Vandområde planer - Beregnede kvælstofindsatsbehov for Ringkøbing fjord

Transkript

1 22. juni 2015 Vandområde planer - Beregnede kvælstofindsatsbehov for Ringkøbing fjord Generelt om beregningsmetoder Det beregnede kvælstofreduktionsbehov som fremgår af forslag til vandområdeplaner, som er sendt i høring i frem til den 23. juni 2015, er beregnet af Aarhus Universitet og DHI. 3 forskellige metoder er blevet anvendt til at udregne indsatsbehovet for indsatsbehov for danske kystvande. Mekanistiske modeller, statistiske modeller og meta-analyser (Ref 1-3). I flere vandområder er opstillet to eller flere modeller, hvorfor det er muligt at sammenligne resultater. Mekanistiske modeller er de mest komplekse modeller og beskriver flest processer, fx inkluderer disse modeller fjordens næringsstofpuljer i sedimentet og vandudskiftning med de omkringliggende vandområder. Antallet af udarbejdede mekanistiske modeller har været begrænset pga. omkostninger ved udviklingen af disse. Specifikt for de to fjorde har der ikke været anvendt en mekanistisk model til beregning af indsatsbehov i vandområdeplaner. Der er imidlertid tidligere i anden sammenhæng opstillet en mekanistisk model for begge fjorde (opstillet af daværende Ringkjøbing Amt og overgået til Naturstyrelsen ved kommunereformen i 2007), men de har ikke været anvendt. De statistiske modeller dækker over en sammensætning af statistisk validerede modeller, generelle sammenhænge og skøn. Et samlet indsatsbehov er under betegnelsen statistiske modeller opnået ved en vægtning mellem disse. Meta-analyse er helt generelle sammenhænge mellem kvælstof og fx klorofyl, og der er ikke anvendt data for den specifikke fjord og den enkelte fjord er ikke specifik vurderet ud fra dens karakteristika. Det skal gøres opmærksom på, at DHI og AU har brugt som reference for nutidig tilførsel, mens er anvendt i udkast til vandområdeplaner. Det kan betyde at reduktionsmålene er lidt lavere i vandplanerne end angivet i rapporter fra DHI og AU. Vandområde Ringkøbing Fjord 132 Fjordens økologiske system Ringkøbing Fjord er en lagune fjord på ca. 290 km 2, der aftager vand fra bl.a. Skjern Å opland inden det løber videre i Vesterhavet. Fjorden er lavvandet med gennemsnitsdybde på knap 2 meter, hvilket betyder, at fjorden i vid udstrækning er påvirket af resuspension dvs. ophvirvling af bundsedimenter, som medvirker til at reducere vandets klarhed og omfordele næringsstoffer mellem bundsediment og vandsøjle. Vandudvekslingen til Vesterhavet sker gennem slusen i Hvide sande. 1 / 7

2 Ringkøbing Fjord og opland. Oplandet er knap hektar. Fjordens økologiske system er påvirket af flere faktorer. Både kvælstof og fosfor påvirker væksten af biomasse i fjorden. Høje tilførsler af næringsstoffer gennem mange år førte til et decideret systemkollaps sidst 1970 erne. Trods betydelige indsatser på spildevandsområdet og reduktion kvælstof var det først med den ændrede slusepraksis i 1995/96, at tilstanden ændrede sig. Frem til 1995/96 var fjorden grøn af blågrønalger og sommersigtdybden ikke meget mere end en halv meter. Det ændrede sig i 1996, da sigtdybden steg til 2 meter, som følge af en øget saltholdighed og en deraf følgende invasion af sandmuslinger, der til stadighed filtrerer vandet for alger og partikler og i høj grad kontrollerer vandets klarhed. Den interne fosforbelastning er ikke ubetydelig. I en undersøgelse rapporteret af Ringkjøbing Amt i 2005 fremgår det, at den samlede fosforpulje i de øverste 10 cm af sedimentet er ton P i 2004, og det vurderes, at den dynamiske pulje (DP) dvs. den pulje som potentielt er tilgængelig for plantevækst er på ca ton fosfat. Puljen forsvinder kun langsomt over tid. Enten via eksport til Vesterhavet eller begravelse i dybere sedimentlag. Der er erfaringer fra søer, hvor puljen aftager fra få år op til 30 år afhængig af bl.a. søernes størrelse. Da Ringkøbing Fjord har en størrelse, der er betragteligt større end de største danske søer, vil det ikke være urimeligt at antage, at den interne plantetilgængelige pulje reduceres over en længere årrække. Den totale pulje af fosfor i fjorden er ca. 36 gange større end den årlige tilførsel som i 2004 blev opgjort til 150 ton TP/år for perioden Det er lidt sværere at angive dette forhold for den plantetilgængelige del, men hvis det antages at 50 % af den tilførte totale mængde fosfor fra oplandet er plantetilgængeligt i fjorden, så vil den interne potentielt plantetilgængelige pulje i fjorden være ca. 26 gange større end den årlige tilførsel. Grundet den store interne fosforpulje findes der ingen sammenhæng mellem tilførsel af fosfor og fosfor i fjorden i den statistiske model for fosfor som AU har forsøgt at opstille. (forklaringsgrad på 9%). Konsekvenserne heraf er, at grundet den betydelige fosforpulje i sedimentet vil der, som for store søer, være en meget lang indsvingningsperiode indtil den ophobede fosfor i sedimentet er endeligt begravet eller skyllet ud i Vesterhavet. Fjordens tilstand vil blive bedre i takt med denne udvikling. Havgræsser Fjordens bestand af især Langstilket havgræs og Børstebladet Vandaks har de sidste 10 år været i konstant positiv fremgang og breder sig på større lavvande områder. De breder sig også 2 / 7

