Förslag till geotekniskt FoU-program inom klimatområdet

Förslag till geotekniskt FoU-program

inom klimatområdet

Varia 530

Förslag till geotekniskt FoU-program inom klimatområdet

B

R

J

F

L

J

B

L

E

O

K

R

Y

A

-S

ISSN ISRN Projektnummer SGI Dnr SGI

Tel: 013–20 18 04 Fax: 013–20 19 09 E-post: info@swedgeo.se Internet: www.swedgeo.se 1100-6692

SGI-VARIA--03/530--SE 11411

1-0211-0631

INNEHÅLLSFÖRTECKNING

1 Sammanfattning ... 4

2 Bakgrund ... 5

3 Syfte ... 5

4 Klimatförändringar ... 6

4.1 Generella förhållanden ... 6

4.2 Klimatscenario år 2100 ... 6

4.3 Nederbörd över Sverige ... 7

5 Problemställningar och kunskapsbehov ... 8

5.1 Samhällets behov av kunskap ... 8

5.2 Säkert boende... 9

5.3 Transportsystem och urban teknik ... 10

5.4 Strandnära områden ... 12

5.5 Föroreningar i mark ... 13

6 Förslag till fou-program ... 15

6.1 Struktur för FoU-insatser ... 15

6.2 Genomförande ... 16

6.3 Finansiering ... 17

7 Fortsatt arbete ... 17

8 Litteratur ... 18

Bilaga 1 Förslag till projekt ... 20

Bilaga 2 Nederbörd över Sverige ... 25

1 SAMMANFATTNING

Klimatfrågorna är en del av de nationella miljömålen och är ett prioriterat insatsområde för statlig verksamhet. SGI har som ansvarigt sektorsorgan inom det geotekniska områ- det tagit initiativ till att klargöra kunskapsbehovet när det gäller geotekniska konsekven- ser till följd av klimatförändringar.

Syftet med detta projekt har varit att ta fram ett förslag till program för institutets FoU- insatser på klimatområdet genom att identifiera insatsområden och utarbeta idéer till projekt. I projektet ingår också att identifiera andra FoU-miljöer som har erforderlig kompletterande kompetens för framtida samverkan.

De scenarier som presenterats för framtida klimatförändringar kan komma att leda till stora effekter för svensk naturmiljö och samhällets olika delar, särskilt teknisk infra- struktur. Förändrade temperaturer, nederbördsmängder och vindförhållanden påverkar bl.a. yt- och grundvattennivåer, marktemperaturer och det biologiska livet i mark och vatten.

Geotekniskt relaterade problemställningar och kunskapsbehov har beskrivits för fyra olika samhällssektorer/delområden, nämligen Säkert boende, Transportsystem och ur- ban teknik, Strandnära områden respektive Förorenad mark. Med utgångspunkt från dessa har föreslagits ett FoU-program för institutets verksamhet.

FoU-programmet inom klimatområdet föreslås ha anknytning till för SGI centrala om- råden och kopplas till relevanta delar av FoU-planer. Arbetet genomförs i två delområ- den, Baskunskap och Tillämpad kunskap. Baskunskap omfattar grundvattnets och portryckens förändringar liksom redox-förhållanden till följd av klimatförändringarna och de förutsättningar och lasteffekter som detta ger för olika konstruktioner eller verk- samheter. Tillämpad kunskap handlar om hur klimatförändringar hanteras i olika delar av samhället inom de fyra ovan angivna områdena. I bilaga ges förslag till projektidéer för Baskunskap och Tillämpad kunskap.

Förslag till geotekniskt FoU-program inom klimatområdet

2 BAKGRUND

SGI har som ansvarigt sektorsorgan inom det geotekniska området tagit initiativ till att klargöra kunskapsbehovet när det gäller geotekniska konsekvenser till följd av klimat- förändringar. Behovet av en sådan sammanställning har också understrukits i samtal med miljödepartementet, forskningsfinansiärer och forskare.

Klimatfrågorna är en del av de nationella miljömålen och är ett prioriterat insatsområde för statlig verksamhet. Naturvårdsverket har ett överordnat ansvar för detta miljömål.

Det finns ett stort behov av FoU för att lösa klimatproblemen och nå miljömålet. For- mas har ansvar för att samordna den statliga klimatforskningen och ett förslag till FoU- insatser har presenterats under 2002. Mistra har deltagit i detta arbete men har dessutom ett eget FoU-program inom klimatområdet. Klimatfrågorna är globala och gränsöver- skridande och ingår som en prioriterad del i EU:s sjätte ramprogram.

Institutet har etablerat ett nätverk inom klimatområdet, bl.a. genom den tvärvetenskapli- ga workshop som institutet genomförde i februari 2001 med ett antal forskare, myndig- heter och andra avnämare. Flera kontakter har etablerats i andra sammanhang, t.ex. vid Transportforum och Svenskt Miljöforum 2002 och det nybildade nätverket Nationellt centrum för älvskadeteknik (NÄC).

I rapporten ”Geotekniska konsekvenser av klimatförändringar. Statusrapport och kun- skapsbehov” (SGI Varia 507) redovisas problemställningar, kunskapsläget och behov av FoU när det gäller geotekniska konsekvenser av klimatförändringar. I föreliggande rap- port redovisas en fördjupning av denna utredning och ges förslag till inriktning av SGI:s arbete.

3 SYFTE

Syftet med projektet har varit att ta fram ett förslag till program för institutets FoU- insatser på klimatområdet genom att identifiera insatsområden och utarbeta idéer till projekt. I projektet ingår också att identifiera andra FoU-miljöer som har erforderlig kompletterande kompetens för framtida samverkan.

4 KLIMATFÖRÄNDRINGAR 4.1 Generella förhållanden

Sammanfattningsvis kan konstateras att nuvarande klimat och väderförhållanden - och i än större utsträckning framtida klimatförändringar - kan ge stora effekter för svensk naturmiljö och samhällets olika delar, särskilt teknisk infrastruktur. Klimatförändringar studeras i globala och regionala klimatmodeller och där scenarier för svenska förhållan- den redovisats inom forskningsprojektet Sweclim vid SMHI.

I klimatmodellerna beaktas bl.a. fysikaliska processer i atmosfären, vid markytan, i marken och i hav, sjöar och andra vattendrag. De scenarier som beskrivs beror av ett stort antal faktorer med stor framtida osäkerhet. Detta inneär att scenarierna behäftas med relativt stor osäkerhet och därför framförallt bör användas som underlag för att förebygga och planera för eventuella konsekvenser i samhället.

De senaste årens naturkatastrofer kan rymmas inom den naturliga variabiliteten. Krafti- ga stormar kan idag förekomma av helt naturliga orsaker, de behöver således inte vara kopplade till en klimatändring.

Man kan idag inte ange hur de framtida oväder, t.ex. tropiska stormar eller våra egna

"lågtrycksstormar" kommer att se ut. Det finns vissa indikationer att den maximala styr- kan hos olika oväder skulle kunna bli något större. En viktig förutsättning för att tropis- ka oväder kan uppstå är en varm havsvattenyta som kan bli en följd av den förstärkta växthuseffekten. Men även om ett varmare klimat skulle kunna ge kraftigare tropiska oväder och djupare lågtryck i Europa, kan regionala ändringar i atmosfärcirkulationen eller i naturliga variabilitetsmönster minska stormfrekvensen. Dessutom är de globala klimatmodellerna som använts för att beräkna klimatscenarier alltför storskaliga för att realistiskt återspegla enstaka stormar. Regionala modeller, med väsentligt bättre upplös- ning, behövs för att realistiskt återge stormar och andra extrema väderhändelser.

4.2 Klimatscenario år 2100

Sweclims klimatscenarier på 100 års sikt indikerar att det nordiska klimatet har en större känslighet än det genomsnittliga globala klimatet. Följande scenarier kan förväntas i Sverige kring år 2100:

Förändring av medeltemperaturen

Ökning av sommarmedeltemperatur (2-3 °C), vintermedeltemperatur (4-5 °C) och årsmedeltemperatur (4 °C) med en något högre ändring i de norra än i de södra de- larna.

