DANMARKS MILJØUNDERSØGELSER AARHUS UNIVERSITET NOTAT. Modtagere: Repræsentanter fra landbruget Landbrug og Fødevarer BLST MST FVM

Transkript

1 Modtagere: Repræsentanter fra landbruget Landbrug og Fødevarer BLST MST FVM NOTAT Notat om DHI s rapport om ålegræsværktøjet til vurdering af miljøkvalitet i havet Bo Riemann Forskningschef Dato: 22. december 2010 Sagsnr.: sagsnr. Side 1/9 På mødet med repræsentanter for landbruget d. 13. oktober 2010 på Egholm i Limfjorden fremlagde DHI deres rapport Analyse af ålegræsværktøjets anvendelighed til fastsættelse af miljømålsætning for kystvande og kvælstofreduktionskrav. Rapporten var bestilt af Landbruget. Vedlagte DMU notat er udarbejdet af professor Jacob Carstensen og seniorforsker Dorte Krause-Jensen, Afdeling for Marin Økologi, DMU, Aarhus Universitet. DMU fremlagde ved samme lejlighed en række analyser og overvejelser om relationer mellem næringssalte, miljøvariable og ålegræs og om brugen af ålegræs som indikator. På mødet blev det åbenlyst, at der var en del uoverensstemmelser mellem de analyseresultater, DMU og DHI var nået frem til baseret på analyser af data fra det nationale overvågningsprogram. DMU s analyser omfatter stort set alle overvågningsdata, hvorimod DHI s analyser kun omfatter udvalgte områder og år. Umiddelbart skulle man forvente, at resultaterne overordnet viste samme tendenser. Begge parters analyser bekræftede, at reduktionerne i næringssaltbelastningen gennem de seneste årtier har ført til reducerede koncentrationer af næringssalte i fjorde og kystvande, men DHI s og DMU s analyser gav modstridende svar på, hvordan vandets klarhed og ålegræssets dybdegrænse havde reageret på dette og hvad hovedårsagen til ålegræssets respons var: 1. DHI s analyser viste, at vandet generelt er blevet mere klart siden sidst i 1980 erne, mens DMU s analyser (publiceret hvert år som en del af den nationale miljøtilstandsrapportering: viser, at vandet ikke er blevet klarere på trods af reduktioner i belastning med næringsstoffer. Danmarks Miljøundersøgelser Aarhus Universitet Frederiksborgvej Roskilde EAN: Tlf.: Fax: dmu@dmu.dk

2 Side 2/9 2. DHI s analyser viste, at ålegræsset generelt har trukket sig ind på lavere vand. DMU s havrapport bekræfter, at ålegræsset i Limfjorden og i inderfjorde er rykket ind på lavere vand. DMU s analyser viser at tendensen på landsplan ellers er uændrede dybdegrænser bortset fra en mindre positiv udvikling i ålegræssets hovedudbredelse i yderfjordene. 3. DHI fremhævede, specielt på mødet i Egholm stigning i vandtemperaturen som sandsynlig hovedårsag dels til den negative udvikling i ålegræsset, som de har fundet gennem de seneste 20 år, og dels til ålegræssets mindre dybdeudbredelse i dag i forhold til for 100 år siden. DMU s analyser viser, at ålegræssets dybdegrænse ikke har ændret sig markant gennem de seneste 20 år, og at dette primært skyldes, at vandet ikke er blevet klarere. Det er DMU s opfattelse, at forskellene mellem nutidens og datidens dybdegrænser primært skyldes ændringer i vandets klarhed. DHI konkluderer, at ålegræssets dybdegrænse ikke er en brugbar indikator for kystområdernes tilstand og betegnede på mødet på Egholm ålegræssets dybdegrænse som et dyrt termometer. DMU er fortsat af den opfattelse, at ålegræsset er en vigtig indikator, og at de kystnære økosystemer er ude af balance og fastholdes i en tilstand med uklart vand, bl.a. fordi de fortsat er meget eutrofierede, men at der er behov for uddybende analyser af de enkelte områders respons på ændringer i vandkvalitet. Klart vand er en nødvendig forudsætning for, at ålegræs og andre bundplanter igen kan spille en fremtrædende rolle i de kystnære økosystemer, som vandrammedirektivet påpeger. Vi kan derfor først forvente, at indikatorer for bundvegetationens tilstand giver et tilfredsstillende signal, når vandet som minimum igen er klart. Forvaltning af havområdernes vandkvalitet gennemføres i dag efter de krav, der er formuleret i EU s direktiver, primært vandrammedirektivet, det marine havstrategidirektiv og habitatdirektivet. I disse direktiver indgår der en lang række indikatorer, som anvendes til at vurdere de enkelte havområders vandkvalitet. I øjeblikket er ålegræs den eneste indikator som er udviklet så langt, at den i nogle områder kan anvendes som mål for vandkvaliteten. Det har aldrig været hensigten at anvende en enkelt indikator til at vurdere vandkvaliteten. Der er et stort behov for fortsat at udvikle både ålegræsset og de øvrige indikatorer til et niveau, så de kvantitativt og operationelt kan anvendes til at definere status for vandkvaliteten i havet. For at identificere årsagerne til de forskellige udmeldinger fra DMU og DHI har DMU efterfølgende gennemlæst DHI s rapport og analyseret de datasæt, som DHI har benyttet i rapporten. Resultaterne og tolkningen af disse nye analyser har DMU fremlagt på et møde for DHI den 6. december Hovedkonklusionerne er opsummeret i det følgende og uddybet i det vedlagte bilag.

3 Side 3/9 Ad 1. Vandets klarhed Der er især to grunde til, at DHI ikke finder samme udviklingstendens som DMU: DHI s statistiske analyse tager ikke højde for, at stationer og undersøgelsesperioder har varieret gennem perioden. DHI s analyser tager ikke højde for, at databasens sigtdybder er korrigeret for bølgehøjde efter 1999, og derfor generelt viser større sigtdybder, som ikke direkte kan sammenlignes med de tidligere, ukorrigerede data. DMU s dataanalyser er baseret på ukorrigerede data gennem hele perioden. Når man tager højde for disse to forhold, forsvinder tendensen til klarere vand i DHI s datasæt, og resultaterne er i overensstemmelse med resultaterne præsenteret i de sidste års havrapporter og DMU s rådgivning af Miljøministeriet. DMU s resultater viser, at vandet ikke er blevet klarere gennem overvågningsperioden. Den manglende udvikling i sigtdybde underbygges ydermere med data fra de seneste 3 år ( ), som havde generelt dårlige sigtdybder, men ikke var inkluderet i DHI s rapport. Ad 2. Ålegræssets dybdegrænse DMU har ikke gen-analyseret DHI s dybdegrænsedata, men mener at det er overvejende sandsynligt, at den generelt negative trend, DHI finder, hænger sammen med, at DHI s datasæt indeholder en overvægt af data fra Limfjorden, som udviser en stærkt negative udvikling i dybdegrænsen og data fra inderfjorde, som også viser en negativ udvikling over tid, og præger den generelle trend. Det forhold, at DHI benytter normaliserede dybdegrænser, mens DMU benytter faktiske dybdegrænser i analyserne kan også bidrage til de forskellige resultater. Ad 3. Temperatur versus lysforhold som hovedårsag til udviklingen i ålegræssets dybdegrænse DHI s analyser og konklusioner viser, at lyset er den vigtigste styrende faktor for ålegræssets dybdegrænse (rapportens s. 11, tabel og tekst). Men lysforhold indgår ikke i de efterfølgende analyser af udviklingen i ålegræsset over tid med den begrundelse, at lysforhold kun delvist er koblet til koncentrationen af næringssalte. DHI s analyser giver derfor ikke mulighed for at teste, om ændringer i dybdegrænsen over tid er koblet til ændringer i vandets klarhed. DHI s rapport indeholder ingen egentlige statistiske analyser af sammenhænge mellem temperaturen og dybdegrænser. DHI baserer alene sin tolkning om temperaturens betydning på visuelle sammenligninger af kurver for temperaturens og dybdegrænsens udvikling. DHI fremhæver, at der er behov for yderligere analyser for at undersøge temperaturens effekt.