3 ud på større dybder og er kommet ud over den dybdegrænse på 2,2 m som definerer god tilstand. Senest er havgræsser registreret ud på lidt over 3 meter. Ålegræs findes i en meget lille bestand tæt ved slusen i Hvide Sande. En bestand som har stået der i mange år uden at brede sig på trods af, at lysklimaet i fjorden har gjort det muligt. Hvorvidt saltholdigheden varierer for meget og bliver for lav eller om det er andre fysiske presfaktorer eller manglende frøpulje, som er årsag til manglende fremgang, er uvist. Vandrammedirektivet lægger ikke specifikt vægt på ålegræs, men på blomsterplanter generelt i definitionen kvalitetselementer som skal definere god økologisk tilstand. Fra dansk side har man valgt at interkalibrere ålegræs, hvorfor der lægges vægt på denne i bedømmelsen af god økologisk tilstand. Det giver imidlertid ingen mening, at fasthold tilstandsbedømmelse på baggrund af ålegræs, når andre havgræsser breder sig i fjorden og dertil allerede har opnået målet om dybdeudbredelse på 2,2 m. Videnskabeligt er det velbeskrevet, at ålegræs klarer sig på større dybder end fx havgræs, som findes i fjorden, hvorfor potentialet er til stede for at ålegræs skulle kunne være på større dybde end 2,2 m. Comparison of individual transects showed a consistent pattern of zonation where R. maritima (Børstebladet Vandaks)occupied the nearshore, shallower area which graded to a mixed zone of R. maritima and Z. marina at intermediate depths. At the deepest part of the beds, Z. marina (ålegræs) was the only species found. (ref4) Beregning af reduktionsmål for kvælstof Det samlede indsatsbehov for fjorden er i vandområdeplaner opgjort til 1473 ton N ud af en tilførsel på 4109 ton N (opgjort ) svarende til en reduktion på 36%. AU har beregnet indsatsbehovet til 40% som er fremkommet ved et middel af Chl a (klorofyl-a), Kd (Lys), samt 3 andre indikatorer: Iltsvind, DIP-Chl-a, og N-begrænsning. En uddybende generel beskrivelse af dette findes som bilag samt i ref1. Som udgangspunkt har man forsøgt at opstille en statistisk sammenhæng for hhv. klorofyl og Kd til kvælstof. De øvrige 3 parametre er vurderet på baggrund af skøn og generelle data. Indsatsbehov for 5 indikatorer beregnet og vurderet af AU 3 / 7

4 Chl a (klorofyl) Indsatsbehovet for Chl a er fremkommet ved en opstilling af en statistisk model for sammenhæng mellem Chl a og kvælstof tilførsel. Modellen har jf tabel 3 i ref1 en forklaringsgrad på 52%, og giver jf. validering (ikke publiceret dokument AU) en god gengivelse af data. Model (linje) og målinger (punkter). Model for sammenhæng mellem klorofyl og N-tilførsel Specifikt for Chl a (klorofyl) er der påtrykt et indsatsbehov på 39%. Det er med baggrund i de seneste fem års data, for klorofylindhold, som ligger lige over og under 8 µg/l, svært at finde nogen begrundelse for så kraftig reduktionsbehov for klorofyl. Klorofylindhold på 8 er grænsen mellem god og moderat tilstand (Ref 7). Kd (lys) Indsatsbehovet for Kd er fremkommet ved en opstilling af en statistisk model for sammenhæng mellem Kd og kvælstof-tilførsel. Modellen har jf tabel 3 i ref1 en forklaringsgrad på 23%, og betyder jf. validering (ikke publiceret dokument AU) at man skal være varsom ved anvendelse af modellen. Det fremgår også at valideringsgraf nedenfor at sammenhængen ikke er god. Model (linje) og målinger (punkter). Model for sammenhæng mellem Kd (lys) og N-tilførsel På baggrunds af AU s egen validering af model er der intet videnskabeligt belæg for at påtrykke et indsatsbehov med baggrund i Kd på 75% reduktion i N-tilførsel. Når det samtidig kan konstate- 4 / 7

5 res ved årlig monitering, at havgræsser i dag breder sig og vokser ud over fjordens målsatte dybdegrænse må indsatsbehovet betegnes som direkte fejlagtigt. Samlet indsatsbehov AU s beregnede indsatsbehov vurderes på baggrund af ovenstående at være baseret på forkerte antagelser, forkert anvendelse af model og forkert vurdering af tilstand i fjorden. Dertil kommer, at den vurderede tilstand for ålegræs som ringe er baseret på manglende oplysninger. Havgræsser findes påviseligt på dybder, der medfører at potentialet er tilstede for at ålegræs kan gro ud på mere end 2,2 m. Vurderet ud fra dybdegrænsen er tilstanden derfor god for ålegræs og havgræsser og ikke ringