Sammanfattning
SMHI utvecklar och underhåller ett modellsystem för beräkningar av vattenkvalitet i Sveriges kustvatten. Modellen kallas Kustzonsmodellen (Swedish Coastal zone Model, SCM) och har tidigare presenterats i Sahlberg (2009). Sedan den rapporten publicerades 2009 har modellen utvecklats vidare och den används nu också inom forskning. Detta motiverar nu en uppdaterad rapport.
Kustzonmodellen beräknar både det fysiska och biogeokemiska tillståndet i kustzonen runt Sverige. Modellen simulerar vertikalprofiler för både de fysiska, såväl som de biogeokemiska, variablerna, men bygger på antagandet att de är horisontellt homogena inom ett område. För att beräkna horisontella variationer delas en region upp i flera
mindre underregioner, kallade bassänger, vilka sammankopplas av sund. Bassängerna i kustzonsmodellen är identiska med de nationella vattenförekomster som definieras i enlighet med ramdirektivet för vatten (WFD). Den vertikala upplösningen i modellen är en halv meter i de översta skikten, en meter i intervallet 4-70 m och två meter mellan 70-100 m. Under 100 m ökar skiktens tjocklek till 5 m och till 10 m under 250 m.
Den fysiska delen av SCM består av ekvationslösaren Program for Boundary Layers in the environment (PROBE, Svensson (1998)), men också av beräkningsrutiner för till exempel solinstrålning, isbeläggning och utbytet mellan bassängerna. Utbytena som förbinder de modellerade bassängerna beräknas från de baroklina och barotropa tryckgradienterna över sunden.
Den biogeokemiska modellen som används är Swedish Coastal Ocean BIogeochemical model (SCOBI, Marmefelt et al. (2000)). SCOBI är en processorienterad modell som inkluderar marin kväve-, fosfor- och syre-dynamik, samt en enkel representation av planktondynamik typisk för Östersjön. Den beräknar 11 variabler: zooplankton, tre fytoplanktongrupper, detritus, nitrat, ammonium, fosfat, syre, bentiskt kväve och bentiskt fosfor. SCOBI använder den modellerade syrekoncentrationen för att också indirekt modellera H2S. H2S representeras som en negativ syrekoncentration, d.v.s. det syre som skulle behövas för att oxidera en viss ackumulerad mängd H2S.
Omlandningen och förflyttningen av de nio pelagiska biogeokemiska variablerna beräknas av PROBE, medan SCOBI beräknar processhastigheterna som bestämmer hur materia utbyts mellan variablerna. Även de vertikala överföringarna mellan SCM beräkningsceller som orsakas av sjunkande fytoplankton och detritus, d.v.s. sedimentation, beräknas av SCOBI.
SCM behöver indata från atmosfären (väder och deposition av kväve och fosfor), från land (landavrinning och punktkällor, t.ex. avloppsreningsverk och industrier) och även från öppet hav.
Modellen är en del av den svenska vattenförvaltningen, men den används också inom forskningsprojekt som resulterar i vetenskapliga publikationer.