4 Side 4/9 DHI benytter tidligere undersøgelser (afhandling af Olesen & Sand- Jensen 1993) til at argumentere for, at ålegræssets lyskrav 3-dobles, når temperaturen stiger fra 15 C til 21 C. Af samme afhandling fremgår det dog, at ålegræssets lyskrav ved 7 C ligger midt imellem lyskravet ved 15 og 21 C, og at sammenhængen derfor ikke er entydig. (Afhandlingens data viser, at ålegræssets lyskrav (Ic) ved de tre temperaturer er: 7 C : 1,63; 15 C: 1,07; 21 C: 2,72 μmol fotoner m -2 s -1 ). Nye detaljerede analyser af temperaturens og lysets betydning for ålegræssets dybdegrænse dokumenterer, at lyset spiller en langt større rolle end vandtemperaturen for ålegræssets dybdegrænse i de danske farvande. Det er kolleger fra DMU og Københavns Universitet (Peter Stæhr og Jens Borum) der har gennemført dette studium, som først nu er på vej i trykken, og som DHI derfor ikke havde kendskab til og mulighed for at lade indgå i deres rapport. DMU vurderer, at temperaturen generelt betyder langt mindre for ålegræssets dybdegrænse end lyset, bortset fra de sjældne situationer, hvor temperaturen er så ekstremt høj, at den slår ålegræsset ihjel. DMU er enig i, at høje temperaturer påvirker ålegræssets dybdegrænse i negativ retning, og at høje temperaturer i det hele taget forstærker de negative effekter af eutrofiering på ålegræsset og på økosystemet som helhed. Afsluttende vil vi gerne understrege, at DHI s og DMU s analyser af udviklingen i sigtdybde og dybdegrænser også har en række vigtige fælles budskaber: Både DHI s og DMU s analyser bekræfter, at ålegræsset ikke har oplevet en generel fremgang på trods af de seneste årtiers reduktioner i belastningen med næringsstoffer. DMU har gentagne gange påpeget, at en væsentlig årsag til dette er, at vandet ikke er blevet klarere, og at ålegræsset derfor ikke har mulighed for at brede sig. Både DHI s og DMU s analyser viser, at der er store lokale forskelle i, hvordan økosystemerne reagerer på reduktioner i belastninger, og at det derfor er vigtigt at inddrage lokale aspekter for at forstå økosystemernes respons. Sådanne udvidede analyser af udviklingstendenser og årsagssammenhænge kan bidrage til at etablere endnu stærkere værktøjer til at måle vandkvalitet. Temperaturstigninger bør inddrages til at korrigere miljømål i fremtidige vandplaner. BLST har indtil videre ikke inddraget klimaeffekter i første generation af vandplaner. Diskussionen ovenfor understreger imidlertid vigtigheden af at medtage andre effekter, som påvirker de værktøjer, som udarbejdes til forvaltning af havområderne jf. de europæiske direktiver. DMU håber, at der med dette notat er skabt klarhed over en række problemstillinger, som er blevet rejst omkring ålegræs i havet samt om de faktorer,

5 Side 5/9 der regulerer udbredelsen. Begge dele er afgørende for i hvilket omfang ålegræs kan anvendes i forvaltningen af havmiljøet. Med venlig hilsen Bo Riemann Forskningschef

