Grunnvann

Mange små og selvforsynte grunnvannsmagasiner

I nesten hele Norge er årsnedbøren større enn fordampningen, og overskuddet av vann renner før eller siden ut i havet. Bare en liten del av nedbøren treffer innsjøer og elver, resten må finne veien fra stedet nedbøren falt til bekker, innsjøer og vassdrag (figur 1). Det kan skje på overflaten, men for det meste skjer den første delen av denne reisen nede i bakken, som grunnvann.

Figur 1.  Illustrasjon av dannelse av markvann, som er over grunnvannsnivå, og underliggende grunnvann. Regn og snøsmeltning infiltrer ned i bakken, først i markvannsonen (umettet sone) og deretter ned i grunnvannssonen (mettet sone). Grunnvannet kan deretter strømme ut i lavereliggende områder, til for eksempel en bekk eller elv. Målinger og overvåking av grunnvannsnivået (også kalt grunnvannsspeilet) gjøres ved å sette et rør ned i bakken, og observere vannhøyden i dette røret.

I varierende grad kan vannet oppholde seg i grunnen over lengre tid, derfor snakker vi ofte om grunnvannsmagasiner. Noen slike grunnvannsmagasiner er store og mektige, som for eksempel grusavsetningen på Gardermoen, men i regelen kjennetegnes Norge av små og hovedsakelig tynne heterogene grunnvannsmagasiner. Dette er en følge av den geologiske historien, med innlandsisen som fram til for rundt 9000 år siden transporterte løsmasser vekk fra landoverflaten.

Noen grunnvannsmagasiner, særlig elveslettene i de større dalene, får vann både fra elva og fra lokal nedbør og snøsmelting (tilsig). De fleste grunnvannsmagasiner i Norge er imidlertid selvforsynte, det vil si at nydannelsen av grunnvann bare avhenger av lokalt tilsig. Disse magasinene er derfor svært følsomme for klimaendringer, ekstreme hydrologiske forhold og menneskelige inngrep. Grunnvannet i disse magasinene beveger seg langsomt og relativt konstant nedover mot en bekk, elv eller innsjø, og sørger for at det renner vann i vassdragene både midtvinters og gjennom lange godværsperioder om sommeren. Grunnvannet har sterk innvirkning på vannkvalitet og vanntemperatur, og derfor på de organismene som lever i ferskvann.

Grunnvannsnivået varier gjennom året

Grunnvannsnivået varierer naturlig gjennom året. Nivået er avhengig av tilført vann til grunnen fra regn og snøsmelting, og uttak av vann slik som fra planter, fordampning og eventuelle menneskelige uttak. På grunnlag av observert grunnvannsnivå på utvalgte målestasjoner, har en forsøkt å klassifisere enkelte grunnvannsregioner i Norge med hensyn til karakteristiske endringer i grunnvannstanden over året.

Typisk variasjon i grunnvannstand i tre regioner ulike regioner i landet er skjematisk fremstilt i figur 2. Variasjonsmønsteret gjelder for selvforsynte grunnvannsmagasiner, der nydannelsen av grunnvann er avhengig av nedbør- og snøsmeltingsforholdene. I de magasiner hvor avstanden fra markoverflaten til grunnvannspeilet er stor, vil en kunne få en forskyvning i kurvenes fase.

Figur 2. Typiske naturlige grunnvannsfluktuasjoner for ulike områder i Norge. (Modifisert fra Skjeseth og Næsheim. Populærvitenskapelig magasin.)

• Lavlandsområder har to årlige topp- og bunnivå. I lavlandsområdene kan en observere to perioder gjennom året. Den ene bunnmålingen observeres på senvinteren like før snøsmeltingen, den andre i september etter økt forbruk av vann gjennom fordamping og opptak fra plantene om sommeren. Den første toppmålingen finner sted like etter snøsmeltingen, som en direkte følge av denne. Den andre toppen observeres på slutten av året som følge påfylling som følge av høstnedbøren.
• Fjellområdene har vanligvis kun ett årlig topp- og bunnivå. Her viser variasjonen i grunnvannstanden vanligvis bare en bunn, som inntreffer like før snøsmeltingen, og en topp like etter snøsmeltingen. Av og til finnes det også en liten topp på høsten, dette avhenger av snø og teleforholdene.
• Kystområder har vanligvis et bunnivå om høsten. I kystområdene faller mye av vinternedbøren som regn, samtidig som det er lite teledannelse grunnet et mildere klima. Vi har derfor en maksimal grunnvannsstand på vinterstid, med avtagende vannstand utover våren og sommeren. Man når et minimum om lag i september, og deretter økende grunnvannstand igjen utover senhøsten og vinteren.

Ekstreme grunnvannsforhold kan medføre jordskred og tørke

I forhold til andre land er grunnvannsmagasinene med løsmasser små og tynne i Norge, dette skyldes vår kvartærgeologisk historie. Grunnvannsmagasinene våre er derfor svært følsomme for meteorologisk variasjoner, spesielt i nedbør og temperatur.

Utviklingen i grunnvannstanden i løpet av sommeren og høsten 2006 og 2018 illustrer dette godt. I løpet av noen uker endret situasjonen seg dramatisk i deler av Norge. I august/september var grunnvannsnivået ekstremt lavt i store deler av landet. Dette førte for eksempel til bekymring for vannforsyningen utover vinteren, og lite tilsig til kraftmagasinene. I november/desember var grunnvannsnivået derimot ekstremt høyt, med større fare enn vanlig for flom og jordskred, men med mye bedre vilkår for oppfylling av kraftmagasiner. 

Mengden grunnvann i bakken er også avgjørende i forhold til flomfare. Er bakken nærmest mettet med vann, det vil si at grunnvannsspeilet er nært overflaten, øker sjansen for flom ved nedbør og snøsmelting fordi bakken ikke klarer å ta imot alt vannet som kommer.

Grunnvannstemperaturen er relativt stabil gjennom året

Grunnvannstemperaturen, ofte flere meter under overflaten (<5 m), er relativt stabil gjennom året og varierer fra 6 ºC i Sør-Norge til 1 ºC i Nord-Norge. Målinger viser at det er forsinkelse i variasjon av grunnvannstemperatur i forhold til lufttemperaturen. Dette betyr at de laveste grunnvannstemperaturene måles om sommeren, og de høyeste om vinteren. 

Man antar ofte at grunnvannstemperatur omtrent tilsvarer den årlige gjennomsnittlige lufttemperaturen. Dette kan gjenspeiles i gjennomsnittlig årlig grunnvannstemperatur i Norden, som vist i figur 3. Andre faktorer som tykkelsen til den umettede sonen (markvannsonen), jordart, snødekke, frost og vegetasjon påvirker også i en viss grad grunnvannstemperaturen.

Figur 3. Kart over grunnvanntemperatur (isolinjer) i de nordiske landene (kilde: data fra de nordisk grunnvannsnett).