Ökning, i medeltal, av årets högsta och lägsta temperaturer över landet (2-4 °C).

Förändringar av nederbörd

Förändringar över landet av årsmedelnederbörd (ökning 0-30 %).

Förändringar över landet av högsta dygnsnederbörd, ökar över hela landet (15-20

%).

Förändringar över landet av skillnaden mellan årsmedelnederbörd och årmedelav- dunstning (ökning 0-60 %).

De ökade nederbördsmängderna kommer att falla under vintern medan förändringarna under sommaren är små.

Förändringar av vindhastighet

Förändring av årsmedelvindshastigheten med några procentenheter.

Ingen förändring av stormfrekvens.

Förändringar av snö- och istäcke

Mer instabila vintrar med kortare snösäsong.

Havsisar lägger sig senare under hösten, blir tunnare och smälter tidigare på vå- ren.

4.3 Nederbörd över Sverige

Förändringar av nederbörden kan ha stor inverkan på vatten i marken, som i sin tur har betydelse för de geotekniska förhållandena. En fördjupad beskrivning av nederbördsför- hållandena redovisas i Bilaga 2.

5 PROBLEMSTÄLLNINGAR OCH KUNSKAPSBEHOV 5.1 Samhällets behov av kunskap

Samhällets behov av ny kunskap för att förebygga och mildra skadliga konsekvenser av klimatförändringar diskuterades i SGI Varia 507. Ur ett såväl globalt som nationellt perspektiv uppkommer klimatorienterade frågeställningar där geotekniska frågor är en del i ett större sammanhang. Här finns frågor som kan besvaras genom successiv anpassning till långsiktiga förändringar av klimatet och vidareutveckling av dagens kun- skaper. Men det är också viktigt att identifiera de frågor som är mer genomgripande och som utgår från helt andra scenarier som kan uppstå vid klimatförändringar. Exempel på sådana frågor är hur naturolyckor kan förebyggas, hur urbana områden skall anpassas, hur föroreningar i mark påverkas och hur transportsystemets sårbarhet kan minskas.

Huvuddelen av klimatfrågorna med koppling till mark och vatten har betydelse för of- fentliga verksamheter som myndigheter, kommuner, länsstyrelser, räddningstjänst etc.

men även för kraftföretag, näringslivet och försäkringsbranschen. En utvidgad dialog och samarbete mellan olika discipliner är nödvändig för att få en samlad bild och ett effektivt angreppssätt för olika samhällssektorer. Detta gör att slutanvändarna måste medverka i att klargöra problemställningar och bidra till lösningen. Detta har särskild betydelse på det lokal planet, där kommuner och medborgarna är nyckelaktörer.

Det finns också problemställningar i samhället som utgår från specifika verksamheter och där klimatförändringarna kan accentuera ”normala” och löpande frågor och i vissa fall ge andra förutsättningar än tidigare, dvs. problemorienterade frågor. Här ingår frågor om naturolyckor, miljöpåverkan, teknisk försörjning, byggnader och anläggning- ar samt samhällsplanering. Slutanvändarna här är myndigheter, kommuner och närings- livet.

I SGI Varia 507 prioriterades sex områden där det finns behov av ny kunskap. För re- spektive område redovisades problemställning, för vilka kategorier problemen är rele- vanta samt viktiga kunskaps- och FoU-behov. Följande områden identifierades:

• Hur påverkas relationen människa/samhälle av en klimatförändring?

• Hur förebygga naturolyckor till följd av kort- och långsiktiga klimatförändringar?

• Hur skydda urbana områden från konsekvenserna av extrema vädersituationer?

• Hur skydda strandnära områden mot översvämningar och erosion?

• Vilka risker innebär klimatförändringen för spridningen av föroreningar i mark?

• Hur minska transportsystemens sårbarhet?

Med utgångspunkt från dessa områden har diskuterats möjliga konsekvenser inom olika samhällssektorer/områden till följd av olika meteorologiska effekter av klimatföränd- ringar, jfr Tabell 1. Det bör poängteras att detta är tänkbara konsekvenser men att någon värdering av hur allvarliga dessa kan vara inte gjorts i denna studie.

Tabell 1. Potentiella geotekniska förändringar och konsekvenser av klimatföränd- ringar inom olika samhällssektorer/områden

Säkert boende Transportsystem, urban teknik

Strandnära områ- den

Förorenad mark Häftiga regn Stabilitet*, över-

svämning, ur- spolning

Stabilitet*, försäm- rad framkomlighet, olyckor, funktions- störning

Stabilitet*, försäm- rad tillgänglighet, säkerhet kajer och dammar

Urlakning, sprid- ning av förorening- ar, urlakning depo- nier

Grundvat- tennivå och portryck

Stabilitet*, sätt- ning, hävning, bärförmåga, drä- nering

Stabilitet*, bärför- måga, sättning

Stabilitet* Radonspridning, föroreningssprid- ning, urlakning Vattenstånd

i hav, sjöar, vattendrag

Stabilitet*, bär- förmåga, över- svämning

Stabilitet*, fram- komlighet, damm- säkerhet

Stabilitet*, tillgäng- lighet, säkerhet hamnkonstruktioner

Föroreningssprid- ning

Vind och vågor

--- Framkomlighet,

säkerhet master, broar etc.

Stabilitet*, över- svämning, tillgäng- lighet, säkerhet hamnkonstruktioner

Spridning av luft- burna föroreningar

Temperatur Torrskorpebild- ning, sättning, tjälskador

Färre frys/tinings- cykler, sättning, tjälskador

Säkerhet hamnkon- struktioner

Föroreningssprid- ning, urlakning

*Med stabilitet menas: ras, skred, erosion och slamströmmar

Konsekvenserna inom de olika delområdena och behovet av kunskap utvecklas närmare nedan.

5.2 Säkert boende

Delområdet behandlar fysisk planering, bostäder och andra byggnader.

Häftiga regn

Stora regnmängder under kort tid inträffar redan idag mer ofta än tidigare. Häftiga regn kan leda till erosion, skred, ras och slamströmmar. Med rätt kunskap och medvetenhet om riskerna kan konsekvenserna dock mildras. Det handlar främst om att täcka ero- sionskänslig jord, reducera flödeshastigheter, att korrekt omhänderta regnvatten och genomföra underhållsåtgärder. Kunskapen och medvetenheten bland aktörer i bygg- branschen behöver höjas.

Befintliga kunskaper om vilka problem som kan uppstå och hur man kan förebygga skador behöver förmedlas till bl.a. konsulter, entreprenörer, kommuner, länsstyrelser och andra problemägare. Dessutom bör ny kunskap tas fram för att förebygga framtida skador. Metoder för att beräkna dimensionerande värden på regnens varaktighet, inten- sitet och mängd bör tas fram.

Grundvattennivå och portryck

Klimatscenarier tyder på en höjning av grundvattenytan i stora delar av Sverige. Even- tuellt kan de sydöstra delarna av Sverige få lägre nivåer under delar av året.

Detta kan ge problem för bebyggelse med bl.a. skred, ras, erosion, slamströmmar, vat- teninträngning i källare, upptryck mot vattentäta konstruktioner, mindre bärförmåga, vattensjuka områden och otillräckligt dimensionerade dräneringssystem. Dessa förhål- landen bör beaktas både i fysisk planering och för befintlig bebyggelse.

Vattenstånd

Klimatförändringarna förutspås ge ett förhöjda vattennivåer i havet längs Sveriges väst- kust med upp till 0,5-1 meter och en högre vattenföring i landets norra delar. Dessutom är en viss ökning av medelvinden att vänta.

Dessa förändringar kan innebära en ökad risk för översvämning, skred, ras och erosion.

Risken ökar som en direkt följd av det högre vattenståndet men även på grund av ett högre vattenstånd kan orsaka högre grundvattenyta och ökat portryck.

