Grafik
Grafik
IGN*Geologisk Museum*Institut for Geoscience*GEUS
Om centret
Publikationer og geofakta
Kurser3
Projekter
 Til forsiden > Publikationer og geofakta > Geoviden > Geoviden 2006, nr. 1
Sitemap

Geoviden 2006, nr. 1

background image
Vandressourcer
· Udnyttelse af vand i store flodbassiner
background image
I
ndenfor de seneste år er der sket en betyde-
lig udvikling indenfor forvaltning af vand-
ressourcer. Det skyldes dels, at der er øget
politisk fokus og opmærksomhed på adgang til
vand, dels at der er udviklet forbedrede analy-
se-værktøjer. Der er en stigende forståelse af,
at vandressourcer påvirkes af både fysiske, so-
cio-økonomiske og politiske processer, og at en
god forvaltning kræver en tværfaglig tilgang.
Aktører ved Geocenter København har igen-
nem en årrække studeret vandressourcer i et af
Afrikas store flodbassiner ­ Senegal flodbassi-
net ­ med særlig fokus på hydrologisk model-
lering og anvendelse af satellitbilleddata. I sto-
re dele af Senegal flodens opland er adgangen
til vand begrænset, og forholdene stiller store
udfordringer til forvaltningen af natur-ressour-
cerne. I dette nummer af Geoviden vil vi præs-
entere problemstillingerne omkring forvaltnin-
gen af vand i Senegal-bassinet samt det over-
ordnede begrebsmæssige grundlag for vand-
ressourceforvaltning. Hydrologiske modeller er
nutidens værktøj for vandressourceforvaltning
og grundlaget for sådanne modeller og forskel-
lige eksempler herpå vil blive præsenteret.
Desuden anskueliggør hæftet de grundlæggende
principper bag brugen af satellitdata til en for-
bedret forståelse af de fysiske processer, og
dermed potentialet for en forbedret vandres-
source forvaltning.
Vandressourcer i Vestafrika
Vestafrika, afgrænset af Sahara mod nord og
Guinea-bugten mod syd, er karakteriseret ved
meget store forskelle i nedbør. Mod nord finder vi
Sahel bæltet med en årlig nedbør på kun 100 til
450 mm. Her er vandressourcerne begrænsende
for, hvor meget der kan gro. Den naturlige vege-
tation er `steppe' med spredte træer og buske,
ofte samlet i lavningerne. Den landbrugsmæssige
udnyttelse er begrænset af den korte regntid,
som normalt varer 2 til 3 måneder. Kun meget
lidt vandkrævende og `hurtige' afgrøder, så som
hirse og jordnødder, kan dyrkes, og udbyttet er
lille, oftest kun nogle få hundrede kg per hektar,
og stærkt varierende fra år til år, afhængigt af
nedbøren. Store dele af Sahel bæltet er græs-
ningsområder, der førhen blev udnyttet af no-
madiske hyrder, fx de legendariske Tuareger,
som i dag for det meste er blevet fastboende. I
regntiden drives store flokke af kvæg, geder og
får til Sahel fra landbrugsområderne mod syd,
hvortil de vender tilbage når høsten er overstået.
Enkelte steder i Sahel området løber floder,
som muliggør kunstvanding i større målestok.
Det gælder især Senegal floden og Niger floden,
som afvander Fouta Djalon bjergene, hvor der
falder store regnmængder. Det kunstvandede
landbrug langs disse floder i Sahel området ud-
gør en meget lille del af arealet, men giver selv-
følgelig langt større udbytte end det regn-base-
rede landbrug, og det betyder en hel del for den
samlede fødevareproduktion i regionen. Syd for
Sahel bæltet ligger Sudano-Sahel bæltet med
en årlig nedbør fra 450 til 900 mm. Den natur-
lige vegetation her er savanne og skov-savan-
ne. Der er dog ikke så meget tilbage af den na-
turlige vegetation, fordi der er en høj befolknings-
tæthed og et (efter afrikansk standard) intensivt
landbrug. Udbyttet begrænses især af nedbøren,
men i mange tilfælde også af mangel på plante-
næringsstoffer, især fosfor.
For både Sahel og Sudano-Sahel områderne
gælder det altså, at landbruget er stærkt afhæn-
..
............................
2
NR. 1 2006
Fra det centrale Senegal. Børn henter vand i gamle slanger fra bilhjul.
Udnyttelse af vand i
store flodbassiner
background image
gigt af vandressourcerne, og dermed er de
meget følsomme over for klimavariationer og
klimaændringer, naturlige såvel som menneske-
skabte. Denne følsomhed forstærkes yderligere
af, at en meget stor del af befolkningen lever på
landet og er afhængig af landbrugsproduk- -
tionen, både til eget forbrug ('subsistens-land-
brug') og til salg. Der er ikke så mange andre
økonomiske aktiviteter, og landene i det indre
af regionen (Mali, Burkina Faso og Niger) har ik-
ke mange muligheder for at kunne konkurrere
på verdensmarkedet. De hører derfor til verdens
fattigste lande. Dertil kan føjes, at regionen net-
op er karakteriseret ved inden for de sidste årti-
er at have oplevet store variationer i den årlige
nedbør. Globale cirkulationsmodeller (GCM) an-
vendes til at forudsige det fremtidige klima,
men endnu er disse modeller ikke i stand til at
levere sikre forudsigelser for specifikke, mindre
regioner. Det er således ikke klart, præcis hvil-
ken betydning den globale opvarmning vil få
for regionen, og specielt ikke hvad den vil bety-
de for nedbøren, der netop i Sahel og Sudano-
Sahel er den helt afgørende faktor.
Fra slutningen af 60'erne og op gennem
70'erne og 80'erne oplevede området et gene-
relt fald i nedbøren. Faldet ramte landbrugspro-
duktionen og dyreholdet hårdt, og mange men-
Inge Sandholt
.........................................
..
Lektor, Geografisk Institut
(is@geogr.ku.dk)
Kjeld Rasmussen
.........................................
..
Lektor, Geografisk Institut
(kr@geogr.ku.dk)
Simon Stisen
.........................................
..
PhD-studerende, Geografisk Institut
(ss@geogr.ku.dk)
Karsten Høgh Jensen
.........................................
..
Professor, Geologisk Institut
(khj@geol.ku.dk)
Jens Christian Refsgaard
.........................................
..
Professor, GEUS
(jcr@geus.dk)
Rasmus Fensholt
.........................................
..
Post. Doc., Geografisk Institut
(rf@geogr.ku.dk)
............................
..
NR. 1 2006
3
Nedbøren i Vestafrika stiger mod syd. Tal-
lene angiver middelværdien i perioden
fra 1995 til 2004. Den nederste del af
Senegal-floden følger grænsen mellem
Senegal og Mauretanien.
Illustration: Rasmus Fensholt, Geografisk Institut.
Foto: Rasmus Fensholt, Geografisk Institut.
background image
nesker sultede. Denne såkaldte `Sahel-tørke'
eller `Sahel-katastrofe' henledte den internatio-
nale offentligheds opmærksomhed på områ-
det, fattigdommen, sulten og de spektakulære
miljø-ændringer, som fulgte med, ofte sammen-
fattet i begrebet `ørkenspredning'. Vegetations-
dækket i store områder blev stærkt reduceret,
mange arter forsvandt og vind-erosion og støv-
storme tog til. Siden slutningen af 80'erne er
vegetationsdækket og den biologiske produk-
tivitet i området imidlertid vokset. Dette fører
dog ikke nødvendigvis til genetablering af til-
standene fra før tørken. Mange har i tidens løb
ment, at tørken i Sahel og Sudano-Sahel områ-
det i 70'erne og 80'erne var led i en global klima-
ændring, og forventningen har været, at denne
tendens vil fortsætte. De før omtalte analyser
baseret på GCM'er viser imidlertid, at tendensen
meget vel kan vise sig at være modsat, men
prognoserne varierer fra model til model.
Sahel og Sudano-Sahel området i Vestafrika
er altså meget interessant set fra et vandres-
source-synspunkt, dels fordi så mange menne-
sker og hele lande er afhængige af vandres-
sourcerne på en meget direkte måde, dels fordi
vandressourcerne historisk har varieret så me-
get og også må forventes at gøre det i fremti-
den. Få andre steder i verden finder man såle-
des en så direkte og afgørende betydning af
begrænsede vandressourcer, og dermed et til-
svarende stærkt behov for at forvalte og udnyt-
te dem på en hensigtsmæssig måde.
Senegal Flodbassinet
Senegal floden løber fra sit udspring i Fouta
Djalon bjergene, der fungerer som Vestafrikas
`vandtårn', nordpå ind i områder med væsentlig
mindre nedbør. Floden afvander et 350.000
km2 stort område fordelt på de fire lande Gui-
nea, Mali, Senegal og Mauritanien. Den neder-
ste del af floddalen udgør grænsen mellem Sene-
gal og Mauretanien. Her ligger den årlige gen-
nemsnitsnedbør i størrelsesordenen 200 til 300
mm, og da den potentielle fordampning ligger
på 1500 til 2000 mm per år, er vandressourcerne
stærkt begrænsende for planteproduktionen.
Det hører til sjældenhederne, at nedbøren på
månedsbasis når niveauet for den potentielle
fordampning på månedsbasis. I den vestlige del
af floddalen er landbruget næsten udelukkende
baseret på vand fra floden, enten gennem orga-
niseret kunstvanding eller gennem udnyttelse
af de årlige oversvømmelser. Længere mod syd
og øst i bassinet er der store områder med ned-
børs-baseret landbrug.
Den øvre del af bassinet er delvist reguleret
af en dæmning Manantali over en af de store
grene af floden Bafing, som normalt repræsen-
terer ca. 50% af vandføringen. Dæmningen ved
Manantali blev færdig i 1992. Der er tre formål
med dæmningen. For det første skal den anven-
des til produktion af strøm, til forsyning af Sen-
egal, Mauretanien og Mali. For det andet skal
dæmningen medvirke til at regulere oversvøm-
melserne i floddalen og sikre stabil tilførsel af
vand til kunstvanding, også i den lange tørtid.
..
............................
4
NR. 1 2006
Kvægmarked nær landsbyen Darha i det centrale Senegal.
Standardiseret nedbør i Sahel fra 1950 til 2004.
Illustration: Rasmus Fensholt, Geografisk Institut.
Foto: Rasmus Fensholt, Geografisk Institut.
background image
For det tredje skal regulering af vandføringen
muliggøre sejlads langt op ad floden hele året,
samtidig med at det traditionelle landbrugssy-
stem tilgodeses. Optimering af forvaltningen af
vandressourcer i den nedre floddal handler så-
ledes i høj grad om forvaltningen af Manantali
dæmningen, og om afvejningen af disse tre for-
mål. Der er ingen grund til at forvente, at de tre
forvaltningsmål giver anledning til den samme
optimale regulering af vandføringen. Dertil
kommer selvfølgelig, at kun en del af vandførin-
gen i det samlede flodsystem er reguleret.
Nederst i floddalen, tæt ved havet og lige før
floden danner et delta, ligger en anden dæm-
ning, Diama, hvis primære formål er at forhindre
saltvand i at trænge op i floddalen, når flodens
vandstand og vandføring er lav og tidevandet
højt. Derved formindskes saltholdigheden af
vandet og jorden i floddalen væsentligt, hvilket
gør det muligt at dyrke kunstvandet ris og suk-
kerrør.
Der har været planer om at bygge en dæm-
ning opstrøms på den anden hovedgren af flo-
den, Falame, og derfra lede en del vandføringen
ind i et fossilt dalsystem i det nordlige Senegal
for at skabe basis for kunstvandet landbrug. På
grund af politisk modstand er dette projekt (i al
fald foreløbigt) skrinlagt. Mauretanien ønskede
ikke, at der blev dirigeret vand væk fra flodens
hovedløb, fordi det kunne reducere mulighe-
derne for kunstvanding langs den mauretanske
del af floden. Desuden kan man hævde, at så
længe der er velegnet landbrugsjord i Senegal
floddalen, som ikke er udnyttet og kunstvandet,
er det tvivlsomt, om det er rationelt at lede vand
væk fra dalen.
I tilfælde af ændringer i nedbøren på længere
sigt er det muligt, at den optimale anvendelse
af vandressourcer kan ændre sig markant. En
stigende nedbørsmængde, og en forøget sand-
synlighed for at der falder meget store nedbørs-
mængder i bassinet over en kort periode, vil så-
ledes gøre det vigtigere at kunne beskytte den
efterhånden ret tæt befolkede floddal neden for
Manantali mod store oversvømmelser. Dette
kræver at søen bag Manantali dæmningen an-
vendes som `buffer', hvilket indebærer at søen
............................
..
NR. 1 2006
5
Sammenligning mellem den månedlige nedbør og den potentielle fordampning (den mængde vand der ville for-
dampe fra en grøn velvandet græsplæne). Data fra Podor ved Senegal flodens nedre løb.
Illustration: Rasmus Fensholt, Geografisk Institut.
Højdemodel over den vestlige del af Afrika med afgrænsningen af Senegal-bassinet.
Illustration: Rasmus Fensholt, Geografisk Institut.
background image
ikke må være fyldt op, selvom dette fører til
nedsat produktion af strøm.
En faldende nedbør vil måske gøre sikring af
vandforsyningen til kunstvandede marker til det
væsentligste forvaltnings-mål. Skulle GCM'ernes
forudsigelser holde stik, så årsnedbøren stiger,
kræver det imidlertid en god forståelse og en
præcis hydrologisk model af bassinet at forud-
sige, hvad effekten på vandføringen vil være.
Højere nedbør vil føre til mere plantevækst, og
da denne `bruger' vand, vil ikke hele den fo-
røgede nedbørsmængde havne i floden som af-
strømning. Hvor stor andelen bliver, afhænger
af hvor og hvordan nedbøren falder. Det afhæn-
ger også af arealanvendelsen, specielt hvor stor
en del af arealet der ryddes for skovsavanne for
at anvendes til landbrugsproduktion.
Landbruget
i Senegal Flodbassinet
Set fra et vandressourceforvaltnings-synspunkt
er landbruget i bassinet selvsagt centralt. For
det første forlader størstedelen af vandet bas-
sinet som fordampning fra planternes blade og
jordoverfladen (omkring 90%). Det meste af ve-
getationen er enten landbrugsafgrøder eller se-
mi-naturlig vegetation, der anvendes til græs-
ning. For det andet konkurrerer forskellige
grene af landbruget om vandressourcerne, og
landbruget konkurrerer med andre vandanven-
delser. Fra et samfundsmæssigt synspunkt er
det afgørende, at de begrænsede vandressour-
cer anvendes til de formål, hvor de skaber mest
værdi. Tag kunstvandet risproduktion i Senegal
floddalen som eksempel: I et klima som dét i
Senegal floddalen og med den kunstvandings-
teknik som man bruger, medgår der ca. 1 m3
vand til at producere 1 kg ris. Om dette er en om-
kostningseffektiv anvendelse af vand afhænger
selvfølgelig af, om der er andre mulige anven-
delser for vand, og hvor meget værdi disse vil
kunne generere. I regntiden, hvor store mæng-
der vand løber ud i havet, er der næppe alterna-
tive høj-værdi anvendelser af vandet, men i tør-
tiden kunne man godt forestille sig, at den be-
skedne vandføring kunne have andre lige så
værdi-skabende anvendelser.
Der findes ikke præcise opgørelser over om-
fanget og karakteren af landbruget i Senegal
flodbassinet. Landbruget baseret på Senegal
flodens vand er imidlertid den væsentligste del,
set fra et hydrologisk (men ikke nødvendigvis
fra et fødevare-forsyningsmæssigt) perspektiv. I
floddalen dyrkes der to typer landbrug baseret
på vand fra floden, en `traditionel' produktion
baseret på de naturlige oversvømmelser (eller
de `simuleret naturlige' efter Manantali dæm-
ningens etablering) og en `moderne' baseret på
egentlig kunstvanding. Det har været den er-
klærede hensigt fra de involverede regeringers
side at fremme den moderne kunstvanding på
bekostning af det traditionelle `recessionsland-
brug', og forvaltningen af Manantali dæmnin-
gen har også afspejlet denne prioritering, samt
prioriteringen af vandkraft-produktionen.
Det traditionelle recessions-landbrug var,
før Manantali dæmningen, afhængigt af tidsfor-
løbet af afstrømningen i det pågældende år.
Ideen er ganske simpelt at opdyrke de lavtlig-
gende områder, der har været oversvømmet til-
pas længe til, at vandlageret i jorden er fyldt op.
Det oversvømmede areal er en funktion af vand-
føringen i Senegal floden indtil floddalen, der
topografisk set har relativt velafgrænsede sider,
er `fyldt op'. Herefter vil yderligere forøgede vand-
mængder føre til øget strømhastighed i floden i
stedet for øget oversvømmet areal. På basis af
dette vand kan der så dyrkes én afgrøde, hyp-
pigst durra, med et rimeligt udbytte.
Med oversvømmelserne følger også aflej-
ring af næringsrigt sediment, så anvendelse af
kunstgødning ikke er nødvendig. Denne form
for landbrug kræver meget få investeringer og
..
............................
6
NR. 1 2006
Store områder er udlagt til rismarker, som vandes med vand fra floden.
Når vandføringen i floden øges stiger det oversvøm-
mede areal ­ dog kun til en vis grænse.
Illustration: Rasmus Fensholt, Geografisk Institut.
Foto: Inge Sandholt, Geografisk Institut.
background image
giver et rimeligt, om end meget variabelt, udbyt-
te. Hvis det kombineres med andre aktiviteter,
fx fiskeri i floden og husdyrhold, der udnytter de
meget store græsningsområder omkring floden
i regntiden og græsningsressourcerne i floddalen
i tørtiden, kan dette landbrugssystem under-
støtte en høj befolkningstæthed. Senegal flodda-
len har således gennem lang tid været langt tæt-
tere befolket end de omkringliggende områder.
Landsbyerne ligger på kanten af floddalen, uden
for rækkevidde af de årlige oversvømmelser.
Det moderne landbrug baseret på kunst-
vanding er blevet stærkt udviklet efter anden
verdenskrig, blandt andet med international bi-
stand. Efter etableringen af Manantali dæmnin-
gen har man i nogen grad kunnet regulere vand-
føringen, således at man kan dyrke to, eller
visse steder tre, afgrøder om året. Dyrkningen
er baseret på udstrakt anvendelse af maskiner,
kunstgødning og pesticider. Det har ikke været
nogen entydig succes, idet der har været pro-
blemer af såvel organisatorisk, som økonomisk
og teknisk karakter. Der har blandt andet været
betydelige vanskeligheder med tilsaltning, som
skyldes at ikke alle anlæg har været forsynet
med tilstrækkelige dræningskanaler. Ikke desto
mindre dyrkes der i dag et kunstvandet område
på ca. 60.000 hektar i floddalen, mest med ris.
Også sukkerrør og grøntsager, især løg, er vigti-
ge afgrøder, og produktionen har stor betyd-
ning for fødevareforsyning og økonomi. Det har
imidlertid vist sig vanskeligt at konkurrere pris-
og kvalitetsmæssigt med ris fra Sydøstasien.
Sahel-tørken i 70'erne og 80'erne medførte
selvsagt et fald i vandføringen i floden, og det er
ikke uden problemer at sikre en tilstrækkelig
vandføring året rundt, så der kan dyrkes op til
tre afgrøder og de store investeringer i infra-
struktur dermed kan forrentes. I de seneste år
har nedbøren i Fouta Djalon bjergene, og der-
med vandføringen, vist en opadgående tendens,
og i 1999 ramtes floddalen af de største over-
svømmelser i årtier. Ved den lejlighed skete
der store skader på infrastrukturen ­ på såvel
byer og landsbyer som veje og kunstvandings-
anlæg. Hvis vandføringen viser sig at være fort-
sat høj og voksende, vil der stadig være poten-
tiale for at forøge det kunstvandede areal, da
meget brugbart areal i floddalen endnu ikke er
omfattet af kunstvanding.
Ved etableringen af Manantali dæmningen
blev det bestemt, at reguleringen af vandførin-
gen i nogen grad skulle tilgodese det traditio-
nelle recessions-landbrug. Det skulle ske ved,
at man efterlignede de naturlige oversvømmel-
ser ved at lukke vand ud i passende mængder i
regntiden. Dette er dog ikke sket i et omfang,
............................
..
NR. 1 2006
7
Billedet er en Landsat TM scene fra den 10. april 1991, og det dækker en del af Senegalfloddalen. De røde områder er kunstvandede ris- og sukkerrørsmarker, de blå områ-
der er vand og de grå og gule områder er savanne med sparsom vegetation. Nord for floden findes langstrakte klitter.
Illustrationer: Rasmus Fensholt og Inge Sandholt, Geografisk Institut.
I de sidste årtier er vandføringen ved Bakel nedenfor Manantali
dæmningen faldet.
background image
som har gjort det muligt at opretholde reces-
sions-landbruget i noget nær det tidligere om-
fang. Den generelt faldende vandføring har
medvirket hertil.
Udviklingen af kunstvandingen i floddalen,
og den dermed forbundne regulering af vand-
føringen, har haft betydelige miljømæssige kon-
sekvenser. Mange vådområder i floddalen med
stor artsrigdom er afhængige af de årlige over-
svømmelser, og er derfor skrumpet ind eller for-
svundet. Tilsaltning er som nævnt også et pro-
blem, som dels skyldes utilstrækkelig dræning
i nogle af de kunstvandede områder, dels at jor-
dene ikke `skylles igennem' under årlige over-
svømmelser. Den store anvendelse af kunst-
gødning og pesticider i den nedre floddal har
selvfølgelig også haft indvirkning på vandkvali-
teten. Den omfattende regulering af floddalen
med diger og vandingskanaler har desuden haft
den effekt, at der ved høje vandføringer ikke er
den samme buffer-kapacitet i floddalen, såle-
des at oversvømmelserne bliver voldsommere
nedstrøms. Dette kan tænkes at være noget af
forklaringen på de store ødelæggelser i forbind-
else med oversvømmelsen i 1999.
Ud over de omtalte effekter af vandressour-
cerne og vandføringen for landbrug og miljø, så
spiller vandfaktoren også ind på sundhedsfor-
holdene. Flodvand er i et vist omfang blevet an-
vendt til drikkevand, og forøget brug af pesti-
cider indebærer en betydelig forurening, hvilket
udgør et sundhedsproblem. Desuden er en lang
række alvorlige sygdomme knyttet til vand, fordi
de dyr som overfører sygdommene lever i vand
eller kræver vand (ofte stillestående ferskvand)
til deres formering. Det drejer sig især om ma-
laria og bilharzia.
Reguleringen af Senegal floden og udvid-
elsen af de kunstvandede områder har da også
ført til større hyppighed af disse sygdomme
blandt befolkningen i floddalen. Et konkret ek-
sempel er, at Diama-dæmningen stopper salt-
vandsindstrømningen. Herved bliver store om-
råder ovenfor dæmningen dyrkbare, men sam-
tidig forøges sundhedsproblemerne voldsomt, da
der skabes ideelle betingelser for malaria og bil-
harzia. Udbredelse af disse sygdomme kan ned-
bringes gennem en velorganiseret forvaltning af
vandføringen. Hvis man tillod en kort saltvands-
indstrømning (som det skete naturligt før dæm-
ningen blev bygget) hvert tredje år ville det være
tilstrækkeligt til at dræbe langt størstedelen af
de snegle, der overfører bilharzia sygdommen.
Tidspunktet for sådanne saltvandindstrømninger
vil naturligvis afhænge af dyrkningen, hvilket
kalder på behovet for en forvaltningsstrategi af
vandressourcerne i Senegal floden.
Forvaltning af vandressourcer
Adgang til rent drikkevand og gode sanitetsfor-
hold er afgørende for folkesundheden. På ver-
densplan mangler en milliard mennesker i dag
adgang til rent drikkevand, mens 2,4 milliarder
mangler grundlæggende sanitetsforhold. I Afri-
ka har kun 50% af landbefolkningen adgang til
rent drikkevand. Derfor har det internationale
samfund sat vand højt på dagsordenen og har
som en del af FN's målsætninger lovet udvik-
lingslandene støtte til at halvere antallet af
..
............................
8
NR. 1 2006
Kvinder støder hirsekorn nær landsbyen Dahra.
Foto: Rasmus Fensholt, Geografisk Institut.
background image
mennesker, der ikke har adgang til rent drikke-
vand, inden år 2015.
Forholdene omkring Senegal flodbassinet,
belyser nogle helt generelle problemstillinger,
der er relevante i forbindelse med forvaltning af
vandressourcer. Vand er en uhyre vigtig res-
source, og ikke mindst i de områder hvor der er
mangel på vand, kan der opstå alvorlige inte-
ressekonflikter om, hvem der kan få lov at bru-
ge vandet til hvilket formål. Vand er en vigtig res-
source for økonomisk udvikling, hvilket i Vest-
afrika tydeligst kommer til udtryk i forhold til
landbrugsproduktionen. Vand er ligeledes af-
gørende for de naturlige økosystemer. Indgreb
fx i form af dæmninger, medfører at økosyste-
merne ændrer karakter.
Det centrale formål for vandressourcefor-
valtning er håndteringen af sådanne interesse-
konflikter på en måde, der resulterer i mest mu-
lig nytte for samfundet som helhed. De pro-
blemer, der ovenfor er opridset for Vestafrika er
generelle og har fået meget stor international
opmærksomhed siden FN's store udviklings- og
miljøkonference i Rio de Janeiro i 1992. Princip-
perne og metoderne som benyttes, er i stor ud-
strækning de samme i udviklingslandene, hvor
grundlaget benævnes integreret vandressource-
forvaltning og i Europa, hvor udviklingen er sty-
ret af EU's Vandrammedirektiv.
De tre overordnede formål for forvaltningen
er at bidrage til økonomisk udvikling, social lig-
hed og miljømæssig bæredygtighed. De tre del-
mål bliver tillagt forskellig vægt fra det ene land
til det andet afhængigt af politiske prioriterin-
ger. I EU's Vandrammedirektiv er hovedformålet
at opnå miljømæsig bæredygtighed, mens ud-
viklingslandene ofte prioriterer de to andre del-
mål mindst lige så højt. De tre søjler, som skal
være på plads for at opnå en god vandressource-
forvaltning, er herefter:
·
De politiske rammebetingelser
Det drejer sig om at etablere en tilstrækkelig
lovgivning, inklusive de nødvendige cirkulærer
og vejledninger, samt at skaffe de nødvendige
ressourcer til at de samfundsmæssige institu-
tioner (fx administration, domstole, undervis-
ning og forskning) kan fungere.
·
De institutionelle rammer
Det drejer sig om at etablere og drive de nød-
vendige institutioner. Et godt eksempel på en
vigtig institution i Senegal er Organisation for
the Development of the Senegal River (OMVS)
som blev oprettet i 1972 af Senegal, Mali og
Mauretanien. OMVS fungerer på det internatio-
nale niveau og har kun ansvar for forhold, der
går på tværs af landene. Desuden har hvert af
landene en lang række nationale og lokale in-
stitutioner til at varetage forhold, der kan admi-
nistreres decentralt.
·
De forvaltningsmæssige instrumenter
Et nødvendigt grundlag for en god vandforvalt-
ning er gode analyseværktøjer der bygger på
forståelse af samspillet mellem de faktorer, der
har indflydelse på vandressourcen. Her kommer
hydrologiske modeller, som er i stand til at be-
skrive det hydrologiske system, ind i billedet. I
den nære fremtid vil sådanne modeller også
kunne forudsige konsekvenserne af menneske-
lige indgreb eller klima ændringer. Grundlaget
for sådanne modeller er data som fx jordbunds-
typer, geologi, areal anvendelse, klimaforhold,
vandkvalitet og vandforbrug. Disse data skal
endvidere kvalitetssikres og analyseres.
Vandressourceforvaltning drejer sig om at
træffe beslutninger omkring, hvorledes den til-
gængelige vandressource skal anvendes, på
grundlag af de værktøjer og data der er til rådig-
hed. Det indebærer en afvejning af de forskel-
lige interesser. For eksempel at beslutte hvad
der skal tillægges mest vægt i reguleringen af
Manatali dæmningen: (a) at holde fast i det
traditionelle recessions-landbrug i floddalen,
(b) at udvikle et mere intensivt landbrug, som er
afhængig af kunstvanding, (c) at optimere elek-
tricitetsproduktionen fra vandkraften, (d) at re-
ducere betingelserne for malaria og bilharzia,
(e) at sikre gode muligheder for flodtransport,
eller (f) at sikre sjældne økosystemer. Mange af
disse formål kan ikke forenes, fordi de kræver
vidt forskellige reguleringer. Et vigtigt element i
en god vandressourceforvaltning er derfor at
sikre en inddragelse af interessegrupper og be-
folkning i prioriteringsprocessen, som i sidste
ende er politisk.
Som det fremgår af ovenstående er vandres-
sourceforvaltning en tværvidenskabelig disci-
plin, hvor både samfundsvidenskabelige og
naturvidenskabelige værktøjer er nødvendige.
Naturvidenskabens rolle i den sammenhæng er
dels at bidrage til så godt et beslutningsgrund-
lag som muligt ved hjælp af forbedrede data og
hydrologiske modeller og dels at anvende disse
værktøjer i tæt samspil med samfundsviden-
skabeligt baserede fagfolk.
...........................
..
NR. 1 2006
9
De tre søjler i integreret vandresourceforvaltning: Forvaltningsinstrumenter, politiske rammebetingelser og insti-
tutionelle forhold.
Illustration: Jens Christian Refsgaard, GEUS.
background image
Analyse-Værktøjer
Hydrologisk Modellering
Der findes flere forskellige typer værktøjer til
analyse af det hydrologiske kredsløb, og hver
type har sine fordele og ulemper. En hydrolo-
gisk model kan bruges til at beregne og vurdere
vandressourcens størrelse, vandets bevægelse
og omsætning indenfor et hydrologisk opland.
Endvidere kan modellen bruges til at simulere
ændringer af fx areal-anvendelse eller klima-
påvirkninger. Det er en forudsætning, at de vig-
tigste hydrologiske processer tages i regning.
De vigtigste processer er:
·
Nedbør
·
Vandstrømning på jordoverfladen
forårsaget af kraftig nedbør
·
Fordampning fra vegetation og
jordoverflade
·
Nedsivning gennem de øvre delvis
vandmættede jordlag
·
Strømning i grundvandsmagasiner
·
Vandstrømning i floder
Hverdagsliv ved en landsbybrønd i Senegal floddalen.
..
............................
10
NR. 1 2006
Model af vandets kredsløb i naturen.
Illustration: Grafisk, GEUS.
Foto: Inge Sandholt, Geografisk Institut.
background image
Disse processer varierer både i tid og rum, og der
er en betydelig interaktion mellem de enkelte
processer. En hydrologisk model er et værktøj,
som beskriver og integrerer disse processer.
Hydrologiske modeller er baseret på mate-
matiske beskrivelser af de vandstrømninger,
som foregår i de forskellige hydrologiske regi-
mer. Disse beskrivelser kan enten være baseret
på fysiske lovmæssigheder eller på nogle hel-
eller halv-empiriske relationer udviklet under
forskellige antagelser omkring systemets opfør-
sel. Disse matematiske formuleringer integreres
i en computermodel. På grundlag af relevante
input data i form af klimatiske tidsserier af ned-
bør og fordampning foretages simuleringer af,
hvorledes det hydrologiske system svarer på
disse input fx i form af vandløbsafstrømning el-
ler ændringer i grundvandsstand.
En hydrologisk model vil altid repræsentere
en forenkling af det virkelige system, men den
kan selvfølgelig være mere eller mindre kom-
pleks i sin opbygning og kan beskrive de invol-
verede processer mere eller mindre detaljeret.
Den mest simple modeltype regner på gen-
nemsnitsværdier for hele det område, som flo-
den afvander. En sådan model kaldes en op-
landsintegreret, konceptuel hydrologiske model.
Denne modeltype er især velegnet til overordne-
de analyser af nedbør-afstrømningsmønsteret i
de tilfælde, hvor man ikke er så interesseret i de
processer, der foregår i oplandet, men snarere
hvor meget vand der løber i floden. Af eksem-
pler på anvendelser kan nævnes oversvømmel-
ses-forudsigelser eller dimensionering af dæm-
ningsbyggeri. Alle input data skal repræsentere
et gennemsnit for hele oplandet og output fra
modellen vil repræsentere den samlede af-
strømning. Modeller af denne type er oftest op-
bygget af en række magasiner, eller reservoirer,
som repræsenterer fx overfladevand, vand i rod-
zonen og grundvand. Vandstrømmene mellem
disse magasiner beskrives ved hjælp af empiri-
ske relationer og med model-parametre, som ik-
ke kan bestemmes direkte ved målinger i felten.
Er formålet imidlertid at anvende den hydro-
logiske model til beregninger af effekter på
vandføringen i floden i forbindelse med ændrin-
ger indenfor det hydrologiske opland, det kunne
fx være afskovning eller ændringer i landbrugs-
arealet, har man brug for en mere avanceret mo-
del. En sådan type kunne være den semi-distri-
buerede model, som tager hensyn til oplandets
karakteristika, som fx topografi, den rumlige for-
deling af jordbundstyper, vegetation og regiona-
le forskelle i nedbør. Modellen fungerer ved, at
oplandet inddeles i forskellige klasser på bag-
grund af de nævnte størrelser, som så udgør be-
regnings-elementerne i modellen. Denne type
model har sin største berettigelse på stor skala.
Den mest avancerede og komplette beskri-
velse af de hydrologiske processer opnås imid-
lertid ved en fuldt rumlig distribueret, fysisk ba-
seret hydrologisk model. Distribuerede hydro-
logiske modeller gør det muligt at foretage en-
hver tænkelig hydrologisk analyse. De største for-
dele ved at anvende en sådan model knytter sig
til muligheden for at inkludere ændringer i op-
landet fuld ud, og beregne effekter af disse æn-
dringer på vandbalancen andetsteds i oplandet.
Hertil kommer, ikke mindst, muligheden for at
kunne beregne rumligt fordelt output fra model-
len, fx jordens fugtighed eller fordampning, og
ikke bare vandets strømning i vandløbet. En di-
stribueret hydrologisk model vil kunne kobles til
klima-modeller og dermed bibringe yderligere
forståelse af de processer, der er betydende for
klima-udviklingen og det hydrologiske kredsløb
i det hele taget. Det skyldes at modellen baserer
sig på matematiske ligninger, der beskriver de
fysiske lovmæssigheder for vandets strømning
og kredsløb.
...........................
..
NR. 1 2006
11
Ofte rubriceres hydrologiske modeller i 3 grupper:
Oplandsintegreret konceptuel model (a).
Semi-distribueret model (b).
Distribueret model (c).
Illustration: Karsten Høgh Jensen, Geologisk Institut.
Manantali dæmningen på Senegal flo-
den der på dette sted udgør grænsen
mellem Senegal og Mali.
Foto: Rasmus Fensholt, Geografisk Institut.
background image
Sådanne modeller kræver en rumlig opde-
ling af oplandet i grid-celler. For hver celle ud-
føres der så beregninger af de hydrologiske pro-
cesser samt interaktionen mellem cellerne, dvs.
vandets strømning i vandløb og floder, i øvre
jordlag og i grundvandsmagasiner.
Modellen stiller imidlertid store krav til data.
Fordelingen af oplandets fysiske egenskaber,
som fx jordbundstyper, topografi og areal anvend-
else skal kendes detaljeret. Den rumlige forde-
ling af al input så som nedbør og andre klimati-
ske data til udregning af fordampning skal være
kendt for hele oplandet. Typisk vil de rumligt for-
delte data blive håndteret i et Geografisk Infor-
mationssystem (GIS), hvor input data kan lagres
og analyseres til brug i den hydrologiske model.
Det er muligt at udnytte meget mere omfat-
tende data end tilfældet er for de simple koncep-
tuelle modeltyper. De distribuerede og fysisk
baserede modeller er derfor pålidelige værk-
tøjer til at understøtte en række problemstil-
linger indenfor forvaltning af vandressourcer.
I praksis er det ikke muligt at honorere disse
data krav i alle detaljer, fordi databaser med til-
strækkelig rumlig og tidslig opløsning simpelt-
hen ikke findes. Selv i et så data begunstiget
land som Danmark findes data ikke i et omfang,
som er ønskeligt set i forhold til opsætning og
anvendelse af en distribueret model. Der er
imidlertid gennem mange års anvendelse op-
bygget stor erfaring i, hvorledes man bedst mu-
ligt udnytter den tilgængelig information og fo-
retager fornuftige skøn for fordelingen af
parametre, som ikke kan bestemmes direkte ud
fra de foreliggende data. Et hyppigt forekom-
mende problem er, at der kun findes pålidelige
kort over den overordnede fordeling af eksem-
pelvis jordbundstyper og vegetationsklasser.
Imidlertid har mange simuleringsopgaver vist,
at variationen af de betydende parametre in-
denfor disse overordnede klasser kan have stor
betydning for oplandets respons på nedbør.
Det har derfor ofte vist sig nødvendigt at intro-
ducere en `kunstig' variation i disse parametre
baseret på erfaringsværdier for typiske varia-
tioner indenfor disse klasser.
De seneste års udvikling indenfor jordobser-
vation (eller telemåling, på engelsk remote sen-
sing) og satellitteknologi har betydet, at det i
dag er muligt at erstatte konventionelle dataty-
per med data fra satellitter. Distribuerede mo-
deller og satellitdata er perfekte partnere, fordi
begge er baseret på rumlige data. I det omfang
det er muligt at omforme satellitdata til hydro-
logisk relevant information lader data sig umid-
delbart udnytte i den hydrologiske model.
...
...........................
12
NR. 1 2006
Den danske MIKE SHE model er et eksempel på en fysisk baseret og distribueret hydrologisk model. Det ses at op-
landet er inddelt i grid-celler.
Oversvømmelser nær Podor i Senegal floddalen 1999.
Illustration: Annabeth Andersen, GEUS.
Omtegnet efter Karsten Høgh Jensen, Geologisk Institut.
Foto: Inge Sandholt, Geografisk Institut.
background image
De forøgede muligheder for at udnytte satel-
litbaseret information i distribuerede hydrologi-
ske modeller betyder, at problemer med datatil-
gængelighed afhjælpes. Derudover giver denne
type data mulighed for at kontrollere simule-
ringsresultaterne på en mere kvalificeret måde.
Disse åbenlyse fordele gælder ikke kun i Dan-
mark, men måske i særdeleshed i områder som
Vestafrika, hvor omfanget og kvaliteten af
konventionelle datatyper er mangelfuld. Dertil
kommer, at det ofte er vanskeligt at få adgang til
data i disse lande ­ dels fordi dataadministra-
tionen er meget svingende og dels fordi der kan
være knyttet ejerrettigheder til dem. Med den
nye satellitteknologi er det derfor muligt i dag at
foretage kvalificerede anvendelser af distribue-
rede modeller selv i sådanne områder.
