GREEN/BLUE CITIES:  Green/Blue Infrastructure for Sustainable, Attractive Cities 

 

 

Deliverable Report 1.5 

 

Prediction of future stormwater quality and runoff 

 

 

 

 

Matthias Borris 

Urban Water 

Dept of Civil, Environmental and Natural Resources Engineering 

Luleå University of Technology 

97187 Luleå 

SWEDEN 

 

 

 

  

 

 

IntroductionStormwater  quality  is  governed  by  various  factors  including  the  local  climate  as  rainfall 

characteristics (Brezonik and Stadelmann 2002, Vaze and Chiew 2003, Brodie and Egodawatta 2011), 

the abundance and strength of pollutant sources (Malmqvist 1983, Pitt et al. 1995, Davis et al. 2001, 

Becouze‐Lareure  et  al.  2015),  catchment  characteristics  as  the  share  of  directly  connected 

impervious  surfaces  (Hatt  et  al.  2004,  Liu  et  al.  2012)  and  finally measures  aiming  on  controlling 

stormwater quality and to protect receiving water bodies (MOE 2003, CDEP 2004).  

There  is clear evidence  that  rainfall characteristics may change  in  the  future due  to anthropogenic 

climate change (IPCC 2014). Furthermore many urban areas are expected to grow as for example in 

2014 about 54% of the world’s population lived in urban areas and this share is expected to increase 

to about  two‐thirds by  the year 2050  (United Nations 2015). Due  to both  individual and combined 

effects of  those  two  factors  stormwater quality will  change  in  the  future. Regions with  increased 

precipitation will face higher runoff volumes. The growth and densification of urban areas will lead to 

a higher conversion of  rainfall  into  runoff. On  top of  that, urbanization  is  likely  to  lead  to a higher 

abundance of pollutant sources.  

Consequently stormwater control measures (SCMs) designed for today’s conditions may not deliver 

the desired effects  in the future, due to hydraulic and pollutant overloading. Consequently possible 

future  changes  in  stormwater  quality  need  to  be  assessed  to  take  the  needed  corrective  actions 

aiming to either maintain and/or improve the performance of the existing SCMs.  

The principle aim of this report is to give an overview about the current knowledge of future trends 

in stormwater quality in Sweden with main focus on the cold climate region as (inter alia) Kiruna.  

MethodThis report is based on studies conducted by the authors at Luleå University of Technology on future 

trends  in  stormwater  quality  exemplified  for  different  cities  in  Sweden.  The  conducted  studies 

focused  on  the  snow  free  period  of  the  year  and  only  considered  precipitation  as  rain.  More 

specifically the following topics were covered:  

Effects  of  changes  in  rainfall  characteristics,  due  to  climate  change,  on  the  stormwater 

quality in Kiruna assuming the current pollutant sources and environmental practices.  

Climate change scenario effects on stormwater quality for different catchments in Sweden of 

various imperviousness, assuming the current pollutant sources and environmental practices.  

Effects  of  future  scenarios  accounting  for  a)  climate  change,  b)  increased  pollutant 

generation due  to a progressing urbanization and  intensification of  land use and  c)  future 

efforts in controlling pollutants by (inter alia) SMCs on stormwater quality in Östersund.  

As little data were available for Kiruna at the time these studies were conducted, other municipalities 

in northern Sweden were object of the herein reported studies. Nevertheless, many of these results 

are also applicable for Kiruna. 

Effects of changes in rainfall characteristics on stormwaterqualityduetoclimatechange

IntroductionFor  northern  Sweden  (including  Kiruna)  an  increasing  trend  in  annual  precipitation  volume  and 

hourly  rainfall  maxima  is  projected.  Furthermore  significant  changes  are  particular  likely  during 

spring and autumn (Hernebring and Svensson 2011, Moghadas et al. 2011) . More rainfall paired with 

higher rainfall  intensities will cause higher runoff volumes and peak flows, which will cause a more 

effective mobilization of pollutants  in urban environments during  rainfall events. Hence  it  is most 

likely  that  stormwater  quality  will  change  under  climate  change  conditions.  An  assessment  of 

possible future trends is needed in order to develop meaningful management strategies to mitigate 

the impacts of climate change.   

In Sweden a substantial amount of research has been done on climate change effects on the quantity 

of  stormwater  ((e.g.  Semadeni‐Davies  et  al.  2008b,  Semadeni‐Davies  et  al.  2008a, Berggren  et  al. 

2011). However, so far there are no Swedish studies addressing climate change effects on the quality 

of stormwater and only very few in the international context (e.g. He et al. 2010, Mahbub et al. 2011, 

Sharma et al. 2011).  The main drawback of these studies was that only limited attention was paid to 

the underlying processes and their dependencies on rainfall characteristics. Thus, during this project 

process based  computer models were used  for Kiruna  to examine  the possible  impacts of  climate 

change on stormwater quality. In the first phase of the project, reported in this chapter, the current 

pollutant sources and environmental practices were assumed.   

MainresultsHigher rainfall depths and  intensities, due to climate change, general  lead to higher runoff volumes 

and consequently higher pollutant loads in stormwater runoff. The change in pollutant loads, due to 

climate change, was however not uniform for all rain events. It was observed that rain events were 

affected differently depending on their characteristics (i.e. depth and intensity). Figure 1 presents the 

change in total suspended solids (TSS) loads due to climate change in dependence of rainfall intensity 

and depth of individual rain events (indicated by the blue rhombuses) for Kiruna.    

 

Figure 1 Percentage changes in TSS loads transported with stormwater runoff for individual rain events 

under climate change conditions in dependence of rainfall characteristics (i.e. rainfall depth and 

intensity) 

In general it can be observed that rainfall events with intermediate intensities and depths were most 

sensitive to climatic changes, which resulted in high percentage changes in TSS loads due to climate 

change (up to about 80%). The reason for this behavior can be found by examining the contribution 

of permeable areas (e.g. grasses surfaces). As the tested catchment in Kiruna consists of about 80% 

of  such  permeable  surface,  their  contribution  to  surface  runoff  needs  to  be  considered.  At  low 

rainfall  intensities  and  depth  permeable  areas  usually  do  not  contribute  to  surface  runoff,  since 

depression  storages  and  infiltration  into  the  ground  use  up  all  rainfall.  For  rainfall  events  having 

intensities  exceeding  the  infiltration  rate,  the  depression  storages  can  get  filled  and  permeable 

surfaces  start  contributing  to  surface  runoff  and  consequently  also  to  pollutant  wash‐off  and 

transport. At this critical point of water balance the catchment is very sensitive to changes in rainfall, 

due to climate change. As the Kiruna catchment has a high share of permeable surfaces, the runoff 

volume and TSS load could change dramatically. As seen in Figure 1 a maximum change of 80% in TSS 

load was  caused  by  a  20%  increase  in  rainfall  intensity  and  depth.  A  further  increase  of  rainfall 

intensity  and  depth  affected  the  runoff  volume  and  TSS  load  only  to  a minor  extend,  since  the 

contributing area did not change.  

Also the availability of accumulated pollutants on the catchment surfaces needs to be considered in 

this  context.  Low  rainfall  intensities  and  depth  usually  result  in  low  runoff  volumes  and  flows. 

Consequently it is most likely that there are more pollutants accumulated on the catchment surface 

than  the  rainfall/runoff  event  could potentially  transport.  This  regime  is often  called  as  transport 

limited  condition. With  increasing  rainfall  depth  and  intensity  also  runoff  volume  and  flow  will 

increase. At a certain point the regime will shift to a so called supply limited condition, which means 

that  there  are  not  enough  pollutants  on  the  surface  a  rainfall/runoff  event  could  potentially 

transport. These processes also affected the event mean concentrations (EMC) of TSS in stormwater 

runoff. The  relationship between  the change  in EMC of TSS due  to climate change and  the  rainfall 

characteristics of the simulated rain events is shown in Figure 2. 

Generally,  for  low  intensity  rainfall events an  increase  in event mean  concentration was observed 

under climate change conditions. Whereas for rainfall events with high intensities the opposite case 

(i.e.  decreasing  EMC)  was  observed.  Moreover  a  negative  linear  relationship  between  rainfall 

intensity and depth and the percentage change in TSS EMC can be observed. 

Small rain events with short return periods contribute large amounts to annual precipitation volumes 

(80 – 90%) and  consequently  to annual pollutant  loads. Such  rainfall events were  identified  to be 

most  sensitive  to climate  change. Consequently SMC  should  target  such  rainfall events,  since high 

Figure 2 Linear relationship between rainfall characteristics (i.e. rainfall depth and intensity) and the 

percentage change in TSS EMCs.  

pollutant reduction potential can be expected. On the other hand, high intensity rainfall event, while 

causing  flood  risks, do not necessarily contribute much  to annual pollutant  loads, due  to pollutant 

supply limitations. 

Takehomemessages Higher rainfall depths and intensities due to climate change will cause more pollutants to be 

transported.  

Rain  events  were  affected  differently  depending  on  their  characteristics  (i.e.  depth  and 

intensity).  

Rain  events with  low  to  intermediate  depth  and  intensity were most  sensitive  to  climate 

change.   

High  intense rainfall events showed only minor sensitivities to climate change, and this was 

due to pollutant supply limitations. 

SMCs  should  target  frequent  rainfall events with  low depth and  intensities  since  such  rain 

events contribute major amounts to annual runoff and pollutant loads.   

Climate change scenario effects on stormwater quality fordifferentcatchments

IntroductionThe results presented  in the previous chapter were based on simulations of discrete rain events for 

Kiruna.  A  limitation  of  such  simulations  is  that  the  initial  catchment  conditions,  including  soil 

moisture  and  the  accumulated  pollutants  and  the  catchment  surfaces, may  be misinterpreted.  In 

order  to  overcome  this  limitation  continuous  simulations were  performed  to  analyze  the  climate 

change scenario effect on stormwater quality for Swedish catchments. However there were no long 

term climate data available for the Kiruna region suitable for that kind of simulations. Consequently it 

was chosen  to perform  this study  in catchments with sufficient data available, namely Kalmar and 

two catchments  in Skellefteå  (a central catchment and a  residential area). The chosen catchments 

were  further  of  various  imperviousness  and  located  in  different  climatic  regions  in  Sweden 

(temperate and sub‐arctic climates), which allowed for some generalization of the results.  

MainresultsThe conducted continuous simulations showed that regions with projected increases in precipitation 

due to climate change will have higher masses of pollutant transported with stormwater runoff in the 

future. However  such changes were  recognized  to be depended on  the catchments characteristics 

(i.e.  imperviousness),  the  climatic  region,  including  climate  change  scenarios,  and  finally  the 

distribution  of  rainfall  events,  with  respect  to  their  depth  and  contribution  to  the  annual 

precipitation. 

Table 1 presents  the changes  in TSS  loads of  the  tested catchments due  to climate,  reflected by a 

constant  uplift  of  the  rainfall  intensity  by  20%,  as  it  is  recommended  by  the  Swedish Water  and 

Wastewater  Association  (Hernebring  and  Svensson  2011).  Furthermore  the  catchments 

imperviousness is shown in Table 1. 

Table 1: Influence of the catchments imperviousness on its response to climate change      

  Kalmar  Skellefteå  Skellefteå‐central 

Imperviousness [%]  23  35  63 Change in TSS load [%] 1, 2  27  21  19 

1 During the snow free period of the year (i.e. May to October) 2 Caused by a constant uplift of rainfall intensity by 20% as recommend by the Swedish water and wastewater association 

 

It  can  be  seen  that  the  catchments  responded  differently  to  climate  change,  depending  on  their 

imperviousness. Skellefteå‐Central, having the highest imperviousness, showed the lowest changes in 

TSS  loads  due  to  climate  change,  while  Kalmar,  having  the  lowest  imperviousness,  showed  the 

highest changes, respectively. As it was discussed in the previous chapter, pervious areas are likely to 

start  contributing  to  rainfall/runoff  when  rainfall  intensity  exceeds  the  infiltration  rate  and 

depression storages get filled. Consequently low‐impervious catchments are very sensitive to climatic 

changes, since the contributing area can change dramatically, whereas this is less important for high‐

impervious catchments. However  it should be mentioned that, while being  less sensitive to climate 

changes,  the  Skellefteå‐Central  catchment  produced  the  highest  annual  TSS  loads  per  hectare; 

compared to Kalmar the annual produced TSS load per hectare was about 2.5 times higher. 

Furthermore,  it  was  of  interest  to  assess  how  climate  change  scenarios  downscaled  for  the 

respective  region  (i.e.  Kalmar  and  Skellefteå)  affect  stormwater  quality.  Towards  this  end  climate 

change  data  from  global  circulation models were  statistically  downscaled  as  it was  described  in 

Olsson et al. (2012). As a basis an  intermediate emission scenario (i.e. A1B) was chosen, which was 

defined by the Intergovernmental Panel on Climate Change (Nakicenovic and Svart 2000). As a result 

of this climate change scenarios, including changes in precipitation, for the near future (2011 – 2040), 

the  intermediate  future  (2041 – 2070) and  the  far  future  (2071 – 2100) were generated  for both 

Kalmar and Skellefteå and applied to the test catchments.                

 

 

An  increasing  trend  can be observed  from  the near  future  towards  the  far  future with  respect  to 

changes  in precipitation and consequently also TSS  loads, respectively. However, this trend  is much 

more  pronounced  for  the  Skellefteå  region.  For  the  far  future  (2071  –  2100)  an  increase  in 

precipitation by about 20% can be observed, whereas  is this  is only about 3% for Kalmar.  It should 

however be mentioned that only the period from May until October (i.e. snow free) was considered 

in this study. It is therefore likely that, while considering the whole year, this difference would be less 

significant,  since  high  changes  in  precipitation  are  projected  for  the  winter  period  in  southern 

Sweden (Moghadas et al. 2011).  

While relatively small changes in precipitation were observed for the Kalmar region, it is notable that 

those resulted in relatively high changes in TSS loads. For example an increase in precipitation of 3% 

resulted  in a 10% change  in TSS  load  for  the  far  future scenario. One reason  for  this behavior was 

given by the high share of pervious areas, in case of the Kalmar catchment. Another reason is given 

by the fact that rain events with low to intermediate intensities and depths contribute high shares to 

Figure 3: Climate change scenario effects on stormwater quality transported from three test catchment for 

the near future (2011 ‐ 2040), the intermediate future (2041 – 2070) and the far future (2071 – 2100) 

the annual precipitation in Kalmar. TSS loads for such rain events were identified as very sensitive to 

climatic  changes  in  the  previous  chapter.  This  explains  the  fact  that  relatively  small  changes  in 

precipitation can lead to significant changes in TSS‐loads.         

Takehomemessages

TSS  loads  transported  from  the  tested catchments were affected differently under climate 

change  conditions.  This was  dependent  on  their  characteristics  (i.e.  imperviousness),  the 

climatic  region  (sub‐arctic or  temperate)  and  finally on  the distribution of  the  rain  events 

according to their depth and contribution to annual rainfall.  

Catchments with low impervious (i.e. Kalmar) were identified to be most sensitive to climatic 

changes, since the contributing area can change dramatically. However catchments with high 

imperviousness  (i.e.  Skellefteå‐Central)  produced  the  highest  TSS  loads  per hectare  on  an 

annual basis.  

Projections  for  changes  in  precipitation  due  to  climate  change  were  identified  to  vary 

significantly between different climatic regions in Sweden. The highest changes are projected 

for  the  sub‐arctic  climate  region,  including  Skellefteå. However,  since  only  the  snow  free 

period of the year was considered, different numbers may be observed while considering the 

whole year.  

The  distribution  of  rainfall  events with  respect  to  their  depth  and  contribution  to  annual 

rainfall affected the response to climate change. Rainfall events with low depth and intensity 

contributed  high  shares  to  annual  rainfall  in  Kalmar.  Consequently,  while  relatively  low 

changes  in  precipitation  due  to  climate  change  were  observed,  TSS  loads  changes 

significantly.        

Effectsofscenarioscombinginfluentialfactorsonstormwaterquality

IntroductionIn the earlier chapters the effects of climate change on pollutant loads transported with stormwater 

runoff were discussed. This was done by assuming the current pollutant sources and environmental 

practices. However  these will most  likely  change  in  the  future  as well, which  in  return will  affect 

stormwater  quality.  Sweden’s  population  is  expected  to  grow  by  about  13%  by  the  year  2050 

(Statistics  Sweden  2011)  which  will  lead  to  a  progressing  urbanization.  This  will  cause  a  higher 

conversion  of  precipitation  into  runoff,  which  also  impacts  stormwater  quality  due  to  a  higher 

abundance of pollutant sources and more effective transport of pollutants (Marsalek et al. 2008).  

Furthermore  it  is most  likely that traffic related pollution will change  in the future. Due to growing 

urban areas, people will have to travel furthers distances. This phenomenon  is often referred to as 

urban  sprawl. The  sprawl  increases  the  car dependency of  the people and  consequently,  leads  to 

higher traffic related pollution, which negatively affects stormwater quality (Van Metre et al. 2000, 

Behan et al. 2008).  

Finally,  advancements  in  environmental  policies  and  practices  may  lead  to  improvements  of 

stormwater quality. One example for such environmental policies was given by phasing out lead from 

gasoline (e.g. in Sweden 1992), which had great impact on stormwater quality and consequently Lead 

levels  in  stormwater  runoff  have  sharply  decreased  (Marsalek  and  Viklander  2011).  Another 

environmental regulation has been adopted by the state of Washington aiming on reducing copper in 

brake pads (no more than 5% and 0,5% by 2021 and 2025, respectively). However, no such regulation 

has  been  adopted  in  Europe  so  far.  Also  structural  measures  aiming  on  the  improvement  of 

stormwater quality may be  implemented, such as biofilters or grassed swales. Such measures have 

been  identified to effectively reduce pollutants  in stormwater runoff (Barrett et al. 1998, Ellis 1999, 

Sun and Davis 2007, Read et al. 2008, Hatt et al. 2009).       

Consequently  all  influential  factors  should  be  considered,  while  assessing  future  trends  in 

stormwater quality. Within this project, this has been addressed by combining future projection for 

climate, urbanization and advancement  in environmental policies and practices  in  future scenarios 

for  the  tested  catchments.  Three  individual  scenarios  were  developed,  namely  the  sustainable, 

security and intermediate scenario.  

Within  the  sustainability  scenario  it was  assumed  that  the  adoption  of  sustainable  development 

proceeds  at  high  pace,  including  rapid  technological  changes  towards  environmentally  friendly 

processes  and  technologies.  The  population  is well  educated  and  growth  slowly.  The  catchments 

develop in a way that stormwater pollutants are controlled by the implementation of well‐designed 

SCMs, as for example grassed swales and biofilters. Furthermore, due to low population growth and 

low urban sprawl, traffic intensities are stagnating. 

Within  the  security  scenario  the  focus  lies  on  energy  and  food  security  and  consequently 

environmental concerns are mostly disregarded and only  low  investments are made on this sector. 

Within  this  scenario  a  strongly  growing  population  is  assumed.  The  catchments  are  growing 

intensively,  resulting  in urban  sprawl and  increasing  traffic  intensities. Finally only  some SCMs are 

implemented, which become quickly undersized.  

The  intermediate  scenario  reflects  an  intermediate  pathway  between  the  sustainability  and  the 

security scenario.  

As  a  case  study  two  catchments  in  the  city  of  Östersund  were  chosen,  one  central  catchment 

characterized through a high imperviousness and a suburb of Östersund with a high share of pervious 

areas. The catchments were assumed to develop differently in the future. Due to space limitations a 

land  use  densification was  applied  to  the  central  catchment, whereas  a  land  use  expansion was 

applied to suburban catchment.   

MainresultsThe earlier described scenarios were applied to both the central and the suburban catchment in 

Östersund. Percentage changes of pollutant loads (i.e. TSS, copper, lead and zinc) compared to the 

baseline (current) scenario are presented in Table 2.   

 

 

 

Table 2: Percentage change of pollutant loads compared to the baseline (current) scenarios 

    Sustainability  Intermediate  Security 

Central  TSS  ‐20%  +9%  +24% 

  Copper  ‐26%  +5%  +22% 

  Lead  ‐16%  +10%  +16% 

  Zinc  ‐11%  +21%  +26% 

Suburban  TSS  ‐23%  +4%  +35% 

  Copper  ‐16%  +6%  +28% 

  Lead  ‐16%  +15%  +44% 

  Zinc  ‐12%  +12%  +30% 

 

A  comparison  of  the  two  tested  catchment  shows  that  both  responded  similarly  to  the  future 

scenarios.  Pollutant  loads  were  significantly  decreased  for  the  sustainability  scenario,  somewhat 

increased  for  the  intermediate  scenario  and  significantly  increase  for  the  security  scenario. 

Consequently  it  can  be  noted  that  SCMs were  identified  to  be  capable  to mitigate  the  negative 

impacts of a progressing urbanization and climate change and  in case of the sustainability scenario 

even  improved stormwater quality. On  the other hand  if SMCs were undersized, as  in  the security 

scenario,  stormwater  quality  was  impacted  negatively  with  significantly  higher  pollutant  loads 

compared to the baseline scenario.  

As  both  climate  change  and  changes  in  the  catchment  (i.e.  progressing  urbanization  and 

implementation of SCMs) were combined, it was possible to test what will affect stormwater quality 

the most  in  the  future.  To  test  this,  catchment  characteristics were  kept  invariable  and  different 

climate  inputs  were  applied.  Following  this,  the  climate  input  was  kept  invariable  and  different 

catchment characteristics were tested. The results from this procedure can be seen in Figure 4. 

 

Figure 4: Assessment of the relative importance of climate change (RCP 2,6: low changes; RCP 

4,5: intermediate changes; RCP 8,5: high changes) and changes in catchment characteristics 

(sustainability, intermediate and security) 

The plot  indicates  that  the  variability was higher  for  variable  catchment  characteristics  than  for a 

variable climate. In case for a variable climate TSS loads increased by about 10% from RCP 2,6 to RCP 

8,5. On the other hand for variable catchment characteristics TSS loads increased by about 70% from 

the  sustainability  to  the  security  scenario. This means  that  the  changing  catchment characteristics 

(implementation  of  SMCs  and  changing  pollutant  sources  due  to  a  progressing  urbanization) 

produced a higher variability than climate change. Consequently, more focus should be paid on the 

design of  the urban  landscape and  the  implementation of well‐designed SCMs  in order  to mitigate 

possible negative impacts on stormwater quality in the future. 

Takehomemessages The  two  tested  catchments  (i.e.  central  and  suburban)  responded  similarly  to  the  applied 

future scenarios (i.e. sustainability, intermediate and security).   

Stormwater quality will be  impacted negatively due  to combined effects of climate change 

and  progressing  urbanization.  Those  negative  effects  can  however  be  mitigate  by  well‐

designed SCMs. In some cases stormwater quality was even improved in the future.  

Pollutant  loads were most  sensitive  to  changes  in  catchment  characteristics. On  the other 

hand climate change caused only a small variability  in pollutant  loads. Consequently  future 

efforts should be dedicated to the design and implementation of SMCs in order to be able to 

mitigate possible negative impacts on stormwater quality in the future.   

References

BARRETT, M.E., WALSH, P.M., MALINA JR., J.F. and CHARBENEAU, R.J., 1998. Performance of Vegetative Controls for Treating Highway Runoff. Journal of Environmental Engineering, 124 (11), [d]1121‐1128. DOI: 10.1061/(ASCE)0733‐9372(1998)124:11(1121).  

BECOUZE‐LAREURE, C., DEMBÉLÉ, A., COQUERY, M., CREN‐OLIVÉ, C., BARILLON, B. and BERTRAND‐KRAJEWSKI, J.‐., 2015. Source Characterisation and Loads of Metals and Pesticides in Urban Wet Weather Discharges. Urban Water Journal DOI: 10.1080/1573062X.2015.1011670.  

BEHAN, K., MAOH, H. and KANAROGLOU, P., 2008. Smart Growth Strategies, Transportation and Urban Sprawl: Simulated Futures for Hamilton, Ontario. Canadian Geographer, 52 (3), 291‐308.  

BERGGREN, K., OLOFSSON, M., VIKLANDER, M., SVENSSON, G. and GUSTAFSSON, A., 2011. Hydraulic Impacts on Urban Drainage Systems due to Changes in Rainfall Caused by Climatic Change. Journal of Hydrologic Engineering, 17 (1), 92‐98. DOI: 10.1061/(ASCE)HE.1943‐5584.0000406.  

BREZONIK, P.L. and STADELMANN, T.H., 2002. Analysis and Predictive Models of Stormwater Runoff Volumes, Loads, and Pollutant Concentrations from Watersheds in the Twin Cities Metropolitan Area, Minnesota, USA. Water Research, 36 (7), 1743‐1757. DOI: 10.1016/S0043‐1354(01)00375‐X.  

BRODIE, I.M. and EGODAWATTA, P., 2011. Relationships between Rainfall Intensity, Duration and Suspended Particle Washoff from an Urban Road Surface. Hydrology Research, 42 (4), 239‐249. DOI: 10.2166/nh.2011.117.  

CDEP., 2004. 2004 Connecticut Stormwater Quality Manual. The Connecticut Department of Environmental Protection, Hartford, CT.  

DAVIS, A.P., SHOKOUHIAN, M. and NI, S., 2001. Loading Estimates of Lead, Copper, Cadmium, and Zinc in Urban Runoff from Specific Sources. Chemosphere, 44 (5), 997‐1009.  

ELLIS, J.B., 1999. Design Considerations for the use of Vegetative Controls for the Treatment of Highway Discharges. IAHS PUBLICATION, 357‐364.  

HATT, B.E., FLETCHER, T.D., WALSH, C.J. and TAYLOR, S.L., 2004. The Influence of Urban Density and Drainage Infrastructure on the Concentrations and Loads of Pollutants in Small Streams. Environmental Management, 34 (1), 112‐124.  

HATT, B.E., FLETCHER, T.D. and DELETIC, A., 2009. Hydrologic and Pollutant Removal Performance of Stormwater Biofiltration Systems at the Field Scale. Journal of Hydrology, 365 (3‐4), 310‐321. DOI: 10.1016/j.jhydrol.2008.12.001.  

HE, J.X., VALEO, C., CHU, A. and NEUMANN, N.F., 2010. Characteristics of Suspended Solids, Microorganisms, and Chemical Water Quality in Event‐Based Stormwater Runoff from an Urban Residential Area. Water Environment Research, 82 (12), 2333‐2345.  

HERNEBRING, C. and SVENSSON, G., 2011. Nederbördsdata Vid Dimensionering Och Analys Av Avloppssystem; Precipitation Data for the Design and Analysis of Drainage Systems. Svensk Vatten, Stockholm.  

IPCC., 2014. Climate Change 2013: The Physical Science Basis: Working Group I Contribution to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Stocker, Thomas F, et al. ed., Cambridge University Press, New York.  

LIU, A., GOONETILLEKE, A. and EGODAWATTA, P., 2012. Inadequacy of Land use and Impervious Area Fraction for Determining Urban Stormwater Quality. Water Resources Management, 26 (8), 2259‐2265.  

MAHBUB, P., GOONETILLEKE, A., AYOKO, G.A. and EGODAWATTA, P., 2011. Effects of Climate Change on the Wash‐Off of Volatile Organic Compounds from Urban Roads. Science of the Total Environment, 409 (19), 3934‐3942. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2011.06.032.  

MALMQVIST, P., 1983. Urban Stormwater Pollutant Sources. Chalmers University of Technology, Department of Sanitary Engineering, Gothenburg.  

MARSALEK, J., et al., 2008. Urban Water Cycle Processes and Interaction. UNESCO and Taylor & FrancisParis and Leiden, The Netherlands.  

MARSALEK, J. and VIKLANDER, M., 2011. Controlling Contaminats in Urban Storwater: Linking Environmental Science and Policy. in Lundqvist, J., 2011. on the Water Front: Selections from the 2010 World Water Week in Stockholm. Stockholm International Water Institute (SIWI), Stockholm.  

MOE., 2003. Stormwater Management Planning and Design Manual. Ministry of the Environment, Toronto, Canada.  

MOGHADAS, S., BERGGREN,K., GUSTAFSSON,A. and VIKLANDER,M. , 2011. Regional and Seasonal Variations in Future Climate ‐ Is Green Roof One Solution? 12th International Conference on Urban Drainage. Porto Alegre/Brazil.  

NAKICENOVIC, N. and SVART, R., 2000. A Special Report of Working Group III of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge, U.K.  

OLSSON, J., GIDHAGEN, L., GAMERITH, V., GRUBER, G., HOPPE, H. and KUTSCHERA, P., 2012. Downscaling of Short‐Term Precipitation from Regional Climate Models for Sustainable Urban Planning. Sustainability, 4 (5), 866‐887. DOI: 10.3390/su4050866.  

PITT, R., FIELD, R., LALOR, M. and BROWN, M., 1995. Urban Stormwater Toxic Pollutants: Assessment, Sources, and Treatability. Water Environment Research, 67 (3), 260‐275.  

READ, J., WEVILL, T., FLETCHER, T. and DELETIC, A., 2008. Variation among Plant Species in Pollutant Removal from Stormwater in Biofiltration Systems. Water Research, 42 (4), 893‐902.  

SEMADENI‐DAVIES, A., HERNEBRING, C., SVENSSON, G. and GUSTAFSSON, L.G., 2008a. The Impacts of Climate Change and Urbanisation on Drainage in Helsingborg, Sweden: Suburban Stormwater. Journal of Hydrology, 350 (1‐2), 114‐125.  

SEMADENI‐DAVIES, A., HERNEBRING, C., SVENSSON, G. and GUSTAFSSON, L.‐., 2008b. The Impacts of Climate Change and Urbanisation on Drainage in Helsingborg, Sweden: Combined Sewer System. Journal of Hydrology, 350 (1‐2), 100‐113. DOI: 10.1016/j.jhydrol.2007.05.028.  

SHARMA, A., VEZZARO,L., BIRCH,H., ARNBJERG‐NIELSEN,K. and MIKKELSEN,P. , 2011. Effect of climate change on stormwater characteristics and treatment efficiencies of stormwater retention ponds CD‐ROM Proc. 12th International Conference on Urban Drainage. Porto Alegre/Brazil.  

Statistics Sweden., 2011. Sveriges Framtida Befolkning 2011‐2060 ;the Future Population of Sweden 2012−2060. Statistics Sweden, Stockholm.  

SUN, X. and DAVIS, A.P., 2007. Heavy Metal Fates in Laboratory Bioretention Systems. Chemosphere, 66 (9), 1601‐1609.  

United Nations., 2015. World Urbanization Prospects: The 2014 Revision. United Nations, Department of Economic and Social Affairs, Population Division;, New York.  

VAN METRE, P.C., MAHLER, B.J. and FURLONG, E.T., 2000. Urban Sprawl Leaves its PAH Signature. Environmental Science and Technology, 34 (19), 4064‐4070.  

VAZE, J. and CHIEW, F.H.S., 2003. Study of Pollutant Washoff from Small Impervious Experimental Plots. Water Resources Research, 39 (6), HWC31‐HWC310.  

Acknowledgements 

 

This report was prepared within the JPI Urban Europe project Green/Blue Infrastructure for 

Sustainable, Attractive Cities. The financial support of JPI Urban Europe, VINNOVA, The Swedish 

Research Council Formas, FFG ‐ The Austrian Research Promotion Agency and NWO ‐ Netherlands 

Organisation for Scientific Research is gratefully acknowledged. Special thanks to the municipality of 

Kiruna and Tekniska Verken i Kiruna AB.