Temperatur

En förväntad höjning av medeltemperaturen med cirka 4°C kan, förutom de effekter som en ökad temperatur har på avsmältning av polarisarna, medföra en uttorkning av markytan, en annan typ av vegetation, en höjning av trädgränsen, ett varmare vatten i sjöar och åar, mindre tjäle, avsmältning av landisarna i fjällen m.m.

När det gäller geotekniska konsekvenser kan detta ge problem med bland annat skred, ras, erosion, slamströmmar i fjällterräng (påverkar exempelvis skidanläggningar), sänk- ning av grundvattenytan (kan ge sättningar och tillväxt av torrskorpa).

Fukt- och mögelskador

Inom de delar av landet där nederbörden ökar markfuktigheten kan ökade problem för- väntas med fukt och mögel i byggnader och konstruktioner knutna till de tekniska sy- stemen.

5.3 Transportsystem och urban teknik Släntstabilitet och bärighet

Slänters stabilitet längs gator och vägar har stor betydelse för människors säkerhet.

Tekniska system, exempelvis VA-, dagvatten-, gas- och kraftledningar samt kraftverks- dammar kan skadas av skred, ras, slamströmmar och bärighetsbrott. Även frekvensen på och varaktigheten för funktionsstörningar kan öka.

Ett förändrat klimat med ökad nederbörd kan leda till försämrad släntstabilitet eller bä- righet. Förutom av släntens höjd och lutning styrs stabilitetsförhållandena i en slänt av jordlagrens hållfasthetsegenskaper samt av vattennivån i ett eventuellt vattendrag ne- danför slänten. Vattnet fungerar som stabiliserande motvikt mot slänten samtidigt som ökad vattenströmning ökar erosionen i vattendraget som leder till minskad motvikt.

Ökad ytavrinning kan medföra slamströmmar längs slänter och raviner. Särskilt i urbana områden och längs transportleder kan detta ge oacceptabla konsekvenser för transport- leder och tekniska system. Höjd grundvattennivå kan också ge upphov till lägre bärighet

Dimensionering av befintliga konstruktioners stabilitet och bärighet är baserade på da- gens klimatförhållanden med tillhörande grundvatten- och avrinningsförhållanden.

Ökad nederbörd ger ökad grundvattenbildning (och därmed ökande portryck) samt i medeltal högre vattennivåer och ökad strömning i vattendragen. Ökad medeltemperatur ökar å andra sidan avdunstningen som kan leda till motsatta följder. Ökade portryck och ökad erosion kan försämra stabilitetsförhållandena och klimatförändringarna bör därför föranleda översyn av såväl äldre som nyare stabilitetsutredningar som utförts för teknis- ka system och transportleder.

Ovanför grundvattenytan finns vanligen jordlager som inte är vattenmättade. Detta in- nebär att jordens porer inte bara innehåller vatten utan också luftbubblor. Ytspänningen runt dessa luftbubblor ger upphov till en sammandragande kraft mellan jordpartiklarna.

Denna sammandragande kraft ökar i sin tur friktionskraften mellan jordpartiklarna.

Detta bidrar positivt till jordens hållfasthet, och denna effekt brukar benämnas ”falsk kohesion”. Om grundvattennivån höjs på grund av ökad nederbörd försvinner denna falska kohesion. Detta är mest märkbart i silt- och sandjordar. En slänt i sådan jord kan således bli instabil vid ökad nederbörd. Den ”falska kohesionen” kan även försvinna på grund av att ytspänningskrafterna försvinner när de omättade jordlagren under en torr- period har torkat ut helt.

Sättningar

Främst inom de delar av Sverige där klimatscenarier påvisar högre medeltemperatur kombinerat med minskad nederbörd kommer grundvattnets medelnivå successivt sjunka vilket leder till konsolideringssättningar i områden med normalkonsoliderad eller svagt överkonsoliderad lera. Sättningarna skadar främst plattgrundlagda byggnader, anlägg- ningar, vägar, järnvägar, gator, master, broar samt olika slag av markförlagda ledningar.

Vid varaktigt sänkt grundvattennivå kan även pålgrundlagda konstruktioner och bygg- nader skadas genom påhängskrafter från den omgivande jorden på grund av s.k. negativ mantelfriktion eller genom röta/korrosion på pålarna.

Inom områden med torrskorpelera kan sättningar uppstå pga. att torrskorpeleran krym- per då markfuktigheten minskar. Denna process är delvis reversibel, så när markfuktig- heten åter ökar sväller torrskorpeleran. Vid ett eventuellt framtida klimat som känne- tecknas av säsongsmässiga växlingar mellan intensiv nederbörd och torka, kommer torrskorpelerans sättnings- och svällningsrörelser att följa efter med ytterligare skador på konstruktioner som följd.

Försämrad framkomlighet

Översvämningar, ras, skred, slamströmmar, bortspolade gator och vägar och sättnings- skador minskar framkomligheten.

Frysning och tining

Det förändrade klimatet kommer att påverka tjälperiodernas längd samt antalet tjäl- ningscykler mellan varje töperiod. I siltiga jordar, särskilt nedanför HK längs älvdalarna i norr, uppstår årligen tjälskador i vägar och gator. Om tjälcyklerna under en vintersä- song blir flera kan såväl frekvensen och totala storleken på tjälskadorna öka. I landets södra delar kan istället tjälproblematiken minska på grund av den förhöjda medeltempe-

Dammsäkerhet

Dammsäkerheten kan äventyras om avrinningen ökar så att situationer med överdäm- ning inte kan undvikas, om grundvattennivån höjs eller om skredmassor eller slam- strömmar orsakar skadliga svallvågor i vattenmagasinet.

5.4 Strandnära områden

Regn, vattenstånd och grundvattennivå

Förutom stabilitets- och sättningsproblem kommer olika typer av problem i samband med otillräcklig dimensionering att uppstå. Dimensioneringar har utförts enligt gällande normer (t.ex. avseende dimensionerande vattenflöden, vattenstånd, grundvattennivåer etc), men dessa har inte beaktat de förändringar som klimatscenarierna anger. Det är i sammanhanget viktigt att betona att tidigare dimensioneringar inte varit felaktiga, utan baserats på den kunskap som fanns vid den tidpunkten. Särskilt känsliga kan olika typer av dammkonstruktioner, såväl jord- som betongdammar, vara. I begreppet dammkon- struktion bör även vattenfåror nedströms inkluderas. Vid kraftigare och intensivare ne- derbördsperioder kommer dammarna att fyllas snabbare, vilket kan komma att leda till ett ökat behov av tömning av dammarna. Detta i sin tur kan resultera i bl a erosionsska- dor nedströms dammarna.

Ett annat problem är att tillgängligheten kan försvåras eller förhindras. Vid översväm- ningar är detta uppenbart, om än förmodligen under relativt sett kortare perioder. Mer långvariga problem med tillgänglighet kan t ex uppstå i hamnanläggningar i takt med att havsytans nivå stiger. En stigande havsytenivå kommer även att lägga landområden under vatten, t.ex. närliggande vägar, järnvägar liksom rekreationsområden (badplatser, campingplatser etc.).

Vind och vågor

När kraftigare och intensivare lågtrycksbildningar är att förvänta, kommer sannolikt även större vindstyrkor att råda än vad som idag vanligtvis är fallet. Primärt, ur geotek- nisk synvinkel, innebär större vindstyrkor en ökning av lasteffekten på t.ex. grundlägg- ningar (horisontalbelastningar på pålar). Vidare kan man tänka sig en mer omfattande vinderosion. Starkare vindar kan också ge upphov till högre vattenstånd och översväm- ningar.

Vågrörelsernas inverkan på geotekniska konstruktioner påverkas tvåfalt av klimatför- ändringarna. Dels kommer medelvattennivåerna att öka på grund av att havsytenivåerna stiger, dels kan man tänka sig att vågamplituderna blir större på grund av kraftigare vin- dar. Totalt sett kommer detta sannolikt att leda till att även grundvattennivåerna kom- mer att stiga på grund av vind/vågor.

