Verdens vanndag: Natur for vann

FN har valgt 22. mars til Verdens vanndag. Temaet for 2018 er «Nature for Water» - hvordan vi kan bruke naturen for å løse ulike utfordringer knyttet til vann.

Naturbaserte løsninger for å få bukt med flom, tørke og vannforurensning er temaer det jobbes mye med i NIBIO, både her til lands og internasjonalt. Vi har derfor tatt en runde på huset for å høre hva forskerne våre har å fortelle.

Naturbaserte løsninger for urban vannbehandling

Trond Mæhlum, forsker innenfor grøntanlegg og miljøteknologi ved NIBIO.

Jeg ble introdusert for temaet vannrensing i våtmarker som student og laget den første hovedoppgaven innenfor dette i Norge. Vi vurderte spesielt hvordan slike løsninger kunne tilpasses norsk klima med kalde vintre og høye krav til fjerning av fosfor. Parallelt med tiltak mot punktutslipp ble det også sett på tiltak for avrenning fra landbruk, deponier, veier og urbane områder. Tiltakene omfatter naturlige og konstruerte våtmarker, rensedammer, vegetasjonssoner og gresskledde vannveier.

Naturbaserte løsninger for vannbehandling blitt en viktig del av en megatrend innen utvikling av blågrønn infrastruktur og mer robuste byer og tettsteder. I EU er dette høyt på dagsorden i politikk, forvaltning og pågående forskningsprogram (H2020).

Temaet har ikke alltid vært høyt på dagsorden innen by- og tettstedsutvikling og arealforvaltning. Men i NIBIO og dens forgjengere har vannforvaltning med naturbaserte løsninger vært et forsknings- og forretningsområde som har engasjert mange forskere og rådgivere. Instituttet har levert kunnskap, løsninger og lært opp mange dyktige medarbeidere som har tatt med seg kompetanse til rådgivning og forvaltning.

Ett eksempel er NIBIOs strategisk instituttprogram Grønne Byer (2015-2019), finansiert av KLD, som tar for seg et utvalg av de naturbaserte løsningene i håndtering av urban avrenning. Erfaringene så langt viser at naturbaserte løsninger kan bidra til både fordrøyning og bedre vannkvalitet i byen. Det er imidlertid viktig å være klar over at naturbaserte metoder alene ikke løser alle problemer. Det finnes også en meny av løsninger som ikke involverer vegetasjon som også har god effekt. Ofte kan det være en kombinasjoner av blågrønn og grå teknologi som gir et godt resultat for å fordrøye og rense urbant overvann.

Nye spennende bydeler som har en helhetlig planlegging tar i bruk naturbaserte løsninger for ulike formål som fordrøyning, vann- og luftrensing, biomangfold, opplevelse og gode møteplasser vokser frem og blir stadig mer populært. Ikke minst er interessen for urban matproduksjon økende. Hvordan vi kan utnytte byvann til vanning og næring fra avløp til planteproduksjon er et av flere nye prosjekter som vi vil jobbe med i årene fremover med en tverrfaglig tilnærming.

Utvikling av robuste byrom som kan håndtere store vannmengder

Håkon Borch, avdelingsleder for Grøntanlegg og miljøteknologi ved NIBIO.

En ettermiddag i august 2015 opplevde vi en intens nedbørsepisode i Oslo, og forsikringsutbetalingene for flomskadene løp opp til 500 millioner. Der store deler av verden er preget av vannmangel, er altså situasjonen i Norge stort sett det motsatte. Med tanke på klimaendringene vi står overfor, er et spørsmål her til lands om vi er tilpasset de økte nedbørsmengdene som kan komme.

Utvikling av robuste byrom som kan håndtere store vannmengder er høyt prioritert, og i NIBIO arbeider vi med flere strategier som infiltrasjon i gaterommet - såkalte «raingardens», og bruk av grøntstrukturer og parker i byrom til infiltrasjon og fordrøyning av flomtopper.  Vi har også bygget små grønne tak på Særheim og måler fordrøyningseffektene man kan oppnå ved ulike konstruksjoner og plantesamfunn. I tillegg jobber en stipendiat hos oss med bruk av vakuumpumper for å regulere grunnvannsnivået mer aktivt. Slike intelligente systemer bidrar til det som gjerne kalles Smart Cities.

