SMHI
Not a member yet
1741 research outputs found
Sort by
Spatio-temporal characterization of warnings and advisories issued by SMHI 2011-2020 with focus on multiple hydrological hazards
No full textSweden is less affected by natural hazards compared to the most risk-prone regions in the world, however, it does experience several kinds of hazards that cause economical losses as well as increased mortality. Moreover, recent studies show that single natural hazards may be in different ways combined, leading to hazards that cause cascading or co-crowding effects and turn them into so-called “multiple” or “compound” hazards. In this study we aim to view the natural hazards from a multiple perspective, in particular, those related to hydrology. We complied weather warnings and advisories (WA) issued by SMHI from 2011 to 2020 and conducted a comprehensive quality assurance. The studied WA cover the fields of meteorology, hydrology and oceanography. Four statistical metrics were designed and calculated as a basis to investigate the occurrences of single and multiple hazards in terms of their distribution in time (at daily level) and space (at warning district level). Combinations of up to four types of single hazards occurring on the same day and district have been explored, but we focused on two-type combinations (so-called double WA). For single hazards, high river flow and heavy snowfall were found to be the most common warnings, in terms of the overall number of affected days and districts, followed by the warnings of strong wind gusts and high ocean level. Except for high temperatures, advisories were more frequently issued than warnings, with on average more than 1000 advisories issued per year (e.g. for risks of fire and water scarcity). Analyses of hydrology-related multiple hazards (double WA) revealed that 1) districts along the west coast and the north-east coast were most affected, in particular during winter (December-February), 2) high river flow and strong wind gusts was the main warning combination including hydrology, ranked up high in all metrics, with most affected districts located along the west coast in southern Sweden, 3) high river flow warning combined with grassland fire advisory is the main hydrology-related combination of one warning and one advisory, and 4) water scarcity and forest fire stands out as the most frequent combination of two advisories.Sverige är mindre påverkat av naturolyckor jämfört med de mest riskbenägna regionerna i världen, men upplever trots det flera typer av olyckor som orsakar både ekonomiska förluster och ökad dödlighet. Nyligen genomförda studier visar dessutom att enskilda naturolyckor kan på olika sätt sammanfalla, vilket kan leda till kombinerade effekter eller kaskadeffekter och omvandla dem till så kallade multipla eller samverkande naturolyckor. I denna studie betraktar vi naturolyckorna ur ett multipelt perspektiv, med särskilt fokus på de som är relaterade till hydrologi. Vi sammanställde vädervarningar och meddelanden (VM) utfärdade av SMHI från 2011 till 2020 och genomförde en omfattande kvalitetskontroll. De VM som studerades omfattar områdena meteorologi, hydrologi och oceanografi. Fyra statistiska mått utformades och beräknades som underlag för att undersöka förekomsten av enskilda och multipla naturolyckor i termer av deras fördelning i tid (på dygnsnivå) och rum (på varningsdistriktsnivå). Kombinationer av upp till fyra typer av enskilda olyckor som inträffar på samma dag och i samma distrikt har undersökts, men vi fokuserade på kombinationer av två typer (s.k. dubbel VM). För enskilda naturolyckor visade sig höga flöden och snöfall vara de vanligaste varningarna, sett till det totala antalet förekomster över alla dagar och distrikt, följt av varningarna för vind och högt vattenstånd. Förutom för höga temperaturer utfärdades meddelanden avsevärt oftare än varningar, med i genomsnitt mer än 1 000 meddelanden per år (t.ex. för brandrisk och risk för vattenbrist). Analyser av hydrologirelaterade multipla naturolyckor (dubbel VM) visade att 1) distrikten längs västkusten och norra ostkusten var mest drabbade, särskilt under vintern (december-februari), 2) höga flöden och vind var den främsta varningskombinationen som inkluderar hydrologi, högt rankad i alla statistiska mått, med de mest drabbade distrikten belägna längs södra västkusten Sverige, 3) varning för höga flöden kombinerat med meddelande om gräsbrandrisk var den främsta hydrologirelaterade kombinationen av varning och meddelande, och 4) vattenbrist och skogsbrandrisk var den vanligaste kombinationen av två meddelanden
High resolution air quality modelling of NO2, PM10 and PM2.5 for Sweden : A national study for 2019 based on dispersion modelling from regional down to street canyon level
No full textIn this development project, concentrations of NO2, PM10 and PM2.5 have been calculated for the whole of Sweden for the year 2019. Simulations have been made with a new methodology that enables an almost completely seamless combination of dispersion modelling on three scales; regional, urban and street scale, without double counting emissions. Pollution levels have been calculated at 50x50 m2 resolution, which provides a complete and detailed dataset at a national level. The spatial resolution of 50 m captures concentration gradients important for high-resolution exposure calculations. A strength of using dispersion models to calculate pollutant levels is the direct connection to emission inventories and projections.New functionality, parameterizations and inputs have been developed with the goal of increasing the performance of model calculations while preserving storage capacity. This is crucial to be able to carry out a comprehensive national modelling with a high geographical resolution. Parameterizations and detailed input data have been developed to better represent the real dispersion conditions, the physical environment and the size of emissions from, for example, traffic.For NO2, high levels are seen in urban environments near roads with high traffic load, and exceedances of the air quality limit values are seen in several locations. The number of exceedances of current air quality standards are relatively low for PM10. Levels of PM2.5 are often low and no exceedances of current standards occur at all. In a future perspective with stricter requirements for clean air, the situation will likely be different. With potentially stricter limit values there is a risk for exceedances in the several Swedish municipalities, especially for PM10.The validation of the modelling results compared to measurements has shown that modelling quality objectives are achieved for PM2.5 at both urban and local traffic stations. For NO2 and PM10, the modelling quality objectives are not met. The model underperforms at a number of stations and the 90 % requirement is thus not achieved. The RDE indicator is however fulfilled for several stations except for NO2 at traffic stations where the margin to fulfilment was very close. Further investigation of these sites is required and should be prioritized to understand the causes and improve modelled concentrations. Model performance, memory and storage capacity remain a major challenge for performing high-resolution calculations efficiently. Work on this also needs to be prioritised in future projects.The national modelling results constitute a national description of the current state of air quality in which all of Sweden's municipalities are included. The dataset facilitates the identification of locations where air pollution levels are at risk of exceeding threshold values for air quality standards and environmental quality objectives. This can be of great help to municipalities that lack measurements and modelling of air pollution and supports the work with Swedish air pollution assessment and mitigation. A comprehensive national assessment is especially important to have available when the updated EU Ambient Air Quality Directive, with stricter requirements for clean air, is implemented in the coming years. The dataset can also support the design of measurement networks, selection of measurement site locations and provide valuable information to experts and researchers as well as an interested public. The results will be made freely available on the SMHI web portal “Luftwebb” by the turn of the year 2023/2024.I detta utvecklingsprojekt har halter av NO2, PM10 och PM2.5 beräknats för hela Sverige för år 2019. Simuleringar har gjorts med en ny metodik som möjliggör en nästan helt sömlös kombination av spridningsmodellering på tre skalor; regional, urban och gaturum, utan att dubbelräkna emissioner. Föroreningshalter har beräknats på 50x50 m2 upplösning, vilket ger ett komplett och detaljerat dataset på nationell nivå. Den spatiala upplösningen på 50 m fångar koncentrationsgradienter av vikt för högupplösta exponeringsberäkningar. En styrka med att använda spridningsmodeller för att beräkna föroreningshalter är den direkta kopplingen till emissionsinventeringar och projektioner.Ny funktionalitet, parametriseringar och indata har tagits fram med målet att öka prestanda och kvalitet för modellberäkningar samtidigt som lagringskapacitet bevaras. Detta är avgörande för att kunna genomföra en heltäckande nationell modellering med hög geografisk upplösning. Parametriseringar och detaljerade indata har tagits fram för att bättre representera de verkliga spridningsförhållandena, den fysiska miljön samt storlek på utsläpp från exempelvis trafik.För NO2 ses höga halter i urbana miljöer nära trafikbelastade vägar med överskridanden av gränsvärden för olika normer på ett flertal platser. Antal överskridanden av nuvarande miljökvalitetsnormer är förhållandevis få för PM10. Halter av PM2.5 är ofta låga och inga överskridanden av gällande normer sker alls enligt modellresultaten. I ett framtida perspektiv med högre krav på ren luft blir troligtvis situationen en annan, där striktare gränsvärden riskerar att överskridas i flera svenska kommuner, speciellt för PM10.Valideringen av modellresultat gentemot mätningar har visat att modelleringskvalitetskraven uppnås för PM2.5 vid både urbana och trafiknära platser. För NO2 och PM10 uppnås inte modelleringskvalitetskravet för 90 % av mätstationerna då modellen underpresterar vid ett antal platser. RDE indikatorn för modellkvalitet uppfylls dock för flertalet stationer förutom för NO2 vid trafiknära stationer, där marginalen dock är liten. Vidare undersökning av dessa platser krävs och bör prioriteras för att förstå och förbättra modellerade halter i framtida projekt. Modellprestanda, minnes- och lagringskapacitet är fortsatt en stor utmaning för att genomföra högupplösta beräkningar på ett effektivt sätt. Arbetet med detta behöver också prioriteras framöver.Dessa nationella modelleringsresultat utgör en nationell nulägesbeskrivning av luftkvaliteten där alla Sveriges kommuner ingår. Datasetet underlättar identifiering av platser där luftföroreningshalter riskerar att överskrida tröskelvärden för miljökvalitetsnormer och miljömål. Detta kan vara till stor hjälp för kommuner som saknar mätningar och modellering av luftföroreningar och gynnar arbetet med svensk luftvård. En heltäckande nationell kartläggning blir speciellt viktigt att ha till förfogande när EU:s uppdaterade luftkvalitetsdirektiv, med striktare krav på ren luft, införlivas de kommande åren. Det nationella modelleringsunderlaget kan också utgöra stöd vid mätnätverksdesign, val av mätplats och ge värdefull information till experter och forskare såväl som en intresserad allmänhet. Resultaten kommer att tillgängliggöras fritt på SMHI:s webbportal Luftwebb till årsskiftet 2023/2024
NetCDF Climate and Forecast (CF) Metadata Conventions
No full textThis document describes the CF conventions for climate and forecast metadata designed to promotethe processing and sharing of files created with the netCDF Application Programmer Interface[NetCDF]. The conventions define metadata that provide a definitive description of what the data ineach variable represents, and of the spatial and temporal properties of the data. This enables usersof data from different sources to decide which quantities are comparable, and facilitates buildingapplications with powerful extraction, regridding, and display capabilities.The CF conventions generalize and extend the COARDS conventions [COARDS]. The extensionsinclude metadata that provides a precise definition of each variable via specification of a standardname, describes the vertical locations corresponding to dimensionless vertical coordinate values,and provides the spatial coordinates of non-rectilinear gridded data. Since climate and forecastdata are often not simply representative of points in space/time, other extensions provide for thedescription of coordinate intervals, multidimensional cells and climatological time coordinates, andindicate how a data value is representative of an interval or cell. This standard also relaxes theCOARDS constraints on dimension order and specifies methods for reducing the size of datasets
Quantification of population exposure to PM10, PM2.5 and NO2 and estimated health impacts for 2019 and 2030
No full textConcentrations of NO2, PM10 and PM2.5 have been calculated for the whole of Sweden for the year 2019 as well as two scenarios for 2030 in this study. Calculations have been performed using a new methodology, allowing almost seam-less combination of dispersion modelling at regional and urban scale without double-counting emissions. The concentrations have been calculated at 250x250 m2 resolution, producing a uniquely complete and detailed dataset at national scale. The methodology used can well reproduce the measured pollution levels at most urban background stations in the modelling domain. The spatial resolution of 250 m captures concentration gradients that are of importance for exposure calculations. An important strength of using dispersion modelling to calculate concentrations is the direct relation with emission inventories, allowing for source attribution and scenario evaluation that is consistent with emission inventories and projections. The modelled concentrations are used together with gridded population data in order to calculate exposure. The annual average population weighted exposure is 5.08 µg/m3 for NO2, 9.95 µg/m3 for PM10 and 5.21 µg/m3 for PM2.5 in 2019. A large decrease, by approximately 2 µg/m3, is seen for exposure to NO2 in 2030 compared to 2019. The exposure to PM10 and PM2.5 is also decreasing in 2030, but not as drastically, by about 0.2 µg/m3. A general conclusion is that exposure is higher in the age span of 21-50 years. An explanation is that these age groups more often live in urban areas, where there are more emissions and higher concentrations of pollution. Zero percent of the population is exposed to levels above the annual air quality standards for NO2, PM10 and PM2.5 for 2019 and 2030. It is to be noted that the model results represent annual averaged urban background concentrations, not local hotspot concentrations. The modelled exposures to PM2.5 and urban NO2 have been used for a national health impact assessment. The health impact assessment is similar to an earlier study of premature deaths and incident cases of mainly chronic diseases. Our results differ to a varying degree from similar impact assessments. Most important among the complicated reasons for differences in the estimated health impacts are the assumed exposure-response functions for the specific exposures, the slope and if there is a lower threshold below which no association exists. We have in this study decided to follow the strong evidence from high quality epidemiological studies that the exposure-response relationship between long-term exposure to PM2.5 and total mortality in adults is supra-linear with a much steeper slope at the lower end, with stronger effects of near source exposure, and no evidence of a threshold level below which no effects are observed. When adding the yearly number of premature deaths attributed to the regional background PM2.5 levels and the deaths associated with PM2.5 exposure from local sources, the total number becomes 4 264 deaths related to the fine particle exposure situation in 2019. At the same time, the urban contribution of NO2 is estimated to result in additional 428 premature deaths per year. In 2030 the population exposure to PM2.5 from the regional background is expected to be about 2% lower and from urban sources 22% lower compared to 2019, which indicates how much the attributed number of preterm deaths would change if everything else stays the same. Halter av NO2, PM10 och PM2.5 har beräknats för hela Sverige för år 2019 och för två scenarier 2030 i den här studien. Beräkningar har gjorts med en ny metodik som möjliggör en nästan helt sömlös kombination av spridningsmodellering på regional och urban skala utan att dubbelräkna emissioner. Föroreningshalter har beräknats på 250x250 m2 upplösning, vilket ger ett unikt komplett och detaljerat dataset på nationell skala. Metodiken kan väl reproducera uppmätta föroreningshalter vid de flesta urbana bakgrundsstationerna i modelldomänet. Den spatiala upplösningen på 250 m fångar koncentrationsgradienter av vikt för exponeringsberäkningar. En styrka med att använda spridningsmodeller för att beräkna föroreningshalter är den direkta kopplingen till emissionsinventeringar och projektioner. Modellerade föroreningshalter kombineras med griddad befolkningsdata för att beräkna exponering. Den befolkningsviktade årsmedelexponeringen är 5,08 μg/m3 för NO2, 9,95 μg/m3 för PM10 och 5,21 μg/m3 för PM2.5 år 2019. En stor minskning, med cirka 2 μg/m3till 2030, beräknas för exponering av NO2. Exponeringen för PM10 och PM2.5 minskar också till 2030, men inte lika drastiskt, med ungefär 0,2 μg/m3. En generell slutsats är att exponeringen är högre i åldersspannet 21-50 år. En förklaring är dessa åldersgrupper oftare bor i urbana områden, med mer utsläpp och högre föroreningshalter. Noll procent av befolkningen exponeras för halter över den årliga miljökvalitetsnormen för NO2, PM10 och PM2.5, varken år 2019 eller 2030. Det ska dock noteras att modellresultaten representerar årsmedelvärden av urbana bakgrundskoncentrationer, inte lokala hotspots. De modellbaserade beräkningarna av exponeringen för PM2.5 och lokalt genererad NO2 har använts i en nationell hälsokonsekvensberäkning. Hälsokonsekvensberäkningen liknar en nyligen publicerad beräkning avseende 2019, av förtida dödsfall och uppkomst av främst kroniska sjukdomar. Våra resultat avviker i olika riktning från resultaten i liknande beräkningar. En avgörande och komplicerad anledning till skillnader i de beräknade hälsokonsekvenserna är vilka exponerings-responssamband för specifika föroreningar som man baserar sina beräkningar på, riskkurvans form och om det finns någon säker nivå under vilken sambandet upphör. I denna studie har vi valt att luta oss mot den vetenskapliga evidens som ges av högkvalitativa epidemiologiska studier för att sambanden mellan partikelhalt och dödlighet är supra-linjära med den brantaste riskökningen vid de lägsta halterna, att effekterna är starkare nära källan samt att det inte finns stöd för någon tröskelnivå under vilken halten saknar betydelse. När vi räknar ihop antal förtida dödsfall per år som den regionala bakgrundshalten av PM2.5 beräknas orsaka med de dödsfall som beräknas uppkomma till följd av partikelutsläpp på hemorten så blir summan 4 264 förtida dödsfall relaterade till föroreningssituationen 2019. För samma exponeringssituation uppskattar vi att de lokalt genererade bidragettill NO2-halten leder till ytterligare 428 förtida dödsfall per år. 2030 beräknas befolkningsexponeringen för PM2.5 från den regionala bakgrunden ha minskat med omkring 2 % och från urbana källor med 22 % jämfört med 2019, vilket indikerar hur mycket antalet förtida dödsfall skulle reduceras om allt övrigt är oförändrat
Reducing chemical complexity in representation of new-particle formation : evaluation of simplification approaches
No full text
