Ten new insights in climate science 2020 – a horizon scan

Non-technical summary We summarize some of the past year's most important findings within climate change-related research. New research has improved our understanding of Earth's sensitivity to carbon dioxide, finds that permafrost thaw could release more carbon emissions than expected and that the uptake of carbon in tropical ecosystems is weakening. Adverse impacts on human society include increasing water shortages and impacts on mental health. Options for solutions emerge from rethinking economic models, rights-based litigation, strengthened governance systems and a new social contract. The disruption caused by COVID-19 could be seized as an opportunity for positive change, directing economic stimulus towards sustainable investments. Technical summary A synthesis is made of ten fields within climate science where there have been significant advances since mid-2019, through an expert elicitation process with broad disciplinary scope. Findings include: (1) a better understanding of equilibrium climate sensitivity; (2) abrupt thaw as an accelerator of carbon release from permafrost; (3) changes to global and regional land carbon sinks; (4) impacts of climate change on water crises, including equity perspectives; (5) adverse effects on mental health from climate change; (6) immediate effects on climate of the COVID-19 pandemic and requirements for recovery packages to deliver on the Paris Agreement; (7) suggested long-term changes to governance and a social contract to address climate change, learning from the current pandemic, (8) updated positive cost–benefit ratio and new perspectives on the potential for green growth in the short- and long-term perspective; (9) urban electrification as a strategy to move towards low-carbon energy systems and (10) rights-based litigation as an increasingly important method to address climate change, with recent clarifications on the legal standing and representation of future generations. Social media summary Stronger permafrost thaw, COVID-19 effects and growing mental health impacts among highlights of latest climate science

Sedimentundersökning i Hjälmaren

I denna rapport redovisas kompletterande mätningar av fosforhalten i Hjälmarens vatten under maj-juli 2015, som genomförts i Hjälmarens vattenvårdsförbunds regi

Predictive Modeling of Lake Eutrophication

This thesis presents predictive models for important variables concerning eutrophication effects in lakes. The keystone is a dynamic phosphorus model based on ordinary differential equations. By calculating mass fluxes of phosphorus into, within and out from a lake, the concentrations of different forms of phosphorus in different compartments of the lake are estimated. The dynamic phosphorus model is critically tested and several improvements are presented, including two new compartments for colloidal phosphorus, a sub-model for suspended particulate matter (SPM) and new algorithms for lake outflow, water mixing, diffusion, water content and organic content of accumulation sediments are implemented. Predictions with the new version show good agreement against empirical data in five tested lakes. The sub-model for SPM uses the same driving variables as the basic phosphorus model, so the inclusion of this model as a sub-model does not require any additional variables. The model for SPM may also be used as a separate model giving monthly predictions of suspended particulate matter in two water compartments and one compartment with SPM available for resuspension in ET-sediments. Empirical data from Lake Erken (Sweden) and Lake Balaton (Hungary) are used to evaluate the variability in settling velocity of SPM. It is found that the variability is substantial and may be accounted for by using a dimensionless moderator for SPM concentration. Empirical data from accumulation area sediments in Lake Erken are used to develop a model for the dynamics of phosphorus sedimentation, burial and diffusion in the sediments. The model is shown to provide reasonable monthly predictions of four functional forms of phosphorus at different sediment depths. Simulations with the lake phosphorus model using two different climate scenarios indicate that lakes may respond very differently to climate change depending on their physical character. Lake Erken, with a water retention time of 7 years, appears to be much more sensitive than two basins of Lake Mälaren (Sweden) with substantially shorter retention times. The implication would be that in eutrophic lakes with long water retention times, eutrophication problems may become serious if the future becomes warmer. This will be important in contexts of lake management when remedial measures against lake eutrophication have to be taken

Predictive Modeling of Lake Eutrophication

This thesis presents predictive models for important variables concerning eutrophication effects in lakes. The keystone is a dynamic phosphorus model based on ordinary differential equations. By calculating mass fluxes of phosphorus into, within and out from a lake, the concentrations of different forms of phosphorus in different compartments of the lake are estimated. The dynamic phosphorus model is critically tested and several improvements are presented, including two new compartments for colloidal phosphorus, a sub-model for suspended particulate matter (SPM) and new algorithms for lake outflow, water mixing, diffusion, water content and organic content of accumulation sediments are implemented. Predictions with the new version show good agreement against empirical data in five tested lakes. The sub-model for SPM uses the same driving variables as the basic phosphorus model, so the inclusion of this model as a sub-model does not require any additional variables. The model for SPM may also be used as a separate model giving monthly predictions of suspended particulate matter in two water compartments and one compartment with SPM available for resuspension in ET-sediments. Empirical data from Lake Erken (Sweden) and Lake Balaton (Hungary) are used to evaluate the variability in settling velocity of SPM. It is found that the variability is substantial and may be accounted for by using a dimensionless moderator for SPM concentration. Empirical data from accumulation area sediments in Lake Erken are used to develop a model for the dynamics of phosphorus sedimentation, burial and diffusion in the sediments. The model is shown to provide reasonable monthly predictions of four functional forms of phosphorus at different sediment depths. Simulations with the lake phosphorus model using two different climate scenarios indicate that lakes may respond very differently to climate change depending on their physical character. Lake Erken, with a water retention time of 7 years, appears to be much more sensitive than two basins of Lake Mälaren (Sweden) with substantially shorter retention times. The implication would be that in eutrophic lakes with long water retention times, eutrophication problems may become serious if the future becomes warmer. This will be important in contexts of lake management when remedial measures against lake eutrophication have to be taken

Predictive Modeling of Lake Eutrophication

This thesis presents predictive models for important variables concerning eutrophication effects in lakes. The keystone is a dynamic phosphorus model based on ordinary differential equations. By calculating mass fluxes of phosphorus into, within and out from a lake, the concentrations of different forms of phosphorus in different compartments of the lake are estimated. The dynamic phosphorus model is critically tested and several improvements are presented, including two new compartments for colloidal phosphorus, a sub-model for suspended particulate matter (SPM) and new algorithms for lake outflow, water mixing, diffusion, water content and organic content of accumulation sediments are implemented. Predictions with the new version show good agreement against empirical data in five tested lakes. The sub-model for SPM uses the same driving variables as the basic phosphorus model, so the inclusion of this model as a sub-model does not require any additional variables. The model for SPM may also be used as a separate model giving monthly predictions of suspended particulate matter in two water compartments and one compartment with SPM available for resuspension in ET-sediments. Empirical data from Lake Erken (Sweden) and Lake Balaton (Hungary) are used to evaluate the variability in settling velocity of SPM. It is found that the variability is substantial and may be accounted for by using a dimensionless moderator for SPM concentration. Empirical data from accumulation area sediments in Lake Erken are used to develop a model for the dynamics of phosphorus sedimentation, burial and diffusion in the sediments. The model is shown to provide reasonable monthly predictions of four functional forms of phosphorus at different sediment depths. Simulations with the lake phosphorus model using two different climate scenarios indicate that lakes may respond very differently to climate change depending on their physical character. Lake Erken, with a water retention time of 7 years, appears to be much more sensitive than two basins of Lake Mälaren (Sweden) with substantially shorter retention times. The implication would be that in eutrophic lakes with long water retention times, eutrophication problems may become serious if the future becomes warmer. This will be important in contexts of lake management when remedial measures against lake eutrophication have to be taken

Vindkraft i kallt klimat : Kunskapsläge och forskningsbehov

Vindkraften har en viktig roll i framtidens energisystem och de flesta bedömare är överens om att mer el kommer att behöva produceras i Sverige framöver. De främsta skälen till detta handlar dels om en elektrifiering av transportsektorn, dels om en omställning av industrin där bland annat batteritillverkning och fossilfri ståltillverkning förutsätter stora mängder el. Trots att vindkraft framstår som en helt nödvändig och rentav den viktigaste komponenten i omställningen av energisystemet, åtminstone på kort sikt, så har utbyggnaden i Sverige bromsat in de senaste åren. En stor del av ansökningarna för nya vindkraftverk stoppas av kommunala veton, rennäring och arts- och naturvårdsskäl. Allmänhetens attityd till vindkraft varierar och även om en majoritet är positiv så ökar också motståndet på olika håll. För att genomföra den industriella omställningen i Sverige och elektrifieringen av fordonsflottan kommer stora mängder el behövas. Utgångspunkten i den nationella strategin för en hållbar vindkraftsutbyggnad är att åtminstone 100 TWh ny vindkraft behövs till 2040, men i vissa scenarier behövs ännu mer. Med en kraftig ökning av elbehovet i norr, med stålindustrins omställning och nya batterifabriker, etableringar av andra elintensiva industrier eller expansion av befintliga, kommer en stor del av vindkraftsutbyggnaden att behöva ske i norra Sverige. I denna rapport har vi använt scenarier mellan 12 och 60 TWh ny vindkraft i norra Sverige.Med tanke på storskaligheten i utbyggnaden är det befogat att undersöka vilka behov detta medför i termer av mark- och resursanvändning och vilka flaskhalsar som finns för utbyggnaden. Med en vindkraftutbyggnad i den storlek som ansatts kommer en markyta i storleksordningen mellan 600 och 6000 km2 att behöva utnyttjas för vindkraftparker i norra Sverige. Detta kan jämföras med ytan av Gotland som är drygt 3 000 km2. Ett tillskott på 100 TWh vindkraft i det svenska energisystemet skulle kräva i storleksordningen 8 miljoner ton järn och 2 miljoner ton cement till vindkraftverk och fundament. Dessa volymer av basmaterial är troligen inte problematiskt att tillhandahålla givet de mängder som världen redan bryter och använder. Mer problematisk är sannolikt behovet av kritiska råmaterial som koppar och sällsynta jordartsmetaller. Klimateffekten av materialanvändning och uppförande av vindkraftverken beräknas enligt livscykelanalyser typiskt ligga i storleksordningen 10–20 g koldioxid per producerad kWh, vilket för de energiscenarier för norra Sverige vi undersökt motsvara mellan 2,5 upp till 24 miljoner ton koldioxid (totalt), vilket kan jämföras med de samlade territoriella utsläppen från Sverige på i storleksordningen 50 miljoner ton koldioxidekvivalenter per år. Samtidigt utgör vindkraften i praktiken en betydelsefull del av uppfyllandet av de svenska miljökvalitetsmålen och i synnerhet målet om Begränsad klimatpåverkan. Vissa målkonflikter kan finnas med andra miljökvalitetsmål, men analysen i denna rapport tyder generellt på att den negativa påverkan från vindkraften är hanterbar om än inte försumbar.Det är också av betydelse att förstå vilka förutsättningar norra Sveriges unika karaktär innebär för utbyggnaden av vindkraft. Förutom rent tekniska utmaningar har det kalla klimatet också en mer storskalig dimension, då elförsörjningen i Sverige ofta är kritisk under vintermånaderna. En vanlig uppfattning är att sträng kyla ofta sammanfaller med stiltje, vilket sätter fingret på en problematik med en stor andel vindkraft i energimixen. Sammantaget har emellertid de kalla dagarna en relativt liten påverkan på den totala elförsörjningen i Sverige. En annan aspekt av norra Sverige är befolkningsstrukturen med stora arealer glesbygd och med en pågående nyindustrialisering i delar av Norrland. Svenska Sápmi breder ut sig över hela norra Sverige ner till Dalarna i söder. En ny lag trädde i kraft i början av 2022 som bland annat innebär att statliga myndigheter ska konsultera företrädare för det samiska folket innan beslut fattas i ärenden som kan få särskild betydelse för dem. Naturen i den alpina biogeografiska regionen är en känslig miljö som kräver särskild hänsyn vid exploateringar av olika slag, inklusive vindkraft. Analyserna i denna rapport bygger till stora delar på litteratur men har också genomförts i samråd med aktörer i två workshopar som hållits digitalt under 2022. Viktiga teman under dessa har varit lokalsamhällets behov av samverkan och samnyttjande av mark, samhällsutvecklingen i stort och behovet av en stärkt nationell planering. Generellt konstaterades att olika intressenter behöver involveras i planering, och ersättningsfrågor behöver diskuteras för att öka acceptansen för vindkraft både lokalt och generellt. De långdragna tillståndsprocesser som i nuläget försvårar en snabb utbyggnad av vindkraften behöver hanteras och kompletteras med en effektivare samhällsplanering. Sammantaget drar rapporten slutsatsen att en fortsatt utbyggnad av vindkraft i norra Sverige inte försvårar uppfyllandet av miljökvalitetsmålen, och att vindkraften sannolikt är en helt avgörande förutsättning för uppfyllandet av Sveriges klimatmål inklusive miljökvalitetsmålet Begränsad klimatpåverkan. Vindkraften är både en möjliggörare och pådrivare för den regionala nyindustrialiseringen och den nationella/globala gröna omställningen. Norra Sveriges karaktärsdrag innebär inte att vindkraften orsakar allvarligare miljöeffekter, även om de kumulativa miljöeffekterna lokalt eller på sikt kan bli allvarliga på grund av många och storskaliga etableringar i regionen. Till de största utmaningarna för utbyggnaden av vindkraft i norra Sverige hör acceptans från lokalbefolkning och/eller kommunpolitiker samt renskötsel och annan samisk markanvändning. Det finns därför ett behov av förbättrad strategisk planering för en storskalig utbyggnad av vindkraft, som kan bidra till att öka tempot och förutsägbarheten i genomförandet och undvika de flaskhalsar som uppstår inom nuvarande tillståndsprocesser. Forskning kring lämpliga lokaliseringsområden för tillkommande vindkraft ur ett holistiskt perspektiv, och bedömning av kumulativa effekter av olika aspekter av den gröna omställningen, kan bidra till förbättrade planerings- och tillståndsprocesser för landbaserad vindkraft.Commissioned by Skellefteå Kraft AB.</p

Trender i omvärlden med relevans för Generationsmålet

Det övergripande målet för miljöpolitiken är att till nästa generation lämna över ett samhälle där de stora miljöproblemen i Sverige är lösta, utan att orsaka ökade miljöoch hälsoproblem utanför Sveriges gränser. Så lyder generationsmålet, som beskriver inriktningen för den samhällsomställning som behöver ske inom en generation för att Sveriges sexton miljökvalitetsmål ska kunna nås. Generationsmålet utvärderades för första gången år 2012. En fördjupad utvärdering av möjligheterna att nå miljökvalitetsmålen och generationsmålet ska redovisas år 2023. Inför arbetet med den fördjupade utvärderingen finns ett behov av aktuell kunskap avseende rådande utvecklingstrender i omvärlden och hur de kan påverka generationsmålet och dess strecksatser.Syftet med föreliggande rapport är att tillhandahålla en beskrivning av rådande drivkrafter och globala utvecklingstrender av betydelse för det svenska generationsmålet och dess strecksatser, huvudsakligen i relation till år 2030, men även med reflektioner för 2050.Rapportens huvudsakliga utgångspunkter har varit två rapporter från European Environment Agency (EEA). Den ena rapporten, The European environment — state and outlook 2020, publicerades 2019. Den bygger i sin tur bland annat på den andra rapporten, Drivers of change of relevance for Europe’s environment and sustainability. Utöver dessa rapporter har ytterligare ett drygt tiotal rapporter använts som viktiga källor för att identifiera och analysera sammanlagt 32 olika omvärldstrender. Trenderna har relaterats till det så kallade STEEPV-ramverket som, anger sex tematiska kluster med särskild relevans för miljö och hållbarhet: Global befolkningstillväxt, migration, urbanisering Klimatförändringar och miljöförstöring i hela världen Ökande brist på och konkurrens om naturresurser Accelererande teknikutveckling och teknisk konvergens Förändrade maktstrukturer i den globala ekonomin och det geopolitiska landskapet Diversifierade värderingar, livsstil och politisk styrning Trenderna har om möjligt kvantifierats och bedömts som globala megatrender, EU-trender, framväxande trender och wildcards. Utifrån de identifierade trenderna har en bedömning gjorts av hur dessa kan väntas påverka generationsmålets olika strecksatser. Dessa tolkningar av trendernas påverkan är kvalitativa och resonerande och kan med fördel belysas ytterligare i en mer djupgående utvärdering av förutsättningarna för uppfyllandet av generationsmålet.Sammantaget innebär klimatförändringar, global miljöförstöring och ökande brist på och konkurrens om naturresurser betydande utmaningar för uppfyllandet av samtliga av generationsmålets strecksatser och utövar i många fall en negativ påverkan som läggs till den påverkan som sker lokalt inom Sverige. Vad beträffar teknikutveckling, geopolitik och förändrade värderingar är såväl trenderna, som konsekvenserna för det svenska generationsmålet, betydligt mer osäkra, och innehåller i många fall både möjligheter och hot. Exempelvis kan den tekniska utvecklingen bidra positivt till minskad miljöbelastning genom att ersätta fossil infrastruktur med förnybar energi, samt genom att effektivisera produktion och konsumtion. Samtidigt innebär teknikutveckling i många fall ökad produktion och konsumtion, vilket samspelar med värderingar och maktstrukturer. En globalt ökad medvetenhet om hållbarhetsutmaningarna kan i bästa fall ge förutsättningar för en mindre negativ utveckling för klimat och miljö. Utöver ansvaret för egna miljömål har Sverige en möjlighet att spela en positiv roll i internationellt miljöoch klimatarbete både globalt och genom vårt medlemskap i den Europeiska unionen

Kartläggning av koppling mellan miljökvalitetsmål och tillståndspliktiga verksamheter - MERIT bakgrundsrapport

Utifrån befintliga miljömålsutvärderingar, andra rapporter och dataunderlag bedöms i rapporten den samlade påverkan från tillståndspliktiga verksamheter på ett urval av miljökvalitetsmålens preciseringar och jämfört med den totala påverkan på dessa preciseringar från alla påverkanskällor. Urvalet har skett metodiskt och har avsett att på ett så representativt sätt som möjligt täcka in de tillståndspliktiga verksamheternas samlade påverkan på miljökvalitetsmålen. Totalt har preciseringar från 14 miljökvalitetsmål bedömts. Resultaten visar att tillståndspliktiga verksamheter tillsammans utövar en signifikant påverkan på uppfyllandet av 20 av 34 analyserade preciseringar fördelade på 12 av de 14 bedömda miljökvalitetsmålen. ”Signifikant” avser i det här sammanhanget att minst tio procent av den samlade miljöpåverkan orsakas av dessa verksamheter enligt bedömningen. Det gäller till exempel miljökvalitetsmålen Giftfri miljö, Begränsad klimatpåverkan, Ingen övergödning, Storslagen fjällmiljö och Grundvatten av god kvalitet. För spridningen av oavsiktligt bildade ämnen och användningen av särskilt farliga ämnen (Giftfri miljö), liksom för miljökvalitetsmålet Begränsad klimatpåverkan, står de tillståndspliktiga verksamheterna för så mycket som 50 procent av den totala påverkan enligt denna kartläggning. I slutet av rapporten redovisas en tabell med de tillståndspliktiga verksamheternas bedömda andel av den totala påverkan för dessa 20 preciseringar.Denna rapport utgör en underlagsrapport till forskningsprojektet MERIT (Miljömålens relevans i MKB och tillståndsprocesser), vars syfte är att kartlägga hur tillståndspliktiga verksamheter påverkar uppfyllandet av de svenska miljökvalitetsmålen och hur detta i nuläget hanteras inom ramen för tillståndsprocesser. I rapporten kartläggs den kvantitativa påverkan från tillståndspliktiga verksamheter på miljökvalitetsmålens olika preciseringar och jämförs med den totala miljöpåverkan

Optimerat utnyttjande av lax och strömming i Bottniska viken - förstudie med förslag till provtagningsprogram

Lax och strömming från Östersjön har av tradition utgjort en del av stapelfödan i Sverige. Dessvärre har det faktum att denna fisk är fet och därmed innehåller många hälsobefrämjande fettsyror, som konsekvens att den också innehåller fettlösliga föroreningar, som genom olika processer tillförts Östersjöns ekosystem. Även om innehållet av föroreningar i Östersjöfisken, exempelvis klororganiska ämnen som DDT, PCB samt dioxiner och furaner, minskat kraftigt jämfört med situationen på 1960- och 70-talet så har likaledes kunskapen om ämnenas potentiellt negativa hälsoeffekter ökat i samhället. Därigenom uppstår dilemmat att söka klarlägga om riskerna med att äta östersjöfisken dominerar över de hälsobefrämjande egenskaperna eller vice versa. I Sverige är det myndigheten Livsmedelsverket som utifrån tillgängligt underlag har i uppdrag att göra denna risk-nyttobedömning, kontrollera vilka halter som förekommer i olika livsmedel och även utfärda rekommendationer om konsumtion bland olika befolkningsgrupper. Det finns även ett regelverk inom EU som bland annat är styrande för vilka föroreningshalter som får förekomma i livsmedel för att de skall få saluföras inom unionens territorium, vilket i hög grad påverkar det svenska yrkesfisket. Yrkesfiskare längs Norrlandskusten genomförde under hösten 2013 en egen undersökning av halter av klororganiska ämnen i egenfångad lax där halterna, i de flesta fall understeg de halter som vanligen redovisats inom Livsmedelsverkets dioxinkontroll och även de gränsvärden för saluföring som begränsar möjligheten till export. Mot bakgrund av detta ställdes en förfrågan till IVL Svenska Miljöinstitutet om att bistå i framtagandet av ett nytt provtagningsprogram för att söka klarlägga orsakerna till skillnaden i uppmätta halter och även utreda möjligheterna att minimera innehållet av föroreningar genom åtgärder inom fiske och beredning av konsumentprodukter. Under våren 2014 har en projektgrupp vid IVL bestående av Magnus Karlsson, Mikael Malmaeus, Tomas Viktor och Petra Wallberg arbetat med frågeställningen som även inkluderat en översiktlig genomgång av den komplexa problematik som föreligger runt förekomsten av dioxiner och andra klororganiska ämnen i fet Östersjöfisk. Föreliggande rapport utgör en redovisning av denna förstudie, som i första hand är tänkt som ett underlag för fortsatta fördjupade undersökningar. Projektet har haft en styrgrupp bestående av Gunnar Asplund, yrkesfiskare Rovögern; Thomas Innala, yrkesfiskare Haparanda, Ivar Sundvisson, Västernorrlands kustfiskareförening, Carl-Åke Wallin, yrkesfiskare Stocka samt Magnus Karlsson, IVL. Sammanträden med en referensgrupp bestående av ovan nämnda personer samt Marie Aune, Livsmedelsverket; Ingvar Bergdahl, Umeå universitet; Ingemar Berglund, Havs- och Vattenmyndigheten; Niklas Johansson, Melica biologkonsult samt Anna Rignell-Hydbom och Lars Rylander, Lunds universitet har utgjort en väsentlig del av förstudien. Författarna är dock ensamt ansvariga för rapportens innehåll