Det å åpne opp bekker som er lagt i rør er også en viktig strategi for å gjøre systemene mer egnet for å ta imot store vannmengder uten at infrastruktur ødelegges. I flere byer i Norge arbeides det aktivt med å gjenåpne flere og flere bekkestrekk. Det gir dessuten muligheter for å designe flotte nærmiljøer og få tilbake fiskevandring. 

Flomsituasjoner er også utfordrende med tanke på sammenblanding av overflatevann og avløpsnettet. Store vannmengder fører nesten alltid til økt hygienisk risiko og mange badeplasser blir kontaminert av tarmbakterier etter store regnskyll. Her jobber vi med å utvikle DNA-baserte metoder for å kildespore ned til hvilke dyrearter tarmbakteriene kommer fra, og vi kan til og med si ganske mye om volumforholdet mellom de ulike kildene. Dette er svært nyttig og brukes av kommunen for å gjøre drikkevannskilder og vannforsyningsnettet mer robust.

Naturlige arealer regulerer vannmengder og bidrar til å rense vann. Dess mer vi fjerner disse prosessene ved å ta i bruk arealer til utbygging eller landbruk, dess dårligere vannkvalitet får vi. Det er derfor viktig å redusere naturlige retensjons- og renseprosesser ved å bygge inn slike i de arealene vi tar i bruk. Fangdammer, grasdekte vannveier, grønne bekkekanter er eksempler på hvordan vi forsøker å optimere, på små arealer i jordbrukslandskapet, de prosessene som naturen selv bruker. Tilsvarende tar vi også inn i byrom. Her er det viktig å redusere arealet av tette flater og få mer og mer av byrommet til å fungere med infiltrasjon i grunnen.

Vi må ut i nedbørfeltet for å dempe flomtoppen

Jannes Stolte, avdelingsleder for Jordressurser og arealbruk ved NIBIO.

Det finnes arealer som kan lagre vann i de verste nedbørsepisodene, og disse kan brukes til å dempe flomtopper og redusere konsekvensene av oversvømmelse. I 2017 ba Vannområdet i Haldenvassdraget om en utredning fra NIBIO for å finne ut om myrområdene nord for Bjørkelangen kan brukes som flomfordrøyning, det vil si bidra til å dempe flom som oppstår i forbindelse med Lierelva. Myrområdene det er snakk om er eller har vært brukt til torvutvinning, men utvinningen er i sin siste fase. Beregninger foretatt av NIBIO viser at de kan lagre svært mye vann. Dermed er det stort potensial for å dempe flomtoppene området utsettes for. Ikke nok med det, for å reetablere området til våtmark/myr igjen vil man kunne binde 160 tonn CO2 per år, og området vil kunne bli en viktig våtmarksbiotop.

Det er viktig at man går ut i nedbørfeltet for å dempe flomtoppen. Bruk av lokale tiltak mot flom i små nedbørfelt er noe vi prøver å få til mer samarbeid omkring i Norge. Vi har nemlig ikke myndighet til å sette i gang slike prosjekter selv, men vi kan bistå med forskning omkring det, særlig på hvilke tiltak som fungerer og identifisere i hvilke områder det er best å iverksette dem.

I et annet prosjekt vi har jobbet med, Exflood, var en stor del av arbeidet knyttet til implementeringen av naturbaserte tiltak for å få bukt med flom, blant annet i byer. Tiltakene gikk ut på grønne tak, ulike infiltrasjonstiltak, fordrøyningsbasseng, kvistdammer i skog og lignende. I EU-sammenheng er naturbaserte løsninger for flomdemping et område det vies stadig mer oppmerksomhet til, og dette ser ut til å bidra til at det blir mer fokus på det her til lands også. Det er veldig bra.

Dyrking av jord påvirker vann

Marit Hauken, tidligere forsker ved NIBIO innenfor jordressurser og arealbruk og leder for JOVA - Program for jord- og vannovervåking i landbruket.

I et moderne jordbruk tilføres næringsstoffer og plantevernmidler på store arealer. Fosfor og nitrogen tilføres som gjødsel for å gi optimal plantevekst, men den andelen av næringsstoffene som ikke tas opp av plantene vil lagres i jorda og kan fraktes til elver og innsjøer gjennom avrenning. Det kan medføre forringelse av badevann og drikkevannskilder, og forringede levevilkår for fisk og andre vannlevende organismer. Dette er spesielt et problem i områder med høy landbruksaktivitet, der avrenningen av næringsstoffer kan bli så stor at det fører til oppblomstring av giftige alger i innsjøer. Ulike planteverntiltak, herunder sprøyting med kjemiske plantevernmidler, er nødvendig for å ha kontroll på ugras, soppsykdommer og skadeinsekter, slik at det oppnås gode avlinger og god kvalitet på landbruksproduktene. Som følge av erosjon og avrenning fraktes også plantevernmidler til bekker og andre vannforekomster, noen ganger i et nivå som antas å ha miljøskadelig effekt.

Her i Norge så vi problemene knyttet til landbruk og vannkvalitet i løpet av 1980-tallet. Myndighetene opprettet et overvåkingsprogram som skulle gi økt kunnskap om sammenhengen mellom dyrking og vannkvalitet. I dag står NIBIO for overvåkingen gjennom JOVA-programmet (Program for jord- og vannovervåking i landbruket). Vi samler inn data om jordbruksdrift i 11 typiske norske landbruksområder fra Grimstad i sør til Bodø i nord og måler vannføring og vannkvalitet i bekkene som renner igjennom disse områdene. Vi har også værdata fra de samme områdene. Overvåkingen har gitt NIBIO en unik database med lange måleserier som brukes til å se på trender og sammenhenger i jordbruksdrift, vær/klimaforhold og forurensningsmønstre. Dataene brukes av forskere til å forstå prosesser i jordbrukslandskapet, til å beregne effekter av miljøtiltak i jordbruket og til å kjøre modeller som kan vise effekter av framtidas klima.

Hvor miljøvennlig blir bioøkonomien?

Eva Skarbøvik, seniorforsker innenfor vannressurser og hydrologi ved NIBIO og leder for BIOWATER sammen med Jan Vermaat fra NMBU. BIOWATER er et nordisk senter for fremragende forskning og et samarbeid mellom åtte institutter fra Norge, Finland, Sverige og Danmark. Senteret er finansiert av Nordforsk.

Overgangen til bioøkonomi, med økt fokus på produksjon av fornybare biologiske ressurser, vil sannsynligvis medføre endringer i arealbruk som igjen vil ha innvirkning på vannressursene våre. I BIOWATER skal vi vurdere hvordan bioøkonomien vil påvirke utnyttelsen av arealressurser, og hvordan dette igjen vil påvirke ferskvann. Vi vil også undersøke hvilken innvirkning dette vil ha på samfunnet. 

I en fremtid med bioøkonomi antar vi at det vil bli økt utnyttelse av fornybare ressurser fra både land og vann. De fornybare ressursene vil konverteres til f.eks. mat, fôr, kjemikalier, materialer, farmasøytiske produkter eller energi. Hvis jordbruks- og skogsarealene utnyttes mer intensivt, og valget av vekster både i jord- og skogbruket endres, vil vannkvantitet og -kvalitet påvirkes. I kombinasjon med effekter av klimaendringer kan dette få langtrekkende konsekvenser både i rurale og nedstrøms urbane strøk.

Forskerne i BIOWATER vil bruke flere ulike metoder for å vurdere hvor grønt det grønne skiftet vil bli. Samarbeid med brukere og forvaltning for å utvikle scenarier for fremtidens arealbruk, vurdering av referansetilstand, analyser av lange måleserier av vannovervåking, utføre intervjuer med brukere for å finne verdien av vannressursene, og modellering av prosesser i nedbørfeltene er bare noen av disse metodene.

Her vil vi spesielt fremheve betydningen av lange måleserier. Data fra flere tiår bakover i tid gir uvurderlig innsikt i hvordan vannressursene påvirkes av både menneskelig aktivitet og klimavariasjoner. I NIBIO har vi JOVA-programmet som siden 1990 har overvåket små nedbørfelt over hele Norge: Her er ikke bare vannkvaliteten overvåket, men det er også foretatt registreringer av arealbruksendringer. Slike data er alfa og omega både for å forstå prosesser i nedbørfelt og for å kunne modellere mulige fremtidsscenarier.

Vannmangel skaper konflikt

Udaya Sekhar Nagothu, seniorforsker innenfor vannressurser og hydrologi og leder for internasjonal avdeling ved NIBIO.

Ekstremvær som fører til flom og vannmangel begynner å bli et alvorlig problem verden over. Vannmangel fører til konflikt mellom samfunn i mange utviklingsland. Det som skjer i Cape Town for tiden er et klassisk tilfelle av utilstrekkelig vannsikkerhet med akutt mangel av drikkevann.

Det er viktig å opprettholde naturens egne prosesser, for å for eksempel sikre minimum vannføring i vannforekomster. Dette er en utfordring i mange land, der stadig flere elver blir demmet opp og lukket. Å beskytte nedbørfelt fra avskoging og sette inn tiltak for å redusere avrenning har mye å si for vannkvalitet og -kvantitet.

NIBIO koordinerer flere prosjekter i Afrika og Sørøst-Asia, der målet er å sikre tilstrekkelig matproduksjon i en fremtid preget av klimarelaterte utfordringer som tørke, ekstreme værhendelser og flom. Stikkord for mye av arbeidet er klima-smart og bærekraftig landbruk, det vil si utvikling av ny teknologi og vanningsmetoder, nye rissorter, kunnskapsoverføring og erfaringsutveksling mellom forskere, småbønder og beslutningstakere, samt å involvere og bemyndiggjøre lokale kvinner i dette arbeidet. 

Unngå matsvinn, spar vann

Mye av maten vi spiser og klærne vi går med blir produsert i land der ferskvann er en stadig knappere ressurs. Hele 70 prosent av det globale vannforbruket går med til landbruk. Ved å være bevisst på hva vi kjøper, spiser og kaster, kan hver og én av oss bidra til å redusere vannforbruket globalt. Video: Kathrine Torday Gulden.

Johannes Deelstra, seniorforsker innenfor vannressurser og hydrologi ved NIBIO.

Verdens befolkning øker og det er anslått at den kommer til å ligge på rundt ti milliarder i 2050. Det er en økning på tre milliarder mennesker i forhold til hva den lå på i 2010, noe som betyr at det må produseres mer mat.

I Norge har vi mye nedbør, men ikke tilstrekkelig stort jordareal for å kunne dyrke nok mat til en stadig økende befolkning. Vi er dermed avhengige av å importere mat.

Matimport kan by på utfordringer i fremtiden, blant annet fordi andre land vil også trenge mer mat – også dem som nå eksporterer. Dessuten er tilgang på vann et stadig større problem.

Allerede i dag er det mange land som sliter med knappe vannressurser. Det er mange land som benytter seg av såpass mye vann at forbruket overstiger det som er tilgjengelig via avrenning fra og tilførsel til elver. Ikke nok med det, i mange land fører det store behovet etter vann til at befolkningen må nyttiggjøre seg av grunnvann. Et overforbruk fører til at grunnvannsnivået synker meget raskt og konsekvensen er at det til slutt kan være for kostbart/kreve for mye energi å pumpe opp det som er igjen. Det er - hvis grunnvannskilden ikke allerede er tom.

En annen konsekvens av overforbruk av vann er at elvene ikke når havet lenger. Dette kan ha alvorlige ringvirkninger for matproduksjon, men også for økosystemer som trenger en minimum vannføring for å overleve.

I mange land er altså vann en knapp ressurs. Derfor er det en skam at veldig mye av maten som vannet har gått med til å produsere blir kastet og ikke spist.

FAO, FNs ernærings- og landbruksorganisasjon, anslår at mengden mat som av ulike årsaker ikke blir spist, ligger på rundt 30-40 prosent av det som dyrkes. Mengden vann som går med for produksjonen av såpass mye mat er på 250 kubikk-kilometer. Det tilsvarer tre ganger så mye vann som det finnes i Genèvesjøen i Sveits.

Vårt overforbruk av vann kan ikke fortsette særlig mye lengre. Vi må alle sørge for å ta grep for å stanse det før det er for sent.