen sågs ingen tydlig effekt på flödena som skulle kunna ha orsakats av de anlagda våtmarkerna. Resultatet för grundvattennivåer visade en sänkning av nivåerna sedan våtmarkerna anlades, men en något mindre sänkning i områdena med våtmarker jämfört med referensområdena utan våtmark. Mycket osäkerhet råder dock kring om den mindre sänkningen faktiskt hade med våtmarkerna att göra.

Agriculture in California’s Central Valley is important to the US economy and food supply. High reliance on groundwater (GW) for irrigation has led to GW overdraft. Among the consequences is that the GW level is lowered, increasing the energy requirements and cost of GW extraction. This is assessed in a case study of the Turlock subbasin, as well as a simplified Cost-Benefit Analysis (CBA), in which the profitability of strategies for avoiding groundwater overdraft is compared to Business As Usual (BAU) for the years 2001 and 2050, using a high and low energy cost estimate. Climate projections are applied to the year 2050. An overdraft of 95 million m3 in 2001 is found to lower the GW level by 19.3cm, leading to an increase in energy requirements and cost of GW extraction of 0.320 Wh/m3 and 0.416 cents/m3, respectively. A reduction in production was found to be less profitable than BAU in all cases except for the year 2050, using high cost estimates. Crop replacement was found to be profitable in all cases. The use of desalinated water was found to be unprofitable in all cases. It is concluded that climate change and irrigation costs will have one or more of the following outcomes: decreased production, a shift towards higher $/m3 crops, and/or increased food prices. / Lantbruk I Kaliforniens Central Valley region är viktig för den Amerikanska ekonomin och livsmedelsförsörjningen. Stort beroende av grundvatten till konstbevattning har lett till grundvatten-övertrassering. Bland dess konsekvenser är att grundvatten nivån sjunker, vilket gör det mer energi-krävande och kostsamt att pumpa grundvattnet. Detta analyseras i fallstudiet, Turlock subbasin, där det även utförs en förenklad kostnads-nytto analys, i vilken lönsamheten av strategier för att undvika grundvatten-övertrassering jämförs med Business As Usual (BAU) för åren 2001 och 2050, baserad på en hög och en låg uppskattning av energi kostnader. Året 2050 beräknas inklusive förväntade förändringar i klimatet. En övertrassering på 95 miljoner m3 i 2001 visar sig resultera i att grundvatten nivån sjunker 19,3 cm, vilket ökar energibehovet och kostnaden av att pumpa grundvatten med 0,32 Wh/m3 respektivt 0,416 cents/m3. Att minska produktionen visar sig att endast vara lönsamt i ett fall: år 2050 med höga energi uppskattningar. Att byta grödor visar sig vara lönsamt i alla fall. Att förbruka desalinerat vatten visar sig vara olönsamt i alla fall. Det dras slutsatsen att förändringar i klimatet och kostnader av konstbevattning kommer att leda till en eller fler av följande utfall: förminskad produktion, ett skift mot högre $/m3 grödor, och/eller förhöjda matpriser.

Ammonium-nitrate based explosives (NH4NO3) used within the operations of Kiruna iron ore mine release nitrate (NO3-) into the environment, potentially having adverse effects on local river-systems. One way of reducing NO3- impacts to the environment is through a woodchip denitrifying bioreactor (DBR). Waste rock leachate is collected and passed through the bioreactor, where denitrifying microbial communities reduce NO3- to nitrogen gas (N2) using a carbon energy source. However, the efficiency of the DBR present in Kiruna iron ore mine has declined since the start of its operation leading to lower values of NO3-removal throughout the years.  Denitrification being a temperature dependent process, a heating device was installed to warm up the water prior to the DBR treatment to counterbalance this decrease. The effect of which has been assessed within this thesis. Chemical analyses encompassing NO3-, nitrite (NO2-), ammonium (NH4+), total organic carbon (TOC), phosphorus compounds (tot-P, PO4-P), and bacterial abundance were then investigated along a flowpath in the DBR. Overall, the results have shown that with an increase in temperature prior to the treatment, TOC, tot-P, PO4-P release was improved. Moreover, NO3- removal doubled compared to the previous year. TOC, tot-P and PO4-P are the result of the hydrolysis process, transforming the woodchips in available carbon source and providing nutrients for the bacteria to perform denitrification. Similarly, the bacterial abundance presented a significant increase with temperature. This suggest that both hydrolysis and bacteria growth enhancement with temperature ultimately participated in the improvement of the denitrification reaction. Moreover, a long-lasting effect of temperature on NO3- removal was observed during a following cold period as NO3- removal stayed above 45% after two months without heating. It is suggested that the cost of heating can be reduced by inducing “heat pulse” instead of continuous heating. Adding a heating system prior to treatment represents a promising solution for the future of sustainable mining, particularly for mines located in extreme climates such as Kiruna. / NITREM

Vatten är en viktig resurs för människor och natur. I städer minskar den naturliga infiltrationen till grundvatten och föroreningsmängder i dagvattnet ökar. En teknik för att ta vara på vatten är regnvatteninsamling, där det insamlade vattnet kan ersätta dricksvatten till syften som toalettspolning. Syftet med examensarbetet är att analysera hur Uppsalas framtida utbyggnad av de Sydöstra Stadsdelarna skulle kunna använda regnvatteninsamling för att minska dricksvattenanvändningen och vilka miljöeffekter som tekniken skulle ge på föroreningstransporten till vattendrag i närheten. Teknikens effekt jämfördes även med behovet av spolvatten och energibehovet för dricksvattenproduktionen.  För att beräkna insamlingsytan i stadsdelen kategoriserades alla byggnader utifrån användning och storlek. Nederbördsmängd beräknades med en klimatfaktor för år 2050 med medelvärden från en 10-årsperiod. Förbrukningen av spolvatten baserades på modellerade spillvattenvärden i området och statistik av dygnsförbrukning. Energiförbrukningen av tekniken beräknades med värden från litteratur. En känslighetsanalys utfördes för insamlingsytan och energiförbrukningen för att se variation av resultatet. Föroreningsmängderna modellerades i StormTac för att se effekten av en minskad dagvattenvolym för hela området och enskilda byggnadskategorier. Den potentiella volymen dagvatten som kan samlas in i hela området visades vara 294000 m3 i medel. Resultatet visade en potentiell vattenbesparing på 22 – 42 % med regnvatteninsamling i området, beroende av exploateringsgrad. Byggnadskategorierna Skolor och Centrumbebyggelse visades ge störst vattenbesparing på 68 % och 44 % i medel. Känslighetsanalysen av systemets energiförbrukning visade en besparing på 13 – 64 % jämfört med energin för dricksvattenförbrukning. Modelleringen visade att belastningen av föroreningar på recipienterna skulle minska upp till 27 % med regnvatteninsamling i Sydöstra Stadsdelarna.  Regnvatteninsamling i området skulle innebära vattenbesparing, minskning av föroreningar till recipienterna och potentiell energibesparing beroende på hur tekniken installeras och utformas. Fler undersökningar behövs för att ge förslag på lagringsstorlek och investeringskostnad. / Water is an important resource for nature and humans. Natural infiltration into groundwater is hindered by impervious surfaces in cities. The amount of pollution in stormwater is also increased. Rainwater harvesting is one technique used for water-saving. Collected stormwater can then be used for flushing toilets instead of using drinking water. The purpose of this thesis is to analyze how the future expansion of Uppsala, the district of Sydöstra Stadsdelarna could use rainwater harvesting. How much drinking water could be reduced and how the system could affect the pollution transport to nearby streams are also investigated. The effect of the system was also compared with the water demand for flushing toilets and the energy needed for the production of drinking water.  To calculate the collection area in the district, all buildings were categorized based on use and size. The amount of precipitation was calculated based on averages from 10 years with a climate factor for the year 2050. The water demand for flushing toilets was based on wastewater values modelled for the area and statistics on daily consumption. The energy consumption of the system was calculated based on values from the literature. A sensitivity analysis was performed for the collection area and energy consumption to analyze the variation of the results. StormTac was used to model the systems' effect on pollution levels. This was done both for the entire district and individual building categories. The potential volume of stormwater that could be collected throughout the district was found to be 294,000 m3 which would replace 22 – 42 % of the total water demand for flushing toilets. The categories schools and downtown area were shown to provide the largest savings of water with 68 % respectively 44 % on average. The energy consumption of rainwater harvesting was shown to provide a saving of 13 – 64 % compared to the energy demand for producing drinking water. The StormTac model of the district showed a reduction of up to 27 % in pollution amounts. Rainwater harvesting in Sydöstra Stadsdelarna would contribute to water savings, reduction of pollution to the recipients, and potential energy savings. These would depend on the design and implementation of the system. More research is needed to provide suggestions on storage tank sizes and the costs of the system.

Allteftersom dag- och spillvattenledningarna blir äldre så uppstår skador och defekter som ökar riskenför att vatten läcker in i dessa ledningar. Detta inläckage kan leda till att ledningarnas kapacitetöverskrids med en möjlig bräddning eller översvämning som resultat. Detta examensarbete använde sig av modellering, TV-inspektion, jämförelse av meteorologiska datamot spillvattenavrinning och fältarbete i form av områdesinspektion, okulärbesiktning,ammoniummätning och flödesmätning i spillvattenledning. Med hjälp av dessa moment fastställdesbelastningen på ledningar och pumpstationer, genom att bestämma volym på spillvattenproduktion ochdagvattenbildning i det studerade område i östra Knivsta. Beräkningar visade att utan inläckage var belastningen på spillvattenledningarna långt under denmaximala kapaciteten. Simulering av dagvattenbildningen visade dock att dagvattenledningarnaskapacitet är för liten för 2-, 5- och 10-årsregn. Ur TV-inspektionen framgick att det fanns många defekter på både dag- och spillvattensystemen,vilket kan leda till inläckage. Öppna sprickor kan under kraftig nederbörd innebära en stor extra volymi spillvattenledningen. Under den period som flödesmätaren var i drift beräknades ungefär 2 liter persekund extra vatten ha passerat spillvattenledningarna, genom en jämförelse mellan uppskattaddricksvattenanvändningen och spillvattenflödet i ledningen under denna period. Med resultat som framkommit i detta examensarbete skulle flera ledningar behöva lagas och deledningarna som har störst flöde (både dag- och spillvattenledning) skulle kunna behöva bytas ut tillen större dimension för att minska risken för översvämning. Det inläckage eller den felkoppling somsker är för stor att tolerera och en större felsökning skulle behöva göras för att mer exakt hittaproblemet. / The risk of water leakage into storm water and sewer pipes increases as the pipes age and are damagedor incur defects. This leakage may cause the capacity of pipes to be exceeded, resulting in a possiblesanitary sewer overflow. This thesis combined fieldwork, modeling and TV inspection, with a comparison of meteorologicaldata and waste water runoff to determine the load on the pipes and pumping stations in the studiedarea in eastern Knivsta. The fieldwork was carried out through visual inspection of the area, gatheringof ammonium measurements and flow measurement in waste water pipes. Calculations show that without leakage the loads on the waste water pipes were well below maximumcapacity. Simulation of storm water formation showed however that the capacities of the storm waterpipes were too low for 2 year, 5 year and 10-year rains. TV inspections showed that there were many defects in both storm water and sewer systems, whichcould result in a large leakage into the pipes. Open cracks could add a large volume of water into thepipes during periods of heavy rainfall or snowmelt. During the period of the flow measurements, aflow of additional water of around 2 liters per second has been calculated to enter the waste waterpipes, compared to estimated drinking water usage. The result from this study showed that a lot of pipes need to be repaired and the pipes with highestflow (both storm water and waste water pipes) might need to be replaced to a higher dimension toreduce the flooding risk. The leakage or misconnection that occurs is too big to be tolerated and alarger troubleshooting is needed to find the problem more specific.

