Förbättring av kväveretentionsprocesser i sjöar i HYPE-modellen
Hur stor den naturliga kväveavskiljningen är från utsläpp av kväve tills att utsläppet når havet, är väldigt svårt att mäta. Den procentuella avskiljningen, skillnaden mellan brutto- och nettobelastning även kallad retention, skattas därför ofta med vattenkvalitetsmodeller som försöker beskriva de naturliga processer som sker. Beräkningsmodellerna är en förenklad beskrivning av verkligheten och ett hjälpmedel för att få en överblick över t.ex. närsaltsbelastning och retention i ett område.I svenska vatten, sker kväverening främst i sjöar, genom denitrifikation, dvs omvandling av oorganiskt kväve i form av nitrat till kvävgas och permanent sedimentering av föreningar som innehåller oorganiska och organiska kväve. Därför är det viktigt att beskriva processer i sjöar adekvat om trovärdiga modeller för att förutsäga flöden av kväve ska utvecklas och användas.Målet med projektet har varit att förbättra resultatet för beräkning av kväveavskiljning i sjöar för storskalig modellering med S-HYPE främst med avseende på denitrifikation men också i djupare sjöar där modellen idag överskattar kväveavskiljningen. Avsikten har varit att genom dessa förbättringar succesivt kunna minska mängden lokala korrigeringstermer och på så sätt öka förtroendet för modellen, särskilt i områden utan mätningar (Predictions in Ungauged Basins).Först gjordes en litteraturstudie av mer komplexa sjömodeller. Resultatet från litteraturstudien ledde till att en ny ekvation av denitrifikation med ett justerat koncentrationsförhållande samt en ny temperaturekvation i sjöar. I tillägg till det har en begränsning för denitrifikation i djupa sjöar införts.Med S-HYPE som testbänk har ett antal specifika områden med stora avvikelser i beräkningsresultat jämfört med mätdata studerats. Orsaker till avvikelser har undersökts med avsikt att finna bättre beskrivande processer för den generella modellen. Förutom de utvalda sjöarna Vombsjön, Unden och Vänern för vilka beräkningar av kvävekoncentrationer i den nuvarande S-HYPE är problematiska i den generella modellen har hela Motala Ströms avrinningsområde använts i modellutvecklingen. Modellförändringarna har validerats mot mätningar.Efter att ny ekvation av denitrifikation implementerats, simulerades hela Sveriges avrinning med S-HYPE med den nya processbeskrivningen. Resultaten kan sammanfattas främst inom två områden. Det första är att resultatet, jämfört med mätningar, tyder på att ny beskrivning leder till förbättringar i beskrivning av denitrifikationen. För främst södra Sverige med högre belastning av oorganiskt kväve, till följd av mycket jordbruksmark, har en ökad inomårsvariation av denitrifikationen lett till ett bättre beräkningsresultat. För det andra avslöjas några problem i beskrivning av markprocesser och där lösningen i ett första steg inte främst ligger i ytterligare förfinade sjöprocesser i HYPE.Nationellt har de nya ekvationerna lett till att det oorganiska kvävet delvis underskattas istället för som tidigare då det överskattades. En förklaring till att kvävet underskattas kan vara att markläckaget av kväve är för lågt. Det vill säga att modellens markretention är för hög. Med denitrifikationen som beskrivs inom det här projektet blir framför allt vinternivåerna för låga. I den ursprungliga beräkningen med S-HYPE har man valt att minska denitrifikationen kraftigt för att inte hamna för lågt vintertid. Därmed blir beräknade sommarkoncentrationer för höga i den gamla modellberäkningen.