Adapting hydropower to future climate extremes

Nedbør og temperatur vil endre seg i framtidas klima, noe som gir nye utfordringer og muligheter for norsk vannkraft. Vi forventer en økning i frekvens og alvorlighet av ekstreme hendelser som flom, tørke og høye vanntemperaturer. Forskningsprosjektet ReAdapt skal studere hvordan vi kan tilpasse vannkraftsystemet til et nytt klima med fokus på ekstreme hendelser. Målsettingen er å opprettholde eller øke vannkraftproduksjonen samtidig som biomangfold opprettholdes i velfungerende økosystemer. Økosystemer og alt liv i vann og vassdrag er tilpasset klimaforholdene slik det historisk har vært. Vannkraft er en viktig påvirkningsfaktor til alt liv i vassdrag, men vi har god kunnskap om både virkningene og hvordan tiltak kan utformes for å bedre forholdene for liv i regulerte elver. Økt hyppighet og alvorlighet av ekstreme hendelser kan forverre forholdene, men vassdragsregulering gir også en mulighet til å kompensere for negative klimaendringer. ReAdapt skal bruke ti ulike scenarier for hvordan klima og ekstremhendelser kan utvikle seg. Hydrologiske modeller skal brukes for å beregne tilsig, vannføring og vanntemperatur. Kraftsystemmodeller skal deretter brukes for å finne framtidig energiproduksjon, strømpriser og hvordan drift av magasin og kraftverk blir. Vi har valgt et spesielt fokus på laks i ReAdapt ettersom det er en art som reagerer relativt raskt på endringer i de fysiske forholdene. Det finnes mye relevant kunnskap om hvordan laks reagerer på ulike klimatiske forhold som vi skal bruke sammen med eksperimentelle studier på NINAs forsøksstasjon på Ims. Der skal vi se hvordan laksen reagerer på ulike vannføringer og vanntemperaturer som igjen skal brukes i modeller for vekst og utvekling av laks. Sammen med modeller for klima, hydrologi og kraftproduksjon kan vi forutsi hvordan ekstreme klimahendelser påvirker laksen, og videre hvordan vi kan tilpasse vannkraft og sette inn avbøtende tiltak for å sikre både kraftproduksjon og laks i framtidas klima.

ReAdapt will generate research-based knowledge about how hydropower can optimize and re-adapt sustainable operations in future climates. The focus will be on extreme events, and how they can be accommodated with strategic investments and measures, to minimize uncertainty, and maintain or increase hydropower production. At the same time, we will investigate impacts to ensure a well-functioning aquatic ecosystem by adapting hydropower operations and suggest mitigation measures for the key species Atlantic salmon. ReAdapt will identify a set of compound scenarios combining multiple climate pressures and other stressors that pose risks to hydropower production and the ecosystem. By the use of hydrological modelling and ten downscaled and bias-corrected climate scenarios for emission scenarios RCP4.5 and RCP8.5, we will characterize extreme events of flow and water temperature for the scenarios. We will then use power system models to analyse how these scenarios will impact total power system costs, electricity prices, energy production, reservoir management and environmental flow releases at national and local scales. Atlantic salmon is an ideal model organism to study ecological effects of extreme climate events because it is a key indicator species used to assess ecological conditions in rivers. We will analyse historical data to understand how extreme episodes have affected salmon. By using a combined experimental, and genetical approach, we will test ecological impacts of projected extreme water temperatures and flow conditions at NINA’s Research Station Ims. Results from future scenarios on hydrology and power system models will feed into a mechanistic individual-based model, to simulate salmonid response to impacts of extreme events. Finally, we will show how extreme events impact the ability for hydropower plants to comply with revised terms of licenses, total power system costs, and energy production while maintaining sustainable ecosystems.