Browning of boreal freshwaters due to an increased export of terrestrial dissolved organic carbon (DOC) has been observed for some decennia. Drivers include recovery from acid deposition and changing climate and land cover. Lake Mälaren provides the Swedish capital Stockholm with drinking water and an increased future browning of the lake could demand more treatment to produce acceptable drinking water. Knowledge of what can be expected in a changing climate is therefore needed. The aim of this study was to evaluate; (1) The performance of the GWLF model simulations of hydrology and DOC export for 13 catchments draining into the Galten and Ekoln basins in lake Mälaren; (2) How simulated DOC export from the 13 catchments would change in response to climate scenarios RCP2.6, 6.0 and 8.5; and (3) If climate change impact on DOC export to lake Mälaren potentially will demand more treatment of the lake water in the future to produce acceptable drinking water to the Stockholm area. All data used were open access and include temperature, precipitation, discharge, total organic carbon (TOC) and water colour, land cover and soil types. In comparison to other studies, good model performance was found when simulating daily streamflow, baseflow, surface runoff, daily DOC loads and monthly DOC loads. Model simulations of DOC concentrations were less certain, but for some catchments similar results were obtained as in other studies. Increased air temperature resulted in higher simulated soil temperatures and a longer growing season. An increase in both annual precipitation and evapotranspiration resulted in only slight increase in simulated annual streamflow. There were, however, large seasonal impacts on streamflow with higher winter flows and lower spring flood. Annual DOC loads increased, mainly due to increased DOC concentrations over the whole year, as the annual streamflow did not change greatly. Increased winter streamflow and DOC concentrations resulted in large increases in DOC loads. The impact was larger for the higher emission scenarios. DOC loading to Galten and Ekoln increased in all future scenarios during winter, with a likely impact on DOC concentrations in the eastern basins as well. Increased loads to Ekoln are likely to impact the drinking water production of Stockholm more direct than the increases in Galten, as the Ekoln water has a shorter transit time to the drinking water withdrawals. The GWLF model shows much promise in predicting DOC concentrations and loads to lake Mälaren in a changing climate. To estimate the effects of DOC export to lake Mälaren on future drinking water production, further work also needs to be done on in-lake transport and processes. / Sjöar och vattendrag på nordliga breddgrader har under flera decennier blivit allt brunare. Orsaken är att löst organiskt kol, Dissolved Organic Carbon (DOC), som bland annat utgörs av humusämnen, transporteras till ytvatten från omkringliggande mark. De vanligaste förklaringarna till detta är en återhämtning från tidigare försurning orsakad av sulfatdeposition, klimatförändringar och en ändrad markanvändning. Mälaren är den primära dricksvattenkällan för Stockholm och om vattnet fortsätter bli brunare kan det innebära att reningsprocessen behöver ändras för att undvika produktion av hälsofarliga biprodukter i dricksvattnet. Det är därför viktigt att ta reda på hur ett ändrat klimat kan påverka export av DOC till Mälaren. Målet med den här studien var att undersöka tre frågor kopplade till framtida DOC i Mälaren. Den första var hur väl GWLF-modellen kunde användas på 13 avrinningsområden i Mälaren. Modellen simulerar vattnets väg från nederbörd till vattendrag samt hur DOC bryts ned och transporteras ut från marken. Den andra frågan var hur simulerad nedbrytning och export av DOC skulle påverkas av tre olika klimatscenarion, Representative Concentration Pathways (RCP), som baseras på tre olika nivåer av utsläpp av växthusgaser. Dessa var RCP2.6, 6.0 och 8.5, där högre nivåer av utsläpp av växthusgaser är kopplade till en högre siffra. Den tredje och sista frågan var att utvärdera om klimatförändringar kommer påverka hur mycket DOC som når Mälaren och ifall detta kan väntas påverka framtida dricksvattenproduktion i området. All data som har använts för att genomföra studien har varit så kallad “Öppna data”, som är fritt för alla att ladda ned, från både svenska, europeiska och andra internationella databaser. Data som använts är temperatur, nederbörd, vattenflöde, vattenkemi, vegetationstäcke och jordarter. Modellen visade ett tillfredsställande resultat i att simulera dagligt vattenflöde och både daglig och månatlig DOC-export. Den var mer osäker på att simulera koncentrationerna av DOC, men i flera områden lyckades den prestera liknande som i många andra studier. Alla framtida klimatscenarier visade en ökning av nederbörd, luft- och marktemperatur, avdunstning och antal växtdagar. Det syntes en större påverkan vid högre utsläppscenarion och effekterna ökade för RCP6.0 och 8.5 mot slutet av detta sekel. För RCP2.6 kunde en återhämtning ses mot slutet av seklet på grund av en minskning av utsläpp av växthusgaser. Den högre årsnederbörden resulterade inte i motsvarande ökning i årsvattenflöde på grund av att även avdunstningen ökade. Simuleringen visade en säsongsbunden effekt på DOC-export med en ökning under vintermånaderna men ingen skillnad under sommaren. Koncentrationer av DOC ökade däremot under hela året, dock mer under vintern. Årsexport av DOC från de undersökta avrinningsområdena till de två bassänger i Mälaren som mottar vattnet, Galten och Ekoln, ökade för alla framtida klimatscenarion. Ökningen var ett resultat av ökad vinterexport då det under sommarmånaderna antingen inte fanns någon skillnad eller en liten minskning av DOC-export. Detta påverkar sannolikt även de östra bassängerna där Stockholm tar sitt dricksvatten. Ökad DOC-export till Ekoln skulle troligen påverka Stockholms dricksvattenproduktion mer eftersom bassängerna har ett direkt vattenutbyte. GWLF-modellen som användes här visade potential i att simulera DOC-export till Mälaren i ett ändrat klimat. För att uppskatta framtida påverkan av DOC-export på dricksvattenproduktionen kring Mälaren behöver även processer som sker i sjön undersökas.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:uu-482548 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Lindqvist, Klara |
| Publisher | Uppsala universitet, Institutionen för geovetenskaper |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | Examensarbete vid Institutionen för geovetenskaper, 1650-6553 ; 568 |
Page generated in 0.003 seconds