6 Side 6/9 BILAG - Uddybning af kommentarer til DHI s rapport og årsager til forskelle mellem DHI s og DMU s analyseresultater 1 Divergerende trends for sigtdybde DHI fremlægger i rapporten og præsentationen resultater for sigtdybden i de danske farvande, som afviger kraftigt fra de trends, som er publiceret i havrapporterne igennem mange år. DHI s analyse viser, at vandet er blevet klarere, mens havrapporterne viser, at vandets klarhed er uændret på trods af reduktioner i belastningen. Forskellene kan skyldes, at DHI og DMU har anvendt forskellige data og metoder, bl.a. anvender DHI s rapport sæson-gennemsnit for maj-september, hvorimod DMU s havrapporter anvender årsgennemsnit (januar-december). For at undersøge, hvori forskellen mellem DHI s og DMU s trends ligger, har DHI venligt sendt deres datamateriale til DMU, og vi har så efterfølgende analyseret disse data. Ud fra beskrivelsen i rapporten og s i forbindelse med data fremgår det, at DHI beregner årsmidler uden at tage højde for forskelle mht. hvilke stationer som indgår i de enkelte årsmidler. Dette er intet problem for trenden, såfremt alle stationer har prøvetagninger for alle år, som indgår i trenden. Der tages heller ikke højde for, at der kan være forskel i sigtdybde mellem de 5 måneder, som indgår til beregning af de stations-specifikke gennemsnit, som derefter benyttes til at beregne årsmidler. DHI s statistiske bearbejdning af data til beregning af trenden utilstrækkelig, da den ikke tager højde for variationer i prøvetagningen. Forskellen mellem at beregne rå årsmidler og alternativt tage højde for variationer i prøvetagningen er vist i figur 1. Når der tages højde for ændringer i stationer, som indgår i årsmidlerne, falder trenden fra ca. 8 cm/år til 3 cm/år. 6,5 Ukorrigerede årsmidler 6 Stationskorrigerede årsmidler y = 0,0787x - 152,08 Sigtdybde (m) 5,5 5 4,5 y = 0,0299x - 54, Figur 1. Beregning af sommerårsmidler (maj-september) uden og med korrektion for prøvetagning mellem stationer for datasættet, som DHI har leveret.

7 Side 7/9 For det andet indeholder sigtdybder målt af DMU og som findes på mads.dmu.dk to typer af målinger: 1) de aktuelle målinger (op til 1998) og 2) sigtdybder korrigeret for bølgehøjde, hvilket giver en større sigtdybde end den målte, når der er bølger. Der ligger derfor en kunstig forøgelse af sigtdybden indbygget i data, som er tilgængelige på nettet. Årsagen til dette er, at det blev besluttet at ændre indlægningsproceduren fra aktuelle til bølgekorrigerede sigtdybder omkring , og da denne procedure er akkrediteret har det været svært at gå tilbage. Derfor har vi på DMU haft et regneark sammen med databasen, som er benyttet til at beregne trenden for sigtdybden. Introduktionen af bølgekorrektionen ses tydeligt at give et spring i de korrigerede årsmidler i 1999, hvorimod dette ikke ses i middelværdierne baseret på aktuelt målte sigtdybder (figur 2). Dette giver også anledning til to forskellige trends Ukorrigerede årsmidler Bølgekorrigerede årsmidler (efter 1998) y = 0,0606x - 113,46 Sigtdybde (m) y = -0,0337x + 74, Figur 2. Trend for sommerårsmidler (maj-september) af DMU data, som de kan downloades på mads.dmu.dk (bølgekorrigerede efter 1998) og aktuelle sigtdybdemålinger. Konklusionen af denne analyse er, at de trends, der er publiceret i Bilag 3 i DHI s rapport er baseret på en uegnet statistisk analysemetode og et datasæt, som for de stationer, som er målt af DMU, indeholder et spring i 1999, som skyldes et skift i hvilke data, som er blevet lagt ind i MADS. Der er derfor ikke sket en forbedring af sigtdybden, som det påstås i rapporten. Sigtdybden udviser derimod et svagt fald. Til orientering har sigtdybden i de åbne indre farvande også været meget lav i de seneste år ( ), som ikke indgår i DHI s analyser, hvilket yderligere kan afkræfte en stigende sigtdybde. 2 Divergerende trends for dybdegrænse DHI s ålegræsrapport og DMU s havrapporter viser også forskellige trends mht. ålegræssets dybdegrænse. DHI finder, at dybdegrænsen generelt er ryk-

