Noggrannare bedömning av hur näringsbelastningen påverkar kustvattenstatus

Pressmeddelande 16.1.2019 kl. 9.00
Utö_kalanperkuupaikka_kuvaaja_Lumiaro
Nu kan det göras en ännu noggrannare modellering av hurdana effekter näringsbelastningen har på kustvattnets tillstånd. Kustens totalbelastningsmodell har utvecklats för Finska viken, Skärgårdshavet och Bottenhavet är ett nytt verktyg för att bedöma olika aktiviteternas miljöpåverkan. © Riku Lumiaro / SYKE

Nu kan det göras en ännu noggrannare modellering av hurdana effekter näringsbelastningen har på kustvattnets tillstånd. Kustens totalbelastningsmodell som har utvecklats för Finska viken, Skärgårdshavet och Bottenhavet är ett nytt verktyg för att följa med vattenstatus, planera vattenvårdsinsatser och bedöma olika aktiviteter såsom fiskodlingar och deras miljöpåverkan. Modellsystemet ingår i Finlands nya Östersjöstrategi.

Miljöministeriet har finansierat och Finlands miljöcentral (SYKE) har lett ett projekt som handlat om att utveckla ett modellsystem för att beräkna hur näringsbelastningen från olika källor påverkar kusten i Finska viken, Skärgårdshavet och Bottenhavet. De ekosystemmodeller som idag är i bruk saknar uppgifter om det för människor och ekologin så viktiga kustområdet. Den nya modellen gör att det nu är möjligt att göra en allomfattande granskning av den helhet som insjöar, kustvatten och öppet hav bildar.

För att beräkna den totala belastningen beaktas förutom belastningen från avrinningsområdet även den inre näringsbelastning som frigörs från havets bottensediment, liksom punktbelastning, luftburen förorening och den bakgrundsbelastning som följer av vattenutbytet på öppet hav. Modellsystemet FICOS (Finnish Coastal Nutrient Load Model) som har utvecklats kan användas för att planera och följa upp insatser inom vatten- och havsvård samt bedöma hurdana effekter människornas olika aktiviteter har på vattendragen. Dessutom är det ett lämpligt verktyg till exempel i samband med beredning av tillståndsbeslut för fiskodlingsanstalter.

”Den största forskningsmässiga utmaningen var att få de tredimensionella hydrodynamiska strömningsmodellerna att fungera i topografiskt komplicerade kustzoner. Den modell vi har utvecklat kopplar tillräckligt realistiska hydrodynamiska och biogeokemiska kustzonsmodeller till den operativa avrinningsmodellen (SYKEs VEMALA modell) och är såtillvida banbrytande på Östersjöområdet”, säger projektledare, specialforskare Risto Lignell vid Finlands miljöcentral.

Betydelsen av havets inre belastning preciseras

Det nu färdigställda modellsystemet kan på ett realistiskt sätt beskriva hur den årliga utvecklingen ser ut när det gäller algbiomassa (kvävebindande cyanobakterier och andra alger), klorofyll a liksom fosfor- och kvävehalter (oorganisk och total) samt på vilket sätt förändringar i näringsbelastningen påverkar dessa (Figur 1). I bästa fall kan man simulera hur näringsutsläpp transporteras och späds ut i olika delar av skärgården så att området kan anges med en halvkilometers noggrannhet.

FICOS användes för att bedöma de områden i Skärgårdshavet som påverkas av belastningskällor liksom den relativa betydelse olika källor har. Med tanke på vattnets tillstånd i inre- och mellanskärgården visade det sig att mest betydelse hade oorganisk kvävenäring som transporterats från avrinngingsområdet och oorganisk fosfor som frigjorts från bottensedimenten. I april–september stod deras andel för 30–70 procent av den respektive totala oorganiska näringsbelastningen på havets ytskikt (Figur 2).

Enligt resultaten transporteras omkring hälften av bottenskiktets inre fosforbelastning till vattnets trofogena ytskikt. Bakgrundsbelastningen från öppet hav står för det överlägset mest betydande näringsflödet i yttre skärgården som visserligen efter ett kort dröjsmål till största delen kompenseras av de strömningar som leder bort från området.

Finlands näringsbelastning påverkar främst våra egna kustvatten

”De granskningar som utförts med FICOS visar att effekterna av Finlands egen näringsbelastning har koncentrerats till våra egna kustområden. I praktiken innebär det här att de åtgärder som vi vidtar för att minska näringsbelastningen för gott med sig för just oss. Dessutom visar resultaten att eventuella kompensationsinsatser, såsom reduceringsfiske, behöver riktas på samma kustområden där man vill att belastningen kompenseras, säger Lignell.

I projektet förevisades prognoser för Skärgårdshavet om hurdan effekt olika åtgärder inom havsvården har på vattnets tillstånd på lång sikt, under en period på 30–100 år. Om handlingsplanen för Östersjöns marina miljö (BSAP) skulle genomföras i hela Östersjöområdet (beräkningsmodellen BALTSEM från Baltic Nest Institute) och belastningen från åkrarna på Skärgårdshavets avrinningsområde dessutom skulle minskas till den lägsta nivå som är möjlig att uppnå med befintliga metoder, då skulle halten av klorofyll a (som beskriver vattenpelarens eutrofiering) fram till år 2050, beroende på vattenområdet, vara 10–30 procent lägre på våren och hösten och 0–20 procent lägre på sommaren än ifall man fortsätter med nuvarande åtgärder. (Figur 3).

Den relativt ringa skillnaden mellan nuvarande och strängare vattenvårdsåtgärder under tidsperioden i fråga beror åtminstone till viss del på de effekter klimatförändringen har, det vill säga den ökade nederbörden vår och höst ökar urlakningen av näringsämnen och minskar på så sätt effekten av vattenvården, medan urlakningen och belastningen är ringa under sommaren. En mindre algbiomassa minskar hur som helst sedimentlagren och förbättrar syrestatus på havsbottnen, vidare minskar såväl den inre belastningen som bland annat den blomningen av fosforbegränsade cyanobakterier på sensommaren. Det här hör samtidigt till de viktigaste målen i fråga om vattenvårdsåtgärder på våra kustområden och det krävs långsiktiga och innovativa riktlinjer för att de ska bli ännu effektivare.

Totalbelastningsmodellen beställdes av Miljöministeriet som beviljade projektfinansiering för programmet för återvinning av näringsämnen. Finlands miljöcentral ledde arbetet i ett konsortium som bestod av Meteorologiska institutet och Åbo Akademi. Projektet genomfördes i tätt samarbete med modellsystemets centrala slutanvändare, Miljöministeriet liksom NTM-centralerna i Egentliga Finland, Nyland, Sydöstra Finland samt Södra och Norra Österbotten. Baltic Nest Institute vid Stockholms universitet och Stockholms Kungliga tekniska högskolan samt universiteten i Bergen, Helsingfors och Åbo har också medverkat i det vetenskapliga samarbetet.

Figur 1: Mängden algbiomassa, klorofyll a och näringsämnen varierar över tid i Skärgårdshavets yttre skärgård: modellsimulering (enhetlig linje) och observationer (punkter)

modellsimulering och observationer 556 px
De resultat som beräknats med FICOS modellen stämmer mycket väl överens med observationerna. FICOS kan realistiskt simulera hur den årliga utvecklingsnivån (koncentration) och dynamiken ser ut för algbiomassan (blågröna alger som binder kväve och andra alger), klorofyll a och näringsämnen. Modellen är inte specifikt anpassad till hela materialet, så allt som allt ser verifieringen av modellen lovande ut i synnerhet när det gäller biologiska responser. Observationerna har uppmätts från olika sidor av vattenförekomsten, vilket ökar deras naturliga variation. © Finlands miljöcentral SYKE

Figur 2:

internbelastning 556 px
De resultat man fått med FICOS modell visar att havsbottnens och älvbelastningens andel av näringsflöde i ytskiktet är högst i Skärgårdshavets grunda inre skärgård och lägst i yttre skärgården. I Skärgårdshavets inre delar är internbelastningen en väsentlig källa till oorganisk fosfor medan älvsbelastningen är en väsentlig källa till oorganiskt kväve. © Finlands miljöcentral SYKE

Figur 3. Effekten av handlingsplanen för Östersjöns marina miljö (BSAP) och en minimering av jordbrukets lokala belastning jämfört med om man fortsätter med nuvarande åtgärder: skillnaden i halten klorofyll a (%) i Skärgårdshavet senast år 2050

BSAP och nu 556 px
Om belastningen från jordbruket på Skärgårdshavets avrinningsområde fås ner till en miniminivå, vilket i praktiken är möjligt med dagens metoder, skulle den lokala oorganiska kvävebelastningen minska med cirka 25 procent från dagens läge och den oorganiska fosforbelastningen med 14 procent. Om även skyddsprogrammet BSAP genomförs på hela Östersjöområdet, skulle sålunda halten klorofyll a fram till 2050 vara på våren och hösten 10–30 procent och på sommaren 0–20 procent lägre än om vårdåtgärderna fortsätter som idag. Effekterna av klimatförändringen märks redan i de här scenarierna för år 2050. En del av den effekt som uppnås till följd av strängare vattenvårdsåtgärder går om intet eftersom klimatförändringen leder till mera nederbörd varvid regnvattnet medför att det rinner större mängder näringsämnen ut i havet på våren och hösten. © Finlands miljöcentral SYKE

Mer information:

Specialforskare Risto Lignell, Finlands miljöcentral (SYKE)
tfn 040 182 3248, fornamn.efternamn@ymparisto.fi

Kommunikationsexpert Eija Järvinen, SYKE
tfn 040 743 9856, fornamn.efternamn@ymparisto.fi

Bild för media:
Figur 1 (.png)
Figur 2 (.png)
Figur 3 (.png)