De primära problemen kan identifieras som tillgänglighets- och funktionsstörningar.

När kraftigare vågrörelser förekommer kommer även vatten att slå upp över områden som tidigare inte påverkades av vågorna. Man kan också tänka sig stabilitetsproblem och bärighetsproblem, främst kanske för hamn- och kajkonstruktioner, som inte är di- mensionerade för dessa lasteffekter.

Temperatur

I takt med att medeltemperaturen på jorden stiger finns risk för att polarisarna smälter,

temperaturerna än tidigare, med perioder av både ovanligt höga temperaturer som sträng kyla.

Temperaturförändringarna påverkar inte bara vattennivåerna. Även isförhållandena kommer att påverkas, sannolikt så att hav och sjöar är islagda under kortare tid och med tunnare is. Å andra sidan har under många vintrar isläggningen blivit kraftig, vilket har lett till problem för bl.a. sjöfarten. Det är inte orimligt att tänka sig att även olika typer av konstruktioner kommer att utsättas för en exceptionell lasteffekt på grund av isbe- lastningen vid sådana tillfällen.

Inom vissa områden i norra Sverige råder f.n. permafrost, dvs. ständig tjäle. Vid dimen- sionering av de konstruktioner (t.ex. vägar och järnvägar) som byggts över dessa områ- den har detta faktum utnyttjats. Vid en förhöjning av temperaturen kan permafrostområ- den övergå till områden med normal vintertjäle, vilket självfallet inverkar på de kon- struktioner som byggts där med risk för sättningar och ras/skred.

5.5 Föroreningar i mark

Naturvårdsverket uppskattar att det finns ca 40 000 förorenade områden i Sverige och inom hela Europa antas det finnas 750 000 förorenade platser. Årligen läggs stora sum- mor ned på marksanering och åtgärdsbehov väntas finnas för mycket lång tid framöver.

I miljömålet ”Giftfri miljö” är detta en väsentlig aspekt. Nya områden med förorenad mark och grundvatten kommer sannolikt även i framtiden att genereras.

Till förorenade områden kan också räknas deponier och speciellt äldre sådana där verk- samheten avslutats. Deponier är anläggningar där kraven på långsiktiga bedömningar från miljöskyddsperspektiv är extrema och där man ofta diskuterar åtgärder som skall vara säkra i hundratals år. Genom ny lagstiftning initierad via EU-direktiv har även kravnivån på utformning och avslutning av aktiva deponier kraftigt skärpts. En säker- ställd hög kvalitet på deponianläggningar till år 2008 är också ett delmål i miljömålet

”God bebyggd miljö”. Den lokalisering och de skyddsåtgärder som skall genomföras med anledning av de nya kraven är starkt beroende av de hydrogeologiska förhållande- na.

Ett förändrat klimat med ökad nederbörd inom stora delar av Sverige kommer att öka infiltration i marken och avrinningen till ytvattendrag. Detta kan innebära föränd- rad/ökad markvattenhalt och förhöjda grundvattennivåer. Hela marksystemet (kemi, biologi, flora och fauna) påverkas av förändrade fuktighets- och temperaturförhållanden något som i sin tur påverkar såväl tillgängligheten som mobiliteten hos olika markför- oreningar. De föroreningar som idag är mer eller mindre inkapslade kan förvandlas till miljöhot.

Klimatförändringar

Flera av de möjliga klimatförändringar som redovisas i avsnitt 3 kan komma att påverka områden med förorenad mark:

• Ökad nederbörd med högre intensitet

• Förhöjd grundvattennivå och förhöjda portryck

• Högre temperatur i marken

• Ändrade markkemiska förhållanden

• Ändrade markbiologiska förhållanden

• Snabbare nedbrytning/mineralisering av organiskt material Konsekvenser

Det finns en osäkerhet om vilka konsekvenser ett förändrat klimat får för förorenad mark och därmed ett antal frågor som behöver besvaras:

• Kommer ökade nederbördsmängder att leda till större utlakning av föroreningar från mark och deponier?

• Transporteras föroreningarna snabbare till grund- och ytvattenresurser?

• Kommer förändrad markkemi innebära att vissa ämnen som idag är stabila lakas ut?

• Vad innebär att områden som idag tjälar och tinar framöver inte kommer att frysa?

• Kommer metaller att frisättas till följd av pH-sänkning?

• Kommer grundvattenhöjning att ”konservera” föroreningar och förhindra nedbryt- ning?

En annan viktig frågeställning är kombinerade geotekniska risker och miljörisker.

Minskad stabilitet i strandnära områden med förorenad mark förändrar riskbilden. Situ- ationen är inte helt ovanlig redan idag och kan förväntas bli än mer accentuerad vid en förändrad klimatsituation.

En frågeställning är hur vidsträckt institutets arbetsområde skall vara. SGI arbetar idag inom vissa delar av området förorenad mark och skall detta utökas att även omfatta mer ytnära skikt med tillämpning inom jord och skogsbruk?

6 FÖRSLAG TILL FOU-PROGRAM

Med utgångspunkt från redovisade problemställningar och kunskapsbehov avsnitt 5 föreslås att institutet genomför insatser för att säkerställa behoven av kunskap till följd av framtida klimatförändringar. Avsikten är att ha beredskap för eventuella förändringar och någon värdering av hur sannolika sådana förändringar är har inte gjorts.

Ett FoU-program inom klimatområdet bör ha anknytning till de för SGI centrala områ- den och knytas till relevanta delar av FoU-planer. Förslagsvis delas arbetet inom kli- matområdet in i Baskunskap och Tillämpad kunskap. Baskunskap omfattar grund- vattnets och portryckens förändringar till följd av klimatförändringarna och de förutsätt- ningar och lasteffekter som detta ger för olika konstruktioner eller verksamheter. Till- lämpad kunskap handlar om hur de klimatberoende förändringarna hanteras i olika delar av samhället, t.ex. enligt indelningen Säkert boende, Transportsystem och urban teknik, Strandnära områden och Förorenad mark.

I detta avsnitt ges förslag till struktur av FoU-insatser enligt denna indelning, förslag till genomförande samt potentiella finansiärer.

6.1 Struktur för FoU-insatser Baskunskap

Underlag

Med hjälp av Sweclim:s klimatscenarier tas erforderligt underlag fram vad det gäller nederbörd, avdunstning, temperaturer, vattennivåer och vågor. Kontakt tas med Swec- lim och en diskussion hålls om vilket scenario vi skall tillämpa, det vill säga vilka för- hållanden som verkar lämpliga som utgångspunkt för tolkning och värdering.

Tolkning och värdering av underlaget

Det framtagna underlaget tolkas och värderas utifrån ett antal aspekter:

Hur förändras grundvattennivå och portryck på grund av klimatförändringarna? Hur stor del av nederbörden avdunstar, infiltrerar respektive rinner av som ytvatten? Hur stor del av det infiltrerade vattnet blir grundvatten? Hur förändras grundvattennivån under året?

Hur förändras vattenståndet i sjöar och andra vattendrag?

Vidareutveckling av befintliga och eventuell utveckling av nya modeller för prognosti- sering av grundvattennivåer och portrycksförändringar genomförs. Kontakt etableras med organisationer som arbetat med modeller, t.ex. HBV-modellen vid SMHI.

Till baskunskaper kan också räknas ökad förståelse för hur markens redox-förhållanden ändras till följd av klimatförändringar och därmed konsekvenser för föroreningar i mar- ken.

Effekter

Förändrade grundvattennivåer och portrycksförhållanden kan ge effekter inom flera olika geotekniska områden. Sammanfattningsvis bedöms att effekter inom följande om-

• Släntstabilitet (erosion, skred, ras och slamströmmar)

• Bärighet

• Sättningar

• Markkemi

De förväntade effekterna som identifieras skall belysas för både befintliga och nya kon- struktioner. Regler tas fram för vilka lastkombinationer skall väljas som dimensioneran- de förhållanden. Här bör en anpassning göras till regler inom EU.

Förslag till projektidéer inom Baskunskap finns i Bilaga 1.

Tillämpad kunskap Risk

För olika tillämpningar görs en klassning av vilka risker de identifierade effekterna kan medföra för olika delar av samhället och var i landet dessa risker kan förekomma. En utgångspunkt är de fyra beskrivna områdena Säkert boende, Transportsystem och urban teknik, Strandnära områden och Förorenad mark.

Åtgärder

Kunskap om teknik, metoder och utrustning för att förebygga och åtgärda konsekvenser av klimatförändringar identifieras för olika tillämpningar som stabilitet, förorenad mark, grundläggning etc. enligt indelning i tema för SGI:s verksamhet.

Förslag till projektidéer för Tillämpad kunskap redovisas i Bilaga 1.

Projektet uppdelas lämpligen så att etapperna inom Baskunskap utförs inom ett första delprojekt. En idéskiss för insatser inom punkterna Tillämpad kunskap ingår eventuellt också i det första delprojektet. Resultatet från det första delprojektet ligger till grund för ansökningar om nya medel för arbetet inom Tillämpad kunskap.

6.2 Genomförande

FoU-insatser inom klimatområdet kräver ett tvärvetenskapligt angreppssätt, där institu- tet kombinerar kunskap om geoteknik och geologi med bl.a. hydrogeologi, hydrologi, kemi, mineralogi och mikrobiologi. Till detta bör också göras en koppling till tätorts- miljö och byggande.

Institutets verksamhet inom klimatområdet bör utföras i samarbete med andra kompe- tensområden/experter som klimatologer, hydrologer, geohydrologer, tjälforskare,

damm- och vattenkraftsexperter, konstruktörer, fuktforskare, väg- och järnvägsprojektö- rer och VA-ingenjörer. Lämpliga samarbetsorganisationer kan förslagsvis vara SMHI (klimat och hydrologi), SwedPower (dammar), Luleå tekniska universitet (tjäle), Lunds tekniska högskola (fukt), Vägverket och Banverket (vägar, järnvägar, broar, vägtrum- mor) samt Tekniska Verken i Linköping (VA).

I projektet föreslås SGI:s roll vara såväl sammanhållande som operativ – att ställa upp de olika delproblemen, initiera och i samarbete med de ovan angivna experterna genom-

utförda geotekniska utredningar kan behöva revideras samt utarbeta riktlinjer för hur kommande geotekniska utredningar skall utföras.

6.3 Finansiering

För finansiering av FoU-arbetet föreslås att inriktningen bör vara att samfinansiera olika aktiviteter, dvs. institutets anslagsmedel kompletteras med extern finansiering. Det finns ett antal potentiella externa finansiärer:

Svenska FoU-finansiärer

Formas har till uppgift att samordna den statliga svenska klimatforskningen. Ansök- ningar avseende mark- och vattenfrågor kopplade till klimatfrågor bör hänföras till miljöområdet, fysisk planering eller den byggda miljön.

Mistra har i sitt klimatforskningsprogram ”Changing Climate” definierat två huvud- sakliga inriktningar, nämligen ”Moving international climate negotiations forward” re- spektive ”Enterprises as players”. SGI har sannolikt små möjligheter att delta i dessa forskningsuppgifter.

Energimyndigheten har inget speciellt forskningsområdet för klimatfrågor men flera av forskningsområdena rymmer klimataspekter. SGI:s inriktning bör vara mot energire- surser i mark och vatten med tillhörande planeringsaspekter.

Vägverket och Banverket berörs av eventuella klimatförändringar både för befintliga och planerade anläggningar. FoU-verksamhet med geoteknisk anknytning erfordras för verkens sektorsansvar.

Räddningsverket berörs av klimatfrågor när det gäller främst naturolyckor i form av ras, skred, erosion och översvämningar.

Svenska Byggbranschens utvecklingsfond (SBUF) stöder utveckling inom bygg- och anläggningsområdet via entreprenadföretag.

EU:s forskningsprogram

Inom EU:s 6:e ramprogram är klimatforskning ett prioriterat område. Frågorna be- handlas inom det tematiska området ”Global Changes and Ecosystems”. Här finns möj- lighet att söka anslag för Networks of Excellence eller Integrated Projects, som skall behandla förutsägelser om klimatförändringar och deras konsekvenser.

7 FORTSATT ARBETE

FoU-programmet inom klimatområdet föreslås enligt ovan att indelas i Baskunskap och Tillämpad kunskap. Klimatfrågorna berör på olika sätt alla de teman som institutets FoU-verksamhet struktureras i. De i bilaga 1 redovisade projektidéerna bör fortsätt- ningsvis utgöra underlag för forskningsplanering på avdelningarna och vidareutvecklas till projektansökningar.

8 LITTERATUR

Klimatförändringar, modellering etc.

Bergström, S., Carlsson, B., Gardelin, M. Lindström, G., Pettersson, A. and Rummu- kainen, M. 2001. Climate change impacts on runoff in Sweden - assessments by global climate models, dynamical downscaling and hydrological modelling. Clim. Res. 16, 101-112

Rummukainen, M. 2001. Klimatförändring och Norden: regionala konkretiseringsex- empel på 50-100 års sikt. Terra, 113:3, 153-160.

Rummukainen, M., Räisänen, J., Bringfelt, B., Ullerstig, A., Omstedt, A., Willén, U., Hansson, U. and Jones, C. 2001. A regional climate model for northern Europe: model description and results from the downscaling of two GCM control simulations. Clim.

Dyn. 17, 339-359.

Palmer, T. N. and Räisänen, J. 2002. Quantifying the risk of extreme seasonal precipi- tation events in a changing climate. Nature 415, 512-514.

Hellström, C., Chen, D., Achberger, C. and Räisänen, J. 2001. A comparison of climate change scenarios for Sweden based on statistical and dynamical downscaling of

monthly precipitation. Climate Research 19, 45-55.

Gardelin, M., Bergström, S., Carlsson, B., Graham, L. P. and Lindström, G. 2002. Cli- mate change and water resources in Sweden - analysis of uncertainties. In: M. Beniston (ed), Climatic Change: Implications for the Hydrological Cycle and for Water Manage- ment. Kluwer Academic Publishers, the Netherlands, 189-207.

Christensen, J.-H., Räisänen, J., Iversen, T., Bjørge, D., Christensen, O. B. and Rum- mukainen, M. 2001. A synthesis of regional climate change simulations. A Scandinavi- an perspective. Geophys. Res. Lett. 28 1003-1006.

Konsekvenser av klimatförändringar

Rydell, B. et.al. (2001). Geotekniska konsekvenser av klimatförändringar. Statusrapport och kunskapsbehov. SGI Varia 507. Linköping.

Assessment of Potential Effects and Adaptions for Climate Change in Europe: The Eu- ropean AKACIA Project., (2000). Parry, M.L. (ed.). Jackson Environment Institute, University of East Anglia, Norwich, UK.

Concerted Action on Forecasting, Prevention, and Reduction of Landslide and Avalan- che Risks (CALAR), (2000). Berggren, B., Berglund, C. (eds.). Statens geotekniska institut. Varia 496.

Förslag till Svensk klimatstrategi. Klimatkommittén. (2000) Statens Offentliga Utredningar. SOU 2000:23.

Galet väder. Förslag till strategisk inriktning av ett nytt FoU-program hos MISTRA för att möta ett förändrat klimat. Planeringsgruppen för MISTRA:s klimatforskning. Mars 2001.

Graves, H.M., Phillipson, M.C. (2000). Potential Implications of Climate Change in the Built Environment. Building Research Establishment, BRE. FBE Report 2.

Rydell, B., Lind, B. (2001). Anpassning till ett förändrat klimat genom åtgärder som kan förebygga och mildra skadliga konsekvenser. Underlag till MISTRA:s forsknings- planering om klimatförändringar. Statens geotekniska institut.

Zuber, A., Pettersson, Å. (2001). Effekter och sårbarhet av klimatförändringar i Sverige.

Naturvårdsverket. Opublicerad rapport.

