MAGIC-modellen
En dynamisk modell som används för att beskriva utvecklingen av försurning räknar på materialbalanser i olika ekosystem.
Tillförsel och bortförsel av syror och basiska ämnen beräknas normalt årsvis med hänsyn till att flöden och förråd ändras med tiden. Den dynamiska försurningsmodell för ytvatten som använts mest i Sverige och internationellt är MAGIC (Model of Acidification of Groundwater in Catchments). Den beskriver förändringar av syra- och basförhållandena i skogsmarken och i ytvattnet när faktorer som nedfall av försurande ämnen och skogsbrukets inriktning förändras. Förändringarna beskrivs genom tidsserier för indikatorvärden, som till exempel markens basmättnadsgrad i tillrinningsområdet samt pH, ANC, och halter av oorganiskt aluminium i ytvattnet. Figur 2 visar ett exempel på modellberäknad utveckling av pH i MAGIC-bibliotekets sjöar under perioden 1860 till 2100, där 1860 representerar det förindustriella referenstillståndet. Modellen kan tillämpas på både rinnande vatten och sjöar. Modellberäkningarna i sjöar omfattar även vissa interna processer utöver tillrinningsområdets och avrinningsvattnets kemi.
Figur 2: Denna figur är baserad på en tidigare version av MAGIC-biblioteket, men illustrerar väl principen för hur pH har förändrats över i tid i svenska sjöar. Beräknad historisk och framtida pH-utveckling i bibliotekssjöarna mellan 1860 och 2100. Sjöarna är uppdelade i olika pH-klasser (percentiler) där 25-percentilen utgörs av de mest försurningsdrabbade sjöarna som reagerade snabbt och kraftigt på både ökningen och minskningen av försurande luftföroreningar under 1900-talet. 5-percentilen visar sjöar där flertalet sannolikt varit sura även i förindustriell tid. Överst alla sjöar i biblioteket (1202 st), i mitten alla sjöar i biblioteket med ANC<200 ueq (608 st), underst alla sjöar i biblioteket med ANC<50 ueq (82 st).
MAGIC-modellen består av tre delar:
1. En del som behandlar markkemiska jämviktsreaktioner där halterna av olika ämnen i jonform kontrolleras av sulfatadsorption, utbyte av katjoner på markpartiklarna, upplösning, utfällning och speciering av aluminium, samt upplösning och speciering av oorganiskt och organiskt kol.
2. En del som beräknar massbalanser där flödet till och från marken kontrolleras av atmosfäriskt nedfall, vittring, nettoupptag i biomassa samt utlakning.
3. En del som kopplar samman de markkemiska jämviktsreaktionerna med massbalansberäkningarna.
Centralt i modellen är det utbytbara förrådet av baskatjoner i marken. Om förrådet förändras över tiden, på grund av påverkan från luftföroreningar eller skogsbruk, förändras även jämvikterna mellan mark och markvatten, vilket i sin tur ändrar avrinningens kemi. Tidssteget i modellen är normalt ett år vid simuleringar under långa perioder. Hur omfattande och snabba förändringarna blir beror både på storleken av flödet av till exempel luftföroreningar och på markens naturliga grundegenskaper.
MAGIC-modellen har använts i många länder i över 20 år och har hela tiden utvecklats och kompletterats. Mera ingående beskrivningar av modellens utveckling och egenskaper finns i Cosby m.fl., (1985a, b, c, 2001) och Jenkins m.fl., (2002). Utvecklingen sker vid University of Virginia, USA, i samarbete med Norsk Institutt for Vannforskning, NIVA, och licenser för mjukvaran till modellen finns att få därifrån. Licenser enbart för utbildnings- eller akademiska syften kan fås utan kostnad. Kontaktperson är Richard Wright.