When plants and animals die they are decomposed into microscopic particles of organic carbon. In the ground, these carbon particles are dissolved in the soil water and eventually transported to the streamchannel with the flow of the groundwater. Today the quantities of dissolved organic carbon (DOC) have been observed to increase in many lakes and streams around the world, which constitute a threat against the water quality and ecologic environment of these surface waters. The amount of organic carbon that is dissolved and transported in the soil water is mainly controlled by processes related to temperature and hydrology, two factors which vary seasonally. Because of difficulties to sample soil water at temperatures below 0°C studies of DOC transport between soil and water during the winter season are limited. This study therefore conducted a winter sampling of soil water, with the focus on DOC. Samples were collected in March 2014 at sites along three hillslopes, orthogonal to two streams, in a typical Swedish boreal forest northwest of Umeå. The soil water was extracted with the help of suction lysimeters installed at different depths in the soil, and heating equipmentpowered by batteries. The collected samples were analyzed for DOC concentration and absorbance after which the results were grouped together with results from previous sampling campaigns, conducted in the summer and autumn of 2013. Parallel to this, data representing a longer time series (2009 to 2012) at another hillslope was processed. During the summer and autumn an increase in DOC concentration was observed. The increase was assumed to be caused by high production and effective degradation of organic matter in the soil during this warm period. Generally, a decrease in the DOC concentration then followed during the winter season. One possible reason for this decrease could be that the bacterial degradation in the soil continued, during the winter, and transformed the dissolved carbon into CO2 and CH4. Another possibility is that the DOC was flushed into the streams by autumn rain events. The study also found differences concerning the DOC concentration and character in the soil water, as well as the seasonal variation of these parameters, with soil depth and distance from the stream along the hillslope profile. These differences could be correlated to the organic content of the soil, from which the soil water had been extracted.

Verksamheter och industrier som pågått under de senaste århundradena har bidragit till utvecklingen och välståndet idag, men också lämnat tusentals förorenade områden bakom sig. Även om verksamheterna sedan länge avvecklats föreligger en risk att hälso- och miljöskadliga ämnen som använts av dem fortfarande finns kvar i marken. Sveriges länsstyrelser har idag identifierat ca 80 000 områden som är misstänkt eller konstaterat förorenade. Arbetet pågår för att utreda vilka av dem som kan ha skadliga effekter för människors hälsa, naturresurser eller den biologiska mångfalden. Utredningarna görs med hjälp av Naturvårdsverkets metodik för inventering av förorenad mark, förkortat MIFO. Metoden innebär att området som undersöks placeras i en riskklass. Riskklassningen fungerar som ett prioriteringsverktyg över vilka områden man ska börja med när det gäller vidare åtgärder och sanering. Syftet med detta kandidatarbete är att göra en riskbedömning och riskklassning över Küllers handelsträdgård som var verksam i Uppsala från 1930-talet fram till slutet av 1960-talet. Under den verksamma perioden var det vanligt att syntetiskt framställda klororganiska ämnen med särskilt hälso- och miljöfarliga egenskaper användes som bekämpningsmedel. På grund av att många sådana ämnen har långlivade egenskaper, kan skadliga halter av dessa ämnen finnas kvar i marken än idag. Jordprover som insamlades av konsultföretaget WSP Environmental på uppdrag av Länsstyrelsen i Uppsala under 2013 visade att rester av sådana bekämpningsmedel förekom i marken på området. Det aktuella området utgörs idag av bostäder, vilket innebär att människor i hög grad riskerar att exponeras för föroreningarna. Riskbedömningen har baserats på provtagningsresultaten och som grund har Naturvårdsverkets metodik för inventering av förorenad mark använts. På grund av att höga halter av vissa miljö- och hälsoskadliga ämnen påträffades i jordproverna har området placerats i riskklass 2 – stor risk.

India is a country with progressing technical and economical development, but the development is not evenly distributed. Farmers in the Indian rural areas are struggling. There are worries that climate changes could have a negative impact on agriculture. This study was performed in Kancheepuram with support from the non-governmental organization Hand in Hand. The aims of this study were to analyze effects on agriculture due to watershed management in a village and to describe the crop patterns in a village and compare the yield with a village without watershed management. Data was collected by interviewing farmers in the villages Arapedu and Tenpakkam. In Arapedu watershed management was applied and in Tenpakkam it was not. Data collected by Hand in Hand on precipitation, village records, well inventory and maps were analyzed. The water level in the wells increased in most wells between 2007 and 2008, but due to short data series it was not possible to affirm if this was due to the watershed management or increased rainfall in the early months of 2008 compared to 2007. No evidence of change in precipitation in the area was observed. Only precipitation data was analyzed since other climate data was absent. Hand in Hand was working within a broad spectrum in the village. Apart from the watershed project they are working with empowerment of women´s situation, self-help groups, microfinance and against child labor. This study period was too short to confirm effects of watershed management. However this study can be used as a baseline study for future evaluations. Key words: Rainwater harvesting, watershed management, Tamil Nadu

Inför anläggandet av dagbrott utförs vanligtvis hydrogeologiska undersökningar i syfte att beräkna det inläckage som läcker in i dagbrotten från omgivande jord- och berggrundslager. I samband med brytning länshålls sedan dagbrotten kontinuerligt, då grundvatten annars kommer att fylla dagbrotten och omöjliggöra brytning. Ett antal metoder finns att tillgå för att göra dessa beräkningar. Dessa kan vara antingen analytiska eller numeriska. I detta arbete har först en ämnesfördjupning genomförts där etablerade metoder redogörs för. Sedan har inläckaget till fem aktiva dagbrott i norra Sverige beräknats med hjälp av fyra analytiska metoder. Resultaten från dessa metoder har sedan jämförts med den uppmätta länshållningen i dagbrotten, för att bedöma metodernas tillämpbarhet. I ett av dagbrotten gjordes även en utökad jämförelse med resultaten från en numerisk modell. Sammanställningen visade att samtliga metoder ger resultat i samma storleksordning som de uppmätta värdena. Resultaten är dock inte entydiga, utan metoderna gör i vissa dagbrott en överskattning av inläckaget medan de i andra dagbrott placerar sig under det uppmätta. Då resultaten i de flesta fall placerar sig nära den uppmätta länshållningen rekommenderas fortsatt användande av metoderna, med eventuella anpassningar baserade på lokal kännedom om området. Känslighetsanalysen som genomförts på de olika metoderna visar att värdet på den hydrauliska konduktiviteten har stort inflytande på samtliga metoder, vilket framhäver betydelsen av att genomföra noggranna undersökningar på respektive plats för att få fram tillförlitliga värden på denna parameter. / Before the construction of an open pit mine is initialized it is common practice to perform hydrogeological surveys, in order to quantify the inflow of groundwater from surrounding soil and bedrock layers. As expansion of the pits progress, continuous pumping will need to be done, as groundwater will otherwise fill the pits, preventing further mining. Several quantification methods are available for these analyses, which can be either analytical or numerical in their structure. In this study, a review of established methods is performed. Then the inflow to five active mines in northern Sweden are estimated, using four analytical methods. The results from using these methods are then compared to the measured pumping rates in the mines, to evaluate the methods efficiency in estimating the correct withdrawal. One of the mines is also evaluated using a numerical model. All methods approximate the inflow rates to the same order of magnitude as the measured values. However, the same method can in some mines overestimate the inflow while in other mines make an underestimation of it. As they in most cases make an adequate approximation of the inflow, further use of the methods are recommended. Smaller adjustments might be needed based on local knowledge of the modeled area. The sensitivity analysis that was performed show a significant predisposition toward changes in hydraulic conductivity, emphasizing the importance of thorough surveys before parameterization of the models.