8 Side 8/9 ket ind på lavere vand (1,25 % reduktion i dybdegrænsen per år, rapportens fig. 4). Den seneste havrapport, baseret på data fra alle undersøgte områder gennem perioden viser et anderledes og mere nuanceret billede: Åbne kyster: Hverken ålegræssets hovedudbredelse eller den maksimale dybdegrænse viste signifikante udviklingstendenser Yderfjorde: Ålegræssets hovedudbredelse rykkede ud på dybere vand i yderfjordene; den maksimale dybdegrænse var dog uforandret Inderfjorde og Limfjorden : Den maksimale dybdegrænse rykkede ind på lavere vand. Vi har ikke haft tilstrækkelig information om detaljerne i DHI s dataanalyse til at analysere årsagen til forskellene i trends. Vores bedste bud er, at Limfjorden og inderfjorde fylder en meget stor del af det datasæt, DHI har analyseret og at den negative trend fra disse områder dermed kommer til at dominere det samlede billede. 3 Effekt af temperatur DHI s rapport og præsentation på mødet på Egholm i september fremhæver, at 1) stigende temperaturer er en sandsynlig årsag til, at ålegræsset ikke er kommet tilbage på trods af reduktioner i belastningen med næringssalte, og 2) at en 1-1,5 graders temperaturstigning bevirker en reduktion i ålegræssets dybdegrænse på %. Vi er enige i, at temperaturen er vigtig, men vi mener, at den er knap så vigtig som tallene ovenfor antyder og langt fra hovedårsagen til manglende udbredelse af ålegræs. Vi under os over, at DHI ikke har forsøgt at regne lidt mere konkret på disse tal. Benyttes eksempelvis tallene fra Olesen & Sand-Jensen (1993), som citeres i rapporten og antager vi en stigning i respirationsraten på 10 % (højt sat) pr grad og anvendes formlerne fra Olesen & Sand-Jensen (1993) fås, at for Limfjorden (gennemsnitlig Kd ~0,7) kan en 1-1,5 graders stigning i temperaturen medføre et fald i dybdegrænsen for ålegræsset på ca cm, dvs. ca. 10 % reduktion af dybdeudbredelsen. Dette er dog stadig sat højt pga. en høj stigning i respirationsraten med temperaturen. Benytter man Olesen & Sand- Jensens data for hele plantens respiration som funktion af temperaturen, er effekten af en sådan temperaturstigning omkring 20 cm. Disse tal understøttes af vedlagte figur (Stæhr & Borum, in review), som viser, at temperaturen betyder langt mindre end lyset for ålegræssets dybdegrænse i danske kystområder. Denne figur viser ligeledes, at for eksempelvis Limfjorden, kan temperaturstigningen forårsage en forringet dybdeudbredelse på omkring 20 cm. Temperaturen kan altså slet ikke forklare, at ålegræssets dybdegrænse i Limfjorden er faldet fra over 5 m til omkring 2.5 m i løbet af

9 Side 9/9 100 år, som antydes i rapporten, og som præsentationen påpeger. Temperaturen kan heller ikke forklare, at ålegræssets dybdeudbredelse i Limfjorden er faldet med næsten 1 m igennem de seneste 20 år, eller at ålegræssets dybdeudbredelse er steget markant i Øresund og Køge Bugt i samme periode. Hovedårsagen til ålegræssets dårlige dybdeudbredelse er overordnet de dårlige lysforhold, mens temperaturen har en mindre effekt på dybdeudbredelsen. Figur 3. Den kritiske dybdegrænse for ålegræs ved forskellige temperaturer og lysforhold. (Fra P. Stæhr & J. Borum: Seasonal acclimation in metabolism reduces light requirements of eelgrass (Zostera marina). - Journal of Experimental Marine Biology and Ecology, in review.