Satellitdata som input til
hydrologiske modeller
Jordobservation, hvor man observerer jorden
fra satellitter, er et ideelt værktøj til estimering
af input parametre til distribuerede hydrologi-
ske modeller. Satellitbilleders rumlige karakter
sikrer en ensartet dækning over hele modelom-
rådet og samtidigt kan det signal, der registre-
res fra satellitten, give vigtig information om de
fysiske forhold ved jordoverfladen, herunder en
række hydrologiske variable. Endvidere sikrer
satellitternes regelmæssige passage, at ensar-
tede data er tilgængelige med faste intervaller
dag for dag og år efter år. I det følgende præ-
senteres forskellige variable, der kan bestem-
mes på basis af satellitbilleder. Her er taget ud-
gangspunkt i Senegal flodens opland, og resul-
tatet af modellen er vist efterfølgende.
En distribueret hydrologisk model er aldrig
mere distribueret end de input data der driver
den. Kun hvis de væsentligste hydrologiske va-
riable findes i et rumligt format kan modellen
producere rumlige simuleringsresultater. Et ek-
sempel på en rumlig distribueret hydrologisk
model, er MIKE SHE modellen sat op for Senegal
flodbassinet i Vestafrika, her med anvendelse
af jordobservations baserede input data. Det gi-
ver en høj rumlig opløsning af modellen, og
konsistente input data, men modellen er samti-
digt meget afhængig af gode jordobservations-
teknikker da input data ikke er baseret på di-
rekte fysiske målinger. Nedenfor følger en be-
skrivelse af de væsentligste hydrologiske varia-
ble bestemt ud fra jordobservationsdata.
Nedbør
Den primære variable i hydrologiske modeller
er nedbør, som styrer alle andre processer i det
hydrologiske kredsløb. Der findes en række me-
toder til bestemmelse af nedbør. De mest ud-
bredte bygger på målinger med radar, mikrobøl-
ger og termale sensorer, som måler skyernes
vandindhold og temperatur. Da nedbør er en
meget dynamisk størrelse, som ændrer sig hur-
tigt i tid og sted, anvendes geostationære satel-
litter som den europæiske MSG, der leverer bil-
leder hvert 15. minut.
Samlet nedbør den 5. september 2002 over Senegal bassinet og området syd for. Nedbøren er bestemt på grund-
lag af data fra den geostationære satellit MSG. I den nordlige del af området faldt der ingen regn den pågælden-
de dag.
Illustration: Simon Stisen, Geografisk Institut.
...........................
..
NR. 1 2006
13
Overlays af distribueret input til den hydrologiske model.
llustration: Rasmus Fensholt og Simon Stisen, Geografisk Institut.
Il
lus
t
r
ation: Rasmus
Fensholt
og S
i
mon S
tisen, Geogr
afisk
Ins
t
itut.
background image
Der findes to typer satellit-platforme som er grund-
læggende forskellige. Den ene type roterer om-
kring jorden i en fast bane (polar orbiterende sa-
tellitter) så de på et fast dagligt tidspunkt passerer
over det samme punkt på jordoverfladen. Den an-
den type er de geostationære satellitter, som følger
jordens egen rotation og dermed altid er placeret
over et bestemt sted på ækvator.
Et satellitbillede består i virkeligheden af en
række billeder taget på samme tid af samme motiv.
En sensor på satellitten måler elektromagnetisk
stråling, eller energi, fra jorden i en række bølge-
længdeintervaller, dels i form af reflekteret solstrå-
ling, dels i form af jordens egen varme-udstråling
i det termale område. Forskellen på billederne,
der kaldes kanaler, er den bølgelængde hvori sen-
soren måler. Det elektromagnetiske spektrum il-
lustrerer spektret fra kortbølget, (solstråling, in-
deholdende det forholdsvis korte bølgelængde-
interval af stråling der er synligt for menneskets
øje) til langbølget stråling, (det termale område).
Reflektionen fra forskellige objekter varierer i de
forskellige spektrale bånd. Der er fx. forskel på,
hvordan vand, bar jord og vegetation reflekterer
solens stråling. At det menneskelige øje opfatter
planter som grønne skyldes fx, at en forholds-
mæssig stor del af solstrålingen i det grønne om-
råde reflekteres af planten. En given overfladetype
karakteriseres af sin spektrale signatur, der angiver
hvordan overfladen reflekterer solstråling i hele
spekteret. Antallet af kanaler og de bølgelængde-
intervaller som sensoren måler i betegnes senso-
rens spektrale opløsning.
Udover den spektrale opløsning er satellitdata
karakteriseret af den rumlige opløsning og den
tidslige opløsning. Den rumlige opløsning angiver
hvor stort et område billedets mindste enhed, pixe-
len, dækker på jordoverfladen. Den afhænger pri-
mært af satellittens afstand til jorden. De forskel-
lige satellitter, der benyttes til jord observation,
har meget varierende rumlig opløsning, som spæn-
der fra 1 m til ca. 5 km. Den tidslige opløsning an-
giver den periode, der er mellem to observationer
af samme sted på jorden, man taler også om sen-
sorens repetitionstid. Den tidslige opløsning hæn-
ger nøje sammen med den rumlige, da en sensor,
der er placeret i kredsløb langt fra jorden, har lav
rumlig opløsning, men til gengæld høj tidslig op-
løsning. Fx har den polar orbiterende amerikan-
ske MODIS Terra sensor en tidslig opløsning på 24
timer og en rumlig opløsning på 250 m, mens
LANDSAT sensoren har en tidslig opløsning på 16
dage og en rumlig opløsning på 30 m.
De geostationære satellitter er placeret meget
langt fra jorden og har en lav rumlig opløsning på
ca. 3 til 5 km. Til gengæld er den tidslige opløsning
bedst tænkelig, da den kun er begrænset af den
tid det tager sensoren at skanne jordens overflade,
hvilket typisk er 15 til 30 minutter.
Brug af satellitdata
..
............................
14
NR. 1 2006
En sekvens af satellitbilleder af forskellig op-
løsning fra forskellige satellitter kan bruges til
at zoome ind på et bestemt område, i dette
tilfælde det nordlige Senegal med Senegal flo-
den, der udgør grænsen mellem Mauritanien
og Senegal. Billederne kommer fra: SEVIRI sen-
soren på den geostationære europæiske satel-
lit MSG (Meteosat Second Generation) (hele
kloden), MODIS (Moderate Resolution Imaging
Spectroradiometer) (Vestafrika) og Landsat
ETM+ (Senegal floden).
Illustrationer: Rasmus Fensholt, Geografisk Institut.
background image
Potentiel fordampning
Den potentielle fordampning, som angiver den
maksimale fordampningsrate under givne kli-
matologiske forhold, er en ofte anvendt para-
meter i hydrologiske modeller. Den potentielle
fordampning er bestemt af en række faktorer
hvoraf solindstråling, temperatur, vind og luft-
fugtighed er de væsentligste. Simple formler til
bestemmelse af potentiel fordampning benyt-
ter solindstrålingen som den vigtigste input pa-
rameter. Solindstrålingen til jordens overflade
afhænger primært af skydækket og kan bestem-
mes med stor præcision udfra billeder fra geo-
stationære satellitter. Summeres de mange dag-
lige observationer til et dagligt estimat af sol-
indstrålingen, kan den daglige potentielle for-
dampning bestemmes.
Mængden af vegetation
Vegetationens tæthed er sammen med den po-
tentielle fordampning og vandindholdet i jor-
den afgørende for størrelsen af den aktuelle for-
dampning fra overfladen. Vegetation vil ab-
sorbere en stor del af det røde lys og omvendt
reflektere størstedelen af det nærinfrarøde lys.
Den spektrale signatur er således helt unik for
fotosyntetiserende overflader i forhold til alle
andre overfladetyper på jordkloden. Dette kan
udnyttes til bestemmelse af mængden af vegeta-
tion på jordoverfladen udtrykt som et vegetati-
ons-indeks (NDVI). Traditionelt er det ikke NDVI
der er brugt som input i hydrologiske modeller
men en lidt anderledes variabel kaldet bladare-
al-indekset. Bladareal-indekset er også et mål
for vegetationens tæthed, men i stedet for at
være udtrykt som en rate som det er tilfældet for
NDVI, angiver bladareal-indekset bladenes sam-
lede areal i forhold til jordens areal. Bladareal-
indekset kan som NDVI bestemmes direkte fra
satellitter, men udover informationen fra senso-
rer der måler den røde og nærinfrarøde reflek-
tans, kræves der yderligere information om ve-
getationens type og struktur, fordi det er af-
gørende om bladene i vegetationen er vandret-
te, som vi kender det fra mange træ-arter, eller
mere lodrette som det er tilfældet for korn, ris
og græsarter. Da vegetationen ændrer sig i løbet
af året og fra år til år og fra sted til sted, er det
vigtigt at have mange observationer, som dæk-
ker hele området. Dette er kun muligt ved hjælp
af jordobservationsteknikker, som med faste
tidsintervaller kan bestemme vegetationens in-
tensitet overalt på jorden.
.
..........................
..
NR. 1 2006
15
Den potentielle fordampning for den 5. september 2002, bestemt på grundlag
af data fra den geostationære satellit MSG.
Illustration: Simon Stisen, Geografisk Institut.
Vegetationens intensitet for den 5. september 2002, bestemt udfra satellitdata.
Illustration: Simon Stisen, Geografisk Institut.
background image
Simuleringsresultater
Hydrologiske modeller kan som tidligere nævnt
anvendes til simulering af såvel integrerede
som rumlige output. Hvis en detaljeret simule-
ring af den rumlige fordeling af de hydrologiske
variable ikke er påkrævet, vil en simplere model
ofte være tilstrækkelig. De areal-integrerede hy-
drologiske variable, som fx vandløbsafstrøm-
ning, giver god mulighed for en overordnet vur-
dering af model simuleringerne på oplandsskala
og på den overordnede vandbalance.
Hvis man på den anden side ønsker indsigt i
den rumlige variation af de hydrologiske varia-
ble som fordampning, jordvand og grundvands-
dannelse indenfor et hydrologisk opland, er di-
stribuerede modeller til gengæld ideelle værk-
tøjer. De rumlige model simuleringer giver mu-
lighed for at betragte oplandet `oppefra' og illu-
strerer de forskelle, der vil være internt i oplan-
det både som øjebliksbilleder og som gennem-
snit over en længere periode.
Simuleringsresultaterne for vandføring og aktuel
fordampning er resultatet af en MIKE SHE model
drevet af model input, som er baseret på jord-
observationsdata. Den rumlige fordeling af ak-
tuel fordampning følger nøje den kendte nord-
syd gående gradient i nedbør og vegetation,
med stor fordampning i den våde sydlige del,
hvor der er meget vand tilgængeligt for for-
dampning. Simuleringen af daglig vandføring i
2001/2002 for et delopland i Senegal-flodbas-
sinet viser en fin overensstemmelse med ob-
serveret vandføring, dog kan der være markan-
te afvigelser på enkelte dage.
Jordobservation til vurdering
af hydrologiske modeller
Det er i sagens natur vanskeligt at vurdere kva-
liteten af modellers forudsigelser af rumligt for-
delte variable, som fx den aktuelle fordamp-
ning, da det ikke er muligt at foretage tilstrække-
lige kontrolmålinger. Den eneste mulige måde
at vurdere kvaliteten af den rumlige fordeling af
modelforudsigelserne er ved brug af andre ty-
per modeller, hvor man ser på overensstemmel-
ser eller uoverensstemmelser.
..
............................
16
NR. 1 2006
Sammensat Satellit billede bestående af seks passager af
den amerikanske MODIS Terra satellit den 19. april 2000.
Illustration: Rasmus Fensholt, Geografisk Institut.
Den gennemsnitlige aktuelle
fordampning i mm pr. dag i år
2002 i hele Senegal-bassinet.
Data for vandføring i 2001/2002 giver mulighed for at sammenligne med si-
muleringer baseret på modeller. Det ses, at der er fin overensstemmelse.
Illustration: Simon Stisen, Geografisk Institut.
Illustration: Simon Stisen, Geografisk Institut.
background image
Måling af lys reflekteret fra jordoverfladen i det
synlige og det nærinfrarøde spektralområde kan
anvendes som et mål for, hvor grøn vegeta-
tionen på overfladen er, eller med andre ord,
hvor stor planternes klorofylindhold er. Et sundt,
grønt plantedække vil absorbere forholdsvist
meget af det synlige lys, og modsat reflektere
meget af den nærinfrarøde stråling. Disse egen-
skaber adskiller vegetation fra andre overflade-
typer, hvor en mindre del af det nærinfrarøde
lys reflekteres. Derfor kan forskellen mellem den
mængde lys der absorberes i de to spektral-
områder benyttes til beregningen af et indeks,
NDVI (Normalised Difference Vegetation Index).
Formlen for NDVI er følgende:
NDVI =
hvor NIR er reflekteret nærinfrarød stråling og
Rød er reflekteret synligt lys. Jo større værdier af
NDVI, jo grønnere vegetation. En lang række nu-
værende satellit-sensorer måler i spektralom-
råder der gør det muligt at beregne NDVI, og de
producerede kort anvendes i mange sammen-
hænge til overvågning af vegetationsudvikling.
NIR - RØD
NIR + RØD
Vegetationsindeks (NDVI)
...........................
..
NR. 1 2006
17
Måling af lys reflekteret fra jordoverfladen.
Illustration: Rasmus Fensholt, Geografisk Institut.
Vegetationsindeks (NDVI)
for det afrikanske kontinent i marts 2005.
Illustration: Simon Stisen, Geografisk Institut.
background image
Tørheds indeks (TVDI)
Det har vist sig, at man kan beregne et indeks,
TVDI, som er et mål for hvor meget vand, der er
til rådighed ved overfladen, ud fra vegetations-
indekset NDVI og overfladetemperaturen.
Hvis man i et koordinatsystem plotter information
fra et satellitbillede om NDVI mod information
om overfladetemperatur, så vil de mange punk-
ter danne en trekant. Ved en given vegetations-
intensitet (NDVI) er der en øvre grænse for, hvor
varm overfladen kan blive. Den primære faktor
der er afgørende for den aktuelle overfladetem-
peratur, er hvor meget vand der er til rådighed,
men vegetationsdækket har en modificerende
effekt. Derfor kan vandtilgængeligheden i en
given pixel med nogen tilnærmelse beregnes,
hvis man kender overfladetemperaturen og vege-
tations-indekset. Det kræver, at der er data til
rådighed for et større område. Formlen til be-
regning af tørhedsindekset, TVDI, kan skrives:
TVDI =
Ts er overflade temperaturen for en given pixel,
og Ts(min) er den laveste overfladetemperatur i
billedet. a og b er empirisk udledte konstanter.
Tørhedsindekset TVDI er et indeks og ikke en di-
rekte fysisk/hydrologisk variabel, men TVDI har
vist sig at være sammenlignelig med hydrolo-
giske variable som jordvand og aktuel fordamp-
ning. Derfor kan den rumlige fordeling af TVDI
anvendes til at vurdere den rumlige variation i
den aktuelle fordampning som bestemt fra den
distribuerede model. Det er dog vigtigt at huske,
at TVDI kortet er et øjebliksbilleder, der angiver
fordelingen af de hydrologiske variable på det
tidspunkt, hvor satellitbillederne er optaget. For
en direkte sammenligning skal TVDI kortet sam-
menlignes med et tilsvarende øjebliksbillede af
model output, som fx daglig aktuel fordampning
eller daglig vandindhold i det øverste jordlag.
..
............................
18
NR. 1 2006
T
s
- T
s(min)
a + b* NDVI - T
s(min)
Tørhedsindeks for Senegal-bassinet
den 10. oktober 2004.
Hvis man i et koordinatsystem plotter infor-
mation fra et satellitbillede om NDVI mod
information om overfladetemperatur, så vil
punkterne danne en trekant.
Illustration: Inge Sandholt, Geografisk Institut.
Illustration: Simon Stisen, Geografisk Institut.
Overfladetemperaturen på landjorden kan under skyfri
forhold bestemmes fra satellitter. I det termale spektral-
område er den emitterede energi, der måles af satellitsen-
soren, meget følsom overfor absorption af vanddamp i
atmosfæren. Derfor benytter man to termale kanaler med
forskellig absorption til at korrigere for atmosfæriske ef-
fekter. Udover de to termale kanaler indgår overfladens
emissivitet (evne til at udstråle energi), og atmosfærens
indhold af vanddamp i formlen for overfladetemperatur.
Figuren viser overfladetemperaturen den 21. oktober
2005 klokken 11.
Illustration: Simon Stisen, Geografisk Institut.
background image
OVERVÅGNING AF
OVERSVØMMELSER
Senegal floden går over sine bredder i den nedre
del af flodløbet én gang om året, i slutningen af
regntiden. De to dæmninger ved Mantali og Diama
regulerer op til 50% af vandføringen i floden,
men fra tid til anden er presset på Manantali
dæmningen så stort, at der må lukkes mere
vand ud end normalt, hvilket medfører at store
områder oversvømmes, med uheldige konse-
kvenser for landbrugsproduktionen i floddalen
til følge. Det er derfor vigtigt at have gode red-
skaber til overvågning, så man kan forudsige
oversvømmelsernes omfang.
Den nedre del af flodløbet er ekstremt fladt,
og floddalen har et meget lille relief. Det er der-
for svært at bruge traditionelle hydrologiske mo-
deller til forudsigelser, idet meget små varia-
tioner har stor betydning. Satellitbilleder er en
brugbar datakilde i den sammenhæng. På de
optiske billeder kan de oversvømmede områ-
der ses direkte fordi refleksionen af sollyset fra
vand og land er forskelligt, og det er hermed nemt
at kortlægge de oversvømmede områder. På
samme måde kan radardata fra satellitter bru-
ges til at se på ændringer i oversvømmelsernes
udbredelse, idet refleksionen fra en vandover-
flade er forskellig fra refleksionen fra en land-
overflade, hvilket kan udnyttes til at kortlægge
de oversvømmede arealer.
Radardata har den fordel, at radarsignalet er
i stand til at `se gennem' skyer, og man er der-
med sikret data, selvom området er dækket af
skyer. Imidlertid er oversvømmelser et meget dy-
namisk fænomen, og udviklingen sker hurtigt.
Satellitdata med en tilstrækkelig høj rumlig op-
løsning vil oftest have en tidsmæssig opløsning
på mere end 17 dage, hvilket ikke er velegnet til
at følge hurtige ændringer. I stedet kan man an-
vende satellitdata med en grovere rumlig op-
løsning som fx NOAA AVHRR eller TERRA MODIS,
som begge er på polar orbiterende platforme.
Der er daglige data til rådighed med disse sen-
sorer, men på grund af den ringere rumlige op-
løsning (250 m til 1 km) kan man ikke få nøjag-
tige oplysninger om, hvilken del der er over-
svømmet, men snarere hvor stor en del i pro-
cent af et område indenfor 1 km2, der er dækket
af vand. Med disse data kan man få et overblik
over flodbølgens fremmarch, og måle hvor stor
en del af floddalen der er oversvømmet af vand.
Denne information kan også udnyttes til at for-
udsige oversvømmelsernes omfang, dels til en
forbedret regulering af dæmningen ved Manan-
tali, og dels er informationen vigtig for flodda-
lens bønder. De er helt afhængige af de årlige
oversvømmelser og en rimelig konstant vand-
føring i floden til det kunstvandede risbrug.
...........................
..
NR. 1 2006
19
Udviklingen af de oversvømmede arealer i løbet af en måned i regntiden i
1999. Det kan ses, at vandet (og hermed de oversvømmede arealer) har be-
væget sig ned gennem floden i løbet af oktober måned.
Illustrationer: Lotte Nyborg, Geografisk Institut.
I slutningen af regntiden går Senegalfloden over sine bredder. De forskellige farver på billedet er et resultat af forskellig refleksion fra de forskellige overfladetyper; blå farver
viser de oversvømmede arealer mens røde farver viser kunstvandede marker. I den nordlige og sydlige del af billedet ses de sandede jorde som floddalen skærer sig igennem.
Il
lus
t
r
ationer: L
o
tte Nybor
g,
Geogr
afisk
Ins
t
itut.
background image
Geocenter københavn
Er et formaliseret samarbejde mellem de fire selvstændige institutioner Danmarks og Grønlands Geolo-
giske Undersøgelse (GEUS) samt Geologisk Institut, Geografisk Institut og Geologisk Museum ­ alle tre
en del af Københavns Universitet. Geocenter København er et center for geovidenskabelig forskning,
undervisning og rådgivning på højt internationalt niveau.
udgiver
Geocenter København
Redaktion
Geoviden - Geologi og Geografi er redigeret af geolog
Ole Bennike (ansvarshavende) fra GEUS i samarbejde
med redaktionsgrupper på institutionerne.
Geoviden - Geologi og Geografi udkommer fire gange
om året og abonnement er gratis. Det kan bestilles ved
henvendelse til Finn Preben Johansen, tlf.: 38 14 29 31,
e-mail: fpj@geus.dkog på www.geocenter.dkhvor man også
kan læse den elektroniske udgave af bladet, eller hos
Geografforlaget, tlf.: 63 44 16 83, e-mail: go@geograf-
forlaget.dk
ISSN 1604-6935
(papir)
ISSN 1604-8172
(elektronisk)
Produktion: Annabeth Andersen, GEUS.
Tryk: Schultz Grafisk A/S.
Forsidebillede: Dromedarer ved vandingstrug i Senegal.
Foto: Rasmus Fensholt, Geografisk Institut.
Reprografisk arbejde: Benny Schark, GEUS.
Illustrationer: Forfattere og Grafisk, GEUS.
Eftertryk er tilladt med kildeangivelse.
Danmarks og Grønlands
Geologiske Undersøgelse
(GEUS)
Øster Voldgade 10
1350 København K
Tlf: 38 14 20 00
E-mail: geus@geus.dk
Geologisk Institut
Øster Voldgade 10
1350 København K
Tlf: 35 32 24 00
E-mail: info@geol.ku.dk
Geografisk Institut
Øster Voldgade 10
1350 København K
Tlf: 35 32 25 00
E-mail: info@geogr.ku.dk
Geologisk Museum
Øster Voldgade 5-7
1350 København K
Tlf: 35 32 23 45
E-mail: rcp@snm.ku.dk
Geologi for alle
Vælg knappen
"Geologi for alle"
på GEUS' hjemmeside
www.geus.dk.
Her er noget
for dig, der underviser i geologi og geografi, eller til dig der på anden måde er inte-
resseret i vores spændende jord. Læs om vand, lagring af CO2 i undergrunden, mi-
neraler, miljø, natur, klima, jordskælv, vulkaner og gletschere.
Du finder geologiske temaer i de to populærvidenskabelige magasiner
"Geoviden"
og
"Geologi"
og du kan søge oplysninger om temahæfter og bøger. Desuden får du
adgang til at læse over 80 populærvidenskabelige artikler med mange forskellige
emner, og du kan se og høre TV- og radioprogrammer om GEUS' arbejde.
Endelig har du adgang til temasiden
"Viden om Grundvand"
med mange lettilgænge-
lige oplysninger, quizz og overheads til undervisningen.
Grafik
© Geocenter Danmark Øster Voldgade 10, 1350 København K Tlf.: 38 14 20 00 E-mail:
Sidst ændret : Mandag 27. Marts, 2006
* Valid HTML 4.01!Valid CSS!