Återkomsttider

Återkomsttid är ett mått på hur ofta en ovanlig händelse kan förväntas. Med  återkomsttid menas att händelsen i genomsnitt inträffar eller överträffas en gång under denna tid. Återkomsttider beräknas med statistiska metoder genom extremvärdesanalys av långa serier av sammanhängande mätningar.

Återkomsttider kan beräknas för olika parametrar, förutsatt att det finns relevant mätdata. Det kan vara vattennivå, regnmängd, vattenflöde, temperatur, vindhastighet eller snödjup.

Vilken återkomsttid bör användas?

Om en anläggning ska byggas kan det finnas krav på att den kan hantera väderhändelser med en viss återkomsttid. Vilken återkomsttid som väljs beror enkelt uttryck på hur säker anläggningen ska vara och under hur lång tid som den ska stå. Det blir alltså en avvägning mellan vilka konsekvenserna blir om händelsen inträffar eller överskrids och vilka kostnaderna blir. Detta måste avgöras från fall till fall då det blir en avvägning mellan vilken risk man är beredd på att ta.

För dammanläggningar som vid dammbrott ger risk för människoliv sätts säkerhetsmarginalen mycket högt. För dessa anläggningar har därför en särskild metod utvecklats för att beräkna ett dimensionerande flöde som har en bedömd återkomsttid på över 10.000 år.

Återkomsttid, sannolikhet och risk

Ett värde som har en återkomsttid på 100 år uppnås eller överträffas i genomsnitt en gång på 100 år. Det innebär att sannolikheten är en (1) procent varje enskilt år. Eftersom man exponerar sig för risken under flera år blir den ackumulerade risken avsevärt större.

För en konstruktion vars livslängd beräknas till 100 år blir den ackumulerade risken hela 63 % att 100-årsvärdet överskrids någon gång under 100 år.  Om säkerhetsnivån väljs till 100-årsvärdet är risken att det värdet överskrids större än att det underskrids. Med andra ord, det är troligare att konstruktionen, under sin livslängd, kommer att utsättas för förhållanden utöver den nivå som valts än att den nivån aldrig inträffar.

Höga flöden och återkomsttider

SMHIs hydrologiska prognos- och varningstjänst utfärdar varningar för höga flöden i vattendrag då detta kan medföra höga strömningshastigheter i vattendrag och innebära fara för personer som befinner sig i vattendraget.  För översvämning av känsliga objekt längs vattendrag och sjöar kan SMHI utfärda varningar för översvämning. 

Läs mer om varningar för höga flöden.

Läs mer om varningar för översvämning. 

Varningar för höga flöden baseras på prognoser för flöden i vattendragen. Dessa jämförs sedan med framräknad statistik över flöden med olika återkomsttider för respektive vattendrag. Därefter utfärdas varningar vid behov för de aktuella områdena enligt graderingen högt - mycket högt - extremt högt.

* Intervallet för återkomsttiderna uppdaterades 2021-02-10 i samband med införandet av konsekvensbaserade varningar. Läs mer om SMHIs vädervarningar.

Varningarna är viktiga beslutsunderlag för samhället. Förutom att de finns på smhi.se och i SMHIs väderapp skickas de direkt till länsstyrelser, kraft- och vattenregleringsföretag, vissa centrala och regionala myndigheter och massmedia. Det kan exempelvis leda till anpassningar av kollektivtrafik och förberedelser för insatser på vägnätet. Konsekvenserna av höga flöden kan lokalt bli mycket olika och därför behövs lokal kännedom för att bedöma behov av åtgärder.

Malmöregnet 2014

Ett regntillfälle kan beskrivas på olika sätt. Även om regnet pågår under längre tid, kanske flera dagar, så har det olika intensitet under tiden.

Den 31 augusti 2014 föll mycket regn över Malmö på kort tid och orsakade många skador. Omfattande översvämningar av vägar, översvämmade avlopp och vattenskador på byggnader. Återkomsttiden för Malmö-händelsen är svår att bedöma på grund av allt för kort dataserie. Under 1 timme föll 35 mm och under 6 timmar kom det 85 mm, enligt registreringar på SMHIs automatiska nederbördsstation som ligger i östra delarna av staden. I mer centrala delar av Malmö var regnmängderna större.

I en studie över korttidsnederbörd (15 minuter), för Sverige som helhet, beräknades ett regn med varaktigheten 1 timme och återkomsttiden 50 år uppgå till 31 mm, vilket motsvarar Malmö-fallet. För varaktigheten 6 timmar och återkomsttiden 50 år visade beräkningen 47 mm. I det fallet var intensiteten betydligt större i Malmö. Malmö kommun har bedömt återkomsttiden till över 200 år baserat på lokala mätare.

Rekorden för Sverige är: 86,3 mm under 1 timme (Uppsala år 1997) och 136,3 mm under 6 timmar (Gävle 2021).

Beräkna återkomsttid

Återkomsttider beräknas statistiskt och vanligen utifrån de högsta värdena för varje år. Värdena antas vara oberoende och följa samma sannolikhetsfördelning. Det finns flera sannolikhetsfördelningar som används för återkomsttidsanalys och det är viktigt att verifiera att vald fördelning passar till datasetet. Två vanliga fördelningar är Generalized Extreme Value (GEV) och Lognormal.

Ur diagrammet kan exempelvis utläsas att ett havsvattenstånd på 98 cm har återkomsttiden 10 år vid Kungsholmsfort och för 100 års återkomsttid uppnås havsvattenståndet 124 cm.

Begränsningar i mätserier

Vid statistisk återkomsttidsanalys kan i princip återkomsttider över 100 år beräknas. Det är dock mycket ovanligt att ha tillgång till så långa mätserier att beräkningarna blir tillförlitliga.

För Kungsholmsfort är serien hela 127 år och har god kvalitet. Datamaterialet följer de valda sannolikhetsfördelningarna och därför kan återkomsttider som är betydligt längre än mätserien tas fram. Det är dock vanligt att återkomsttider beräknas på kortare mätserier och då får större försiktigt iakttas vid tolkningen.

Som en tumregel går det att beräkna återkomsttider med acceptabel säkerhet för en tidsperiod som är ungefär dubbelt så lång som mätserien. För längre återkomsttider är osäkerheten stor och ökar med längden på återkomsttiden som tas fram.

För flöden i vattendrag finns ofta långa tidsserier men för intensiva regn baseras analyserna oftast på nederbörd uppmätt var 15:e minut och de använda stationerna upprättades först runt 1995. Därför blir osäkerheterna stora för de längre återkomsttiderna 50 år och 100 år.

Klimatförändringar ändrar statistiken

Eftersom återkomsttider beräknas på uppmätta data förutsätts ett beteende som är likartat över tid. Exempelvis att en ovanlig händelse är lika ovanlig statistiskt sett år 1920 som år 1975. Om klimatet blir alltmer nederbördsrikt ändras det statistiska underlaget så att en ovanligt nederbördsrik händelse i det torrare klimatet blir mindre ovanlig i det blötare klimatet.

Klimatet är i förändring och därför går det inte att baserat på äldre mätdata bedöma återkomsttider i framtiden. För detta behövs analyser av klimatscenarier som beskriver det framtida klimatet. I exemplet nedan visas beräkningar av förändringen för regn med varaktigheten 30 minuter mot slutet av seklet jämfört med referensperioden 1961-1990.  Enligt beräkningarna ökar 30-minuters regnen med drygt 25 procent i medeltal för de olika återkomsttiderna, men med stor spridning mellan de olika klimatscenarierna. Dock visar samtliga på en ökning.