Varnes, D.G. and the IAEG Commission on Landslides and other Mass Movements on Slopes. (1984). Landslide hazard zonation: A review of principles and practice.

UNESCO, Paris.

The Regional Impacts of Climate Change. An Assessment of Vulnerability. A special Report of IPPC Working Group II, 1998. Watson et al. (eds).

Bilaga 1

Geotekniskt FoU-program inom klimatområdet Förslag till projekt

1. Baskunskap

1.1 Säkert boende

¾ Framtagning av metod för att beräkna dimensionerande regn (intensitet, mängd, varaktighet)

Metoder finns för dimensionering av dagvattensystem. För mer avlägsna platser där nederbördsmätning inte utförts finns behov av att ta fram en metod för beräkning av dimensionerande regn. Områdets höjd över havet, väderstreck, läge i landet, omgivande höjder mm spelar roll för risken för långvariga och/eller häftiga regn.

Metoden skall beakta förväntade ökade förekomster av långvariga och/eller häftiga regn men hänsyn tas även till eventuell snösmältning.

Dimensionering av tekniska system och konstruktioner kan behöva utföras för de för- väntade flödena om 50-100 år.

Samarbete med SMHI/Sweclim.

¾ Riktlinjer för hur dimensionerande värden (max och min) för grundvatten- stånd och portryck i Sverige skall tas fram

Vid dimensionering av geotekniska konstruktioner bör hänsyn tas till den förväntade förändringen av grundvattenståndet och portryckssituationen de närmaste 50-100 åren.

Detta görs redan i vissa sammanhang men problemet är att förutspå vilka förändringar man skall dimensionera för.

På basis av Sweclim:s regionala prognoser över klimatförändringarna tas riktlinjer fram för hur dimensionerande grundvattennivå och portryck skall prognosticeras i olika delar av landet.

Samarbete med SMHI/Sweclim och geohydrologer.

¾ Riktlinjer för hur dimensionerande värden (max och min) för vattenstånd Sve- rige skall tas fram

Vid dimensionering av geotekniska konstruktioner bör hänsyn tas till den förväntade förändringen av vattenståndet i vattendrag, sjöar och havet de närmaste 50-100 åren.

Detta görs redan i vissa sammanhang men problemet är att förutspå vilka förändringar

På basis av Sweclim:s regionala prognoser över klimatförändringarna tas riktlinjer fram för hur dimensionerande vattenstånd skall prognosticeras i olika delar av landet.

Samarbete med SMHI/Sweclim och geohydrologer.

Det är viktigt att detta projekt samordnas med projektet som behandlar prognosticering av grundvattennivåer.

1.2 Transportsystem och urban teknik

¾ Klimatanpassat beräkningsunderlag för stabilitet, bärighet och sättningar För att kunna bedöma de ökade riskerna på grund av klimatscenarierna framtagna av SMHI för försämrad stabilitet och bärighet samt ökad risk för slamströmmar måste följande förhållanden utredas:

• Förändrade markfuktighets- och grundvattenförhållanden – portryck

• Förändrade vattenstånds- och flödesvariationer i vattendrag i och nedanför slänter

• Graden av ökad erosion med påföljderna förlust av motvikt vid släntfot och ökad risk för slamströmmar

• Tjälperiodens längd och variation

Kännedom om dessa förändrade förhållanden är en viktig grund för såväl kommande stabilitets- och bärighetsberäkningar som nödvändig revidering av äldre beräkningar.

För att kunna utreda dessa förändringar krävs att de framtida lokala nederbörds- och temperaturförhållandena klarläggs inom berörda områden i olika delar av Sverige. Detta arbete måste bl.a. baseras på en analys av hur de framtida temperaturförhållandena samt fördelning av frontnederbörd, konvektiv nederbörd och orografisk nederbörd, som kommer att känneteckna lokalklimatet i olika delar av Sverige.

Med anledning av det förändrade klimatet bör förutom vad som listats ovan följande faktorer utredas avseende sättningar:

• Avgränsning av landsdelar med förändrad (höjd eller sjunkande) grundvattennivå

• Förändringar av grundvattennivåer och deras betydelse för sättningarnas storlek

• Variationer i markfuktighet 1.3 Strandnära områden

¾ Lasteffekter av förändrat klimat

I ett inledningsskede bör ”lasteffekter” försöka formuleras. Med lasteffekter menas här storleken på de förändringar (jämfört med idag) som kan förutses eller alternativt antas.

Detta arbete genomförs lämpligen i samarbete med andra organisationer, t.ex. SMHI och andra myndighter/organisationer som arbetar med att ta fram relevanta prognoser.

Detta gäller regn, vatten/vattenstånd, grundvattenstånd och temperatur i mark och vat- ten.

1.4 Föroreningar i mark

På liknande sätt som för ovan beskrivna områden måste definieras för vilka förhållan- den och värden vi skall planera och dimensionera markanläggningar. Processer och me- kanismer vid olika intensitet och varaktighet hos nederbörd, ändrad temperatur i mark och vatten samt kemiska och biologiska förändringar är några förhållanden som behöver klarläggas som underlag för att kunna bedöma eventuellt utläckage och urlakning av föroreningar.

För deponier gäller dessutom att värdera påverkan och förändringar till följd av de geo- tekniska och passiva skyddsåtgärder som syftar till att begränsa bildning eller omhän- derta det lakvatten som uppstår från deponier. Den effekt som kan uppstå på deponierna stabilitet behöver också klarläggas.

2. Tillämpad kunskap 2.1 Övergripande projektidé

En övergripande uppgift inom klimatområdet kommer sannolikt att bli att skriva nya dimensioneringsnormer eller kanske komplettera befintliga normer. I ett sådant arbete känns det naturligt att SGI deltar. Eftersom detta är en i högsta grad internationell fråga, och Sverige idag påverkas av EU:s norm- och regelverk, är det inte orimligt att tänka sig att sådana normer kommer att utarbetas inom det europeiska standardiseringsarbetet.

2.2 Säkert boende

¾ Handbok för omhändertagande av regnvatten för att förhindra översvämning och erosion.

En rapport om förstärkningsåtgärder för slänter och raviner i morän och annan grov jord har tagits fram av SGI med medel från Räddningsverket. Där beskrivs olika typer av åtgärder som exempelvis dammar, erosionstrappor, dräneringssystem och ingenjörsbi- ologi.

Den nu föreslagna handboken föreslås beskriva enkla metoder att förhindra negativa konsekvenser och visa på vilka risker som finns. Exempel på enkla metoder är dräne- ringssystem, galler för trumöppningar, rätt dimensionering av trummor, liten damm uppströms trumöppning, tidpunkt då avtäckning av vegetation inte är lämplig, dikning, ledning av vatten till rätt ställe osv. Exempel på risker är skogsvägar utan vägdiken, blottläggning av erosionskänslig jord, kalhuggning, igensatta trummor och dämning i bäckar.

Handboken är intressant för fastighetsägare, markägare, Vägverket, Banverket, vägkon- sulter.

Samarbete med institutets kontakter i Österrike samt Vägverket, Banverket och SLU.

¾ Inventering av tänkbara konsekvenser och risker av ökad förekomst av häftiga regn. Öka medvetenheten bland samhällets olika aktörer.

Inventering av vilka risker och konsekvenser häftiga regn kan få för människor och geotekniska konstruktioner i samhället. Information om av resultatet bör förmedlas till samhällets alla aktörer.

Samarbete med samhällsvetare.

¾ Identifiering av riskobjekt

Högre grundvattennivåer och högre portryck kan i sluttande terräng leda till skred, ras, erosion och slamströmmar. Förändringarna kan även leda till problem med befintliga geokonstruktioner på plan mark.

På basis av projektidén om riktlinjer för dimensionerande värden, identifieras riskobjekt i samhället. För vilka typer av geokonstruktioner risker finns och hur stora riskerna är i olika delar av landet tas fram.

¾ Översvämningskartering

Översvämningar synes vara mer vanliga nu än tidigare. De ger problem med tillgäng- lighet, vatten i källare, bortspolade hus och mark. Befintliga konstruktioner i närheten av vattendrag har troligen ofta inte dimensionerats för de flöden som klimatförändring- arna kommer att ge upphov till.

SMHI gör på uppdrag av Räddningsverket en översiktlig översvämningskartering av delar av de svenska vattendragen. Karteringen bygger på 100-årsflödet och ett beräknat högsta flöde enligt Flödeskommitténs riktlinjer. Frågan är om de förutspådda klimatför- ändringarna finns med i denna karteringsmodell? Om inte så borde ju den ses över.

Denna kartering är översiktlig och kan inte ligga till grund för detaljplanering. Riktlinjer för hur risken för översvämningar vid detaljerad planering skall göras bör tas fram i samarbete med SMHI.

¾ Översiktlig kartering av risker för erosion

I samband med den omfattande nederbörden de senaste åren har frågor kring erosion i vattendrag aktualiserats. Stora vattenmängder och höga vattennivåer har orsakat skador på befintlig bebyggelse och infrastruktur till följd av erosion med efterföljande ras och skred. Det finns behov av att utveckla riskbedömning av erosionsförlopp som underlag för värdering av behov och omfattning av förebyggande åtgärder för byggd miljö och som underlag för fysisk planering.

Syftet är att utveckla en modell för översiktlig kartering av risker för erosion i vatten- drag. Detta är en kompletterande del i arbetet med att kartera risker för naturolyckor.

Arbete pågår med att successivt översiktligt kartlägga stabilitetsförhållandena inom be- byggda områden i Räddningsverkets regi. SGI har också utvecklat en prototyp för en

Kartläggning av risker för erosion vore ett värdefullt underlag för kommunernas fysiska planering och för planering av räddningstjänstens arbete. Karteringen kommer sannolikt inte att kunna bli så detaljerad att den direkt kan utgöra tillräckligt underlag för detalj- plan eller detaljerad utformning av infrastrukturanläggningar utan här erfordras kom- pletterande utredningar.

Arbetet föreslås utföras stegvis genom att först utveckla en teoretisk modell. Därefter tillämpas denna i ett prototyparbete för ett utvalt område med risk för erosion. Detta leder till ett verktyg för en successiv karteringsverksamhet av områden med erosionsris- ker.

Arbetssättet har tidigare tillämpats vid utveckling av kartdatabasen över förutsättningar för ras och skred. En omkodning eller tolkning av SGU:s jordartskartor görs med avse- ende på förutsättningar för erosion. Detta kombineras med den modell för översväm- ningskartering som SMHI tillämpar, där bl.a. uppgifter över vattenföring och vattenni- våer tas fram.

¾ Identifiering av risker vid avsmältning av landisar

I direkt anslutning till landisar i Sverige saknas bebyggelse men däremot finns omfat- tande bebyggelse längre nedströms. Smältvattnet från isarna kommer att dra med sig material som avsätts där bottenlutningen avtar. Vattenföringen i nedanförliggande åar och älvar kommer att öka. Finns det några bostäder eller anläggningar i fara. Damm- konstruktioner?

Institutet har ingen kunskap om avsmältning av landisar utan måste samarbeta med andra organisationer. Forskning om landisavsmältning görs på bland annat på Lant- bruksuniversitet i Wien.

¾ Tillväxt av torrskorpelera

Tidigare har diskussioner förts hur stor skuld trädens vattenupptagning kan ha vid sätt- ningsskadade hus. Geotekniker har ofta begränsad kunskap om vattenförhållandena i jorden över grundvattenytan. Lokalt kring ett större träd kan de negativa portrycken i jorden vara mycket stora och en rejäl minskning av vattenhalten kan uppstå. Tillväxt av torrskorpa till följd av träd har bland annat undersökts i England. Hur stor effekt kan en temperaturhöjning ha på tillväxten av torrskorpan? Det finns dels den direkta effekten, dels kommer vegetation och träd öka sitt influensområde för att erhålla tillräckligt med vatten då temperaturen är högre.

Forskningen bör genomföras i samarbete med högskolor och universitet i Sverige och utomlands.

2.3 Transportsystem och urban teknik

¾ Framkomlighet på vägar och järnvägar

För att kunna bedöma risker för försämrad framkomlighet på vägar och järnvägar behö- ver förändrade vatten- och temperaturförhållandena i väg- och järnvägsbankar kunna

¾ Teknisk försörjning

Med anledning av det förändrade klimatet bör kapacitetskraven och upprustningsbeho- vet för tekniska anläggningar som vägtrummor, VA-, dagvatten- och LOD-system utredas.

¾ Dammsäkerhet

Med anledning av det förändrade klimatet bör dammsäkerheten utredas för såväl större som mindre dammanläggningar (såväl betong- som jorddammar) och tillhörande kana- ler. Det är i sammanhanget viktigt att betona att tidigare dimensioneringar inte varit felaktiga, utan baserats på den kunskap som fanns vid den tidpunkten. Särskilt känsliga kan olika typer av dammkonstruktioner, såväl jord- som betongdammar, vara. I begrep- pet dammkonstruktion bör även vattenfåror nedströms inkluderas. Under perioder med kraftigare och intensivare nederbörd kommer dammarna att fyllas snabbare, vilket kan komma att leda till ett ökat behov av tömning av dammarna. Detta i sin tur kan resultera i bl.a. erosionsskador nedströms dammarna.

¾ Fukt och mögel

Med ökad markfuktighet och marktemperaturer finns risk för ökad fukttransport i bygg- nader. Detta ger anledning till att se över riktlinjer för fuktdimensionering och fuktisole- ring.

2.4 Strandnära områden

¾ Probleminventering och förstärkningsåtgärder

När lasteffekter av klimatförändringar är klarlagda bör en inventering av

”problemområden” göras med utgångspunkt från förändringar av nederbörd, yt- och grundvattenförhållanden, vind och vågor samt temperatur. Detta blir naturligtvis ett stort och omfattande arbete och avgränsningar måste med nödvändighet göras i mindre, väl definierade projekt, t.ex. kuststräckor, vägar/järnvägar, byggnader (kanske indelning i mindre och större byggnader), släntstabilitet etc. Sannolikt kan man även göra geogra- fiska indelningar, där landet kan delas in i områden med större och mindre påverkan av klimatförändringarna. På så sätt kan en prioritering göras, ungefär på samma sätt som idag görs vid skredriskkarteringar. Men även om detta görs kommer arbetet med att inventera problemområden att vara omfattande och tidskrävande.

Efter att problemområden har identifierats utförs systematiska analyser för att värdera konstruktionernas känslighet för prognosticerade förändringar, samt, vid konstaterade otillfredsställande förhållanden, förslag till förbättringsåtgärder. I detta sammanhang är det viktigt att ge utrymme för såväl beprövade metoder som nya obeprövade metoder.

En avknoppning till projekt mer direkt kopplade till klimatförändringar kan tänkas vara utprovning och utvärdering av nya metoder för förstärkning av olika konstruktioner.

Långt ifrån alla befintliga konstruktioner är dimensionerade med sådan säkerhetsmargi-

2.5 Föroreningar i mark

Kunskapen om konsekvenser av klimatförändringar inom förorenade områden är be- gränsad. Med utgångspunkt från problemställningar, och efterhand baserade på resultat och erfarenheter från projekt inom området ”Baskunskap”, finns ett antal frågeställning- ar, som kommer att behöva belysas. Det finns för närvarande inte underlag att i detalj formulera projektförslag men följande förhållanden bör studeras närmare:

• Utlakning och spridning/transport av föroreningar

• Nedbrytning av organiska markföroreningar

• Markkemiska och markbiologiska konsekvenser, vittring och omsättning av förore- ningar och naturliga ämnen

- laboratorieförsök (laboratorieskala och halvstora fullskaleförsök i lysimeter) - fältmätningar (provtagning och in situ)

• Datainsamling och datahantering (av förändringar över tiden) - övervakningssystem

- databaser

• Saneringsmetoder

- anpassning till och utnyttjande av klimatförändringar

• Samhällsplanering

- planeringsförutsättningar - nationella miljömålsarbetet

- kombinerade geotekniska risker och miljörisker

• Säkring av yt- och grundvattentäkter samt andra viktiga vattenresurser

Konsekvenser av klimatförändringar för deponier är styvmoderligt behandlad i nuva- rande vägledningar och dokumentation för hur deponering skall utformas. Många av de aspekter som är aktuell är gemensamma med de som gäller för förorenad mark. Speci- ella aspekter som är av särskild vikt är dock förhållanden som påverkar deponins latenta stabilitet eller geotekniska konstruktioner för att begränsa lakvattenbildningen.

