Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
The Swedish Coastal zone Model (SCM)
SMHI, Research Department, Oceanography.
SMHI, Professional Services.
2020 (English)Report (Other academic)
Abstract [en]

SMHI develops and maintains a model system for water quality calculations in coastal zone waters around Sweden. It is called the Swedish Coastal zone Model (SCM) and has previously been presented in Sahlberg (2009). Since that report was published the model has been further developed and it is now also used in scientific research. This now calls for an updated report.The SCM is a coupled 1-dimensional physical and biogeochemical model. The model calculates the vertical profiles of all its variables and assumes that they are horizontally homogeneous in the studied area. In order to resolve horizontal variations, a region is divided into several smaller sub-regions, called basins, connected by sounds. Through these sound connections both water and mass of different constituents are exchanged. The basins in SCM are identical to the national water bodies defined in accordance with the Water Framework Directive (WFD). The vertical resolution is half a metre in the uppermost layers, one metre in the 4-70 m interval, and two metres between 70-100 m. Below 100 m the layer thickness increases to 5 m and to 10 m below 250 m.The physical part of SCM consists of the equation solver Program for Boundary Layers in the Environment (PROBE, Svensson (1998)), but also several subroutines which calculates, e.g., insolation, ice-cover, and the exchanges between basins. The exchanges that connect the modelled basins are assumed to be governed by baroclinic and barotropic pressure gradient between the coupled basins.The biogeochemical model is the Swedish Coastal Ocean BIogeochemical model (SCOBI, Marmefelt et al. (2000)). SCOBI is a process-oriented model that includes marine nitrogen, phosphorous and oxygen dynamics, as well as a simple representation of plankton dynamics typical for the Baltic Sea. It calculates 11 variables: zooplankton, three functional phytoplankton groups, detritus, nitrate, ammonium, phosphate, oxygen, benthic nitrogen and benthic phosphorus. SCOBI uses the O2 variable to also, indirectly, model H2S. H2S is represented as a negative oxygen concentration, i.e. the oxygen needed to oxidize a certain accumulated H2S concentration, which can also be considered as an oxygen debt.The mixing and advection of the nine pelagic biogeochemical variables are calculated by PROBE, while SCOBI calculates the process rates which decide how matter is exchanged between the 11 biogeochemical variables, and also the vertical transfers between the SCM’s grid cells due to the sinking of phytoplankton and detritus, i.e. sedimentation.SCM needs input data from the atmosphere (weather variables and deposition on nitrogen and phosphorus), from land (land run-off and point sources, e.g. sewage treatment plant and industries) and also from the open ocean.The model is part of the Swedish water management, but it is also used within research project which results in peer reviewed scientific publications.

Abstract [sv]

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 fleramindre 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.

Place, publisher, year, edition, pages
2020. , p. 32
Series
Oceanography, ISSN 0283-7714 ; 128
National Category
Oceanography, Hydrology and Water Resources
Research subject
Oceanography
Identifiers
URN: urn:nbn:se:smhi:diva-5625OAI: oai:DiVA.org:smhi-5625DiVA, id: diva2:1391627
Available from: 2020-02-05 Created: 2020-02-05 Last updated: 2020-02-07Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1036 kB)15 downloads
File information
File name FULLTEXT02.pdfFile size 1036 kBChecksum SHA-512
1951e15c38de1fabaae626730bb086b81e4621023627ebed4d1725f451b4f29e527666a86ad16ce627e8dbbf88383aafa08c61ce38a2fb98a773b1e502829d14
Type fulltextMimetype application/pdf

Authority records BETA

Edman, MoaSahlberg, Jörgen

Search in DiVA

By author/editor
Edman, MoaSahlberg, Jörgen
By organisation
OceanographyProfessional Services
Oceanography, Hydrology and Water Resources

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 16 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 55 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf