Hvordan fastsættes reference tilstanden i fjorde og andre marine områder?

Stiig Markager, Marc Bassompierre, Ditte Petersen

Danmarks Miljøundersøgelser/Århus Universitet

Det korte svar -

Det gør man ud fra gamle optegnelseaf den maksimale dybde for ålegræs.

Så trækker man 30% fra og så har man grænsen mellem godog moderat tilstand.

Ålegræs

Ålegræs år 1900

Eksempel

dybde-grænse Kd*

Historisk dybdegrænse: 6,4 m 0,32 m-1

God tilstand=90% 5,8 m 0,35 m-1

Moderat tilstand=70 eller 75% 4,8 m 0,43 m-1

4,5 m 0,45 m-1

*Kd=lyssvækkelseskoefficienten (m-1), under antagelser af at lyset ved dybdegrænsen er 13% af overfladeindstråling.

Limfjorden 0.55 m-1

Mariager F. 0.83 m-1

Randers Inderf. 1.32 m-1

Horsens Yderf. 0.52 m-1

Lyssvækkelses koef. (Kd)

-4

-3.5

-3

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Lys

Dy

bd

e

-4-3.5

-3-2.5

-2-1.5

-1-0.5

0

-1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5

Ln(lys)

Dyb

de

Beregning af Kd:I(z) = I(0)*e-Kd*z

Kd = 0.73 m-12,8 m

Eksempel

dybde-grænse Kd*

Historisk dybdegrænse: 6,4 m 0,32 m-1

God tilstand=90% 5,8 m 0,35 m-1

Moderat tilstand=70 eller 75% 4,8 m 0,43 m-1

4,5 m 0,45 m-1

*Kd=lyssvækkelseskoefficienten (m-1), under antagelser af at lyset ved dybdegrænsen er 13% af overfladeindstråling.

Limfjorden 0.55 m-1

Mariager F. 0.83 m-1

Randers Inderf. 1.32 m-1

Horsens Yderf. 0.52 m-1

Kriterier for en god indikator

Udbredelseaf ålegræs

1. Siger noget væsentligt om økosystemet ***2. Alment forståelig ***3. Estimat af referencetilstand ***4. Objektiv grænse **5. Følsom for år til år udvikling nej6. Mekanisme for sammenhæng til N og P tilførsler forstået nej

Udvikling for ålegræs

1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002

Maks

imal d

ybdeudbre

dels

e (m

)

1

2

3

4

Kås Thisted Løgstør Skive Nibe

1985 1990 1995 2000

N-index

60

100

140

Vest Øst Skive LimfjordenLovns

Kvælstoftilførsler1988: 25767 tons/år01-04: 17418 tons/år

84-87 00-02 = -11%84-87 00-03 = -17%Afstrøm. korr. = -21%

Hvorfor kommer ålegræsset ikke tilbage?

1985 1990 1995 2000

Sig

tdyb

de (m

)

2

4

6

Nissum Kås Thisted Løgstør Skive

Nibe Skive HalkærLovns

Sigtdybde i Limfjorden – marts til juni

Hvorfor kommer ålegræsset ikke tilbage?

Hypotese 3.Lyskravet måles forkerti dag eller er højereunder reetablering

Hypotese 2.Minimums iltkonc.i vandet omkringbladene er for lav.

Hypotese 1.Sedimentet er forustabilt

Lys

[O2]

1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002

Iltsv

ind (km

2 )

20

40

60

80

Iltsv

ind in

dex

40

100

160

240

Iltsvind areal Iltsvind index

Hvorfor kommer ålegræsset ikke tilbage?

Hvorfor kommer ålegræsset ikke tilbage?

- måske kan det ikke komme tilbage? Vi har irre-versibelt ødelagt vores fjordsystemer!

- iltforholdene skal være væsentligt bedre- sediments indhold af organisk stof skal ned- genetablering er en meget langsom proces

Uanset det korrekte svar et der en stor tidsforsinkelsefra tilførslen reduceres til genetablering af bestande –5 år? 10år? 20 år? 100 år?

Ålegræs og forvaltning

Konklusion: Udbredelse af ålegræs er en glimrende indikatorfor sluttilstanden, men kan ikke anvendes i forvaltningenaf vandrammedirektivet for marine områder.

Andre indikatorer

Åle- Ilt Lys Tot. N Kloro- Sommer

græs svind svæk Tot. P konc. DIN/DIP

1. Siger noget væsentligt om økosystemet *** *** ** * * ***2. Alment forståelig *** *** ** * ** *3. Estimat af referencetilstand *** * *** * nej nej4. Objektiv grænse ** *** * nej nej ***5. Følsom for år til år udvikling nej nej * ** ** ***6. Mekanisme for sammenhæng til N og P tilførsler forstået nej nej * ** ** ***

Sommer DIN/DIP konc.

'

Gruppe=Randers_Yderfjord

Variabel 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 19971998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

plimit

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

dip20.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0

Antal dage med fosforbegrænsning, marts-juni

Antal dage[DIP] < 0,2

umol

middel [DIP]

'

Gruppe=Mariager

Variabel 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 19961997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

plimit

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

dip20.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0

Sommer DIN/DIP konc.

Antal dage med fosforbegrænsning, marts-juni

Antal dage[DIP] < 0,2

umol

middel [DIP]

Empiriske modeller

Marint økosystem

TN, TP, Chl, Sd el. Kd, Zmax

DIN, DIP, O2 etc

Eksterne påvirkninger

Næringsstoffer:N-tilførselP-tilførsel

Klima:vindtemperaturindstrålingNAO

Hydrografi:vandudvekslingsalinitet

Empiriske modellerEksempel:Index Sd = intercept + k1N-tilførsel

+ k2P-tilførsel + k3Temperatur + k4Vind + k5Lys + k6*NAO

+ k7*Salt

Vinter konc. af uorganisk N (DIN)

0

10

20

30

40

50

60

70

1980 1985 1990 1995 2000 2005

DIN

1 (µ

mo

l/l)

Est.

Obs.

Scenarie

IDIN ( jan.-marts ) = 192 + 0,83 IN (marts*-nov*.) - 1,77 IRAD (aug*.-jan.),

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 20 40 60 80 100

Obs. (µm ol/l)

Es

t. (

µm

ol/

l)

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

1980 1985 1990 1995 2000 2005

Res

idu

aler

(µm

ol/l

)

N = 12.000 tons/år

Empirisk model for sommer DIP

0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.80.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

observed

p

red

icte

d

1989

Prediction plot -DIP2-Obs(3-7)

1990

1991

1992

1993

1994

1995 1996

1997

1998

1999

2000 2001

2002

2003

2004

2005

2006

r2cal = 0.8

variable selection

13 37 52

RMSECV = 0

RMSE (all) = 0

Numb V= 3

intercept ( -3.747e-016)

p-obs :Mar-sy to *Jul-sy x (0.7103)

nao :Mar-sy to *Jul-sy x (0.4267)

salt-obs :Nov-yb to *Jul-sy x (0.2375)

Sommer konc. af DIP

Fosfortilførsel Sommer DIP

Tilførsel i 80erne 100% 0.69 μmol l-1

Nuværende tilførsel -22% 0.47 μmol l-1

Fuldt implementeret VMPIII -27% 0.44 μmol l-1

Scenario -51% 0.20 μmol l-1

Naturtilstand -64% (0.16) μmol l-1

Ingen tilførsel -100% (-0.17) μmol l-1

- men nogle gange virker det ikke!

Kvælstoftilførsel Lyssvækkelse Kd koef.

Tilførsel i 80erne 100% 0,74 m-1

Nuværende tilførsel -22% 0.69 m-1

Fuldt implementeret VMPIII -27% 0.68 m-1

Naturtilstand -84% (0.62) m-1

Ingen tilførsel -100% (0.56) m-1

Mål: 0.43 m-1!

Tilførsel - respons

Tilstand

Tilførsel/påvirkning

Hvorfor tidsforsinkelse?

N-tilførsel

N-deposition

[N]

Denitrifikation

Vandudveksling

Lager af N og P

N-tilførsel

N-deposition

[N]

Denitrifikation

N

Vandudveksling

Lager af N og P??

Interne tilførsler

PO43-NH4

+ -200

0

200

400

600

ton

s N

md

-1

-10

0

10

20

30

40

50

J FMAM J J A S O N D J F MAM J J A S O N D

1999 2000

ton

s P

md

-1

intern tilførsel

intern tilførsel

ekstern tilførsel

ekstern tilførsel

Eksempel på en helhedsvurdering

Limfjorden

Fisk - fangst af enkelt arter

0

500

1000

1500

1890 1910 1930 1950 1970 1990

0

500

1000

1500

2000

1890 1910 1930 1950 1970 1990

0

200

400

600

1890 1910 1930 1950 1970 1990

Rødspætte

SildÅl

Skrubbe

Fiskeri og kvælstof

Bunddyr og kvælstoftilførsel

Mængde af bunddyr

Kvælstoftilførsel

Bunddyr og kvælstoftilførsel

Samlet vurderingTotal kvælstof konc. (TN) 8000Total kvælstof konc. (TN) Skive-Lovns 10-12.000Sommer DIN < 2 μmol 9.000Sigtdybde omkring 4,7 m (25% forbedring) 9.700Optimal fiskebestand 11.000Optimal bestand af bunddyr 12.000

Samlet vurdering, 10.000Interval 8.000-12.000

8000: - klimaændringer, højere nedbør og varmere - tidsforsinkelse

12.000: - differentierede udledninger - iltsvind reduceres > mindre interne tilførsler

Hvad er en sund fjord?

3 6 9 12

Chl (

µm

ol/L

)

10

20

Halk

ær

20

40

Er det muligt at fastlægge en reference-tilstand?

Er det realistisk at regne sig frem til en grænse mellem god og moderat tilstand ud fra en reference tilstand?

Er det økologisk relevant?

Er det muligt at beregne en tilhørende tilførsel?

Nej, undtagen forålegræs.

Ja, men hvad erbegrundelse for fx 30% afvigelse?

Tja!

Det er i hvert fald meget svært og meget usikkert, hvis vi er langt framålet.

Slut