Bilaga 2

Geotekniskt FoU-program inom klimatområdet Nederbörd över Sverige

Klimatmodelleringarna visar att nederbördsmängderna kommer att öka i större delen av Sverige. Däremot kommer Småland, Blekinge samt Öland och Gotland att få mindre nederbörd. En viktig fråga är vilken typ av nederbörd det gäller – frontnederbörd, kon- vektiv nederbörd eller orografisk nederbörd – eller i vilken form – snö eller regn. Efter- som dessa nederbördstyper kan ge olika respons när det gäller avrinning och grundvat- tenbildning är det viktigt att närmre utreda hur klimatförändringen kommer att förändra nederbördsmönstret – följande frågor bör därför besvaras:

• Vilken typ av nederbörd kommer att falla och var faller den?

• Hur kommer avrinning och grundvattenbildning att förändras på olika platser i lan- det med tanke på nederbördens mängd, intensitet, typ samt temperaturförhållanden?

Frontnederbörd uppstår där en varmare och lättare luftmassa tvingas uppåt av en kallare och tyngre luftmassa längs gränslinjen (fronten) mellan luftmassorna. Frontnederbörd blir ofta ihållande men har vanligen måttlig intensitet.

Häftiga regn i egentlig mening är svåra att förutsäga eftersom de oftast beror på s.k.

konvektiv hävning, dvs. när relativt sett lättare varmare luft lyfts i förhållande till omgi- vande kallare luft i s.k. konvektiva celler (by- och åskmoln). Konvektiv hävning brukar exempelvis uppkomma när en kall luftmassa strömmar in över ett uppvärmt land- eller vattenområde. Konvektiv nederbörd, som utlöses av denna hävning, blir relativt slump- artat fördelad över landskapet jämfört med andra typer av nederbörd.

Orografisk nederbörd uppstår där en luftmassa tvingas uppåt av landformerna exempel- vis av fjällkedjan eller det sydsvenska höglandet. Den i Sverige förhärskande västliga vindriktningen gör att störst årsnederbörd erhålls på västra sidan av höglänt terräng me- dan ostsidan hamnar i s.k. regnskugga. Andra mera ovanliga vindriktningar kan dock orsaka mera svårförutsägbara nederbördssituationer, särskilt om den orografiska häv- ningen också är kombinerad med konvektiv hävning.

Ett exempel är de omfattande konsekvenserna av orografiskt förstärkt konvektiv neder- börd i Fulufjället i nordvästra Dalarna. Under kvällen 30 augusti 1997 drabbades Fu- lufjället av ett våldsamt åskväder. Vid Rösjöstugorna i den nordöstra delen uppmättes med en enkel nederbördsmätare 276 mm, vilket är nederbördsrekord för Sverige. Den uppmätta mängden är ett minimivärde eftersom såväl mätaren som handhavandet av den under ovädret orsakade ett visst svinn. SMHI:s skattningar av nederbördsmängden mellan dessa mätpunkter pekar på mellan 300 och 400 mm under ett dygn. Vattenfö- ringen i Fulufjällets vattendrag beräknats ha varit upp till 200 gånger större än normal-

Figur 1. Fulufjället efter intensiv nederbörd 1997. Foto C. Fredén.

Av naturliga skäl sker avrinningen långsammare när nederbörden faller som snö än regn. Avrinningen sker inte vid nederbördstillfället utan vid snösmältningen. Dessutom kan en del av snötäcket avdunsta direkt genom s.k. sublimering. Även en stor del av regnnederbörden avdunstar och når aldrig havet. Vegetationen har stor betydelse för hur stor avrinningen blir – dels fördröjer växtligheten avrinningen genom friktion och adhe- sion, dels avges en stor andel av nederbörden åter till lufthavet genom växternas transpi- ration. Förekomst av tjäle och tjälperiodens längd påverkar såväl avrinning som grund- vattenbildning. Ökad medeltemperatur kommer att minska snösäsongens och tjälperio- dens längd och dess fördelning över året och därmed grundvattenbildningen och avrin- ningsförhållandena. Exempelvis kan lokalt för ett område en normalt lång, kall och sammanhängande snösäsong i framtiden ersättas av flera snöperioder med mellanlig- gande töperioder då tjälen helt går ur jorden.

Vid ökad temperatur ökar avdunstningen. Trots ökad nederbörd kan därför grundvatten- bildningen och ytavrinningen minska. Den nordliga och västliga gränsen för detta måste klarläggas eftersom grundvattennivån, portryck och ytavrinning är väsentliga paramet- rar för såväl översvämningsrisker som stabilitets- och sättningsrisker. En hypotetisk bild över detta redovisas i Figur 2.

En annan väsentlig fråga som måste vägas in rör möjliga ändringar i variabilitet och extremvärden. Variabilitet är mycket typiskt för det nordiska klimatet och har stor bety- delse i det dagliga livet. Extrema händelser, t.ex. stormar, kraftiga skyfall, torka och översvämningar, orsakar ekonomiska skador och dödsfall. Forskningsresultat om änd- ringar i det extrema vädret börjar så småningom att arbetas fram, men bilden är än så länge otydlig.

Klimatmodellstudier indikerar dock inte på att någon kollaps av Golfströmmen (eller rättare sagt, de nordiska havens storskaliga cirkulation) är att vänta under de närmaste hundra åren. Däremot tyder modellerna på att cirkulationens styrka skulle kunna bli mindre, storleksordningen 20-25%. Den regionala temperaturändringen på Nordatlanten och även i Skandinavien skulle då kunna bli något mindre (dock ändå en uppvärmning) än om inga ändringar skulle inträffa i havets cirkulation och i Golfströmmen.

Figur 2. Grundvattennivåförändringar på grund av förändrad medeltemperatur och förändrade nederbördsmängder. Hypotetisk skiss.

Förändringar av klimatet enligt dessa scenarier kommer att påverka förutsättningarna i mark och vatten. En väsentlig fråga är hur förhållandena när det gäller grundvatten, temperatur samt kemiska och biologiska förlopp i marken påverkas och sin tur vilka konsekvenser detta får för byggnader, anläggningar och miljöförhållanden. De sam- mantagna effekterna blir att såväl grundvattennivåer som vattennivåer i vattendrag, sjö- ar och hav kan komma att stiga. Sannolikt kommer även de relativa skillnaderna mellan grundvattennivåer och vattenstånd i ytvattendrag att kunna vara större än vad vi vanligt- vis antar idag. Allt häftigare och mer intensiva nederbördsperioder kommer att innebära större vattenmängder, med risk för urspolning och yterosionsangrepp. Dessutom kom- mer översvämningar sannolikt att bli vanligare.

En annan viktig aspekt är att redan nuvarande klimatförhållanden motiverar insatser för att undvika skadliga konsekvenser inom flera områden. Detta ställer krav på kunskap

Område där medeltemeperaturen ökar och nederbörden minskar – Område med sjunkande grundvattennivå

Område där både medeltemperaturen och ne- derbörden ökar. Den ökande avdunstningen gör att grundvattennivån sjunker – Övergångsområ- de med något sjunkande grundvattennivå Om- rådet kan var både större eller mindre än vad som har skissats på kartan.

Område där både medeltemperatu- ren och nederbörden ökar – Område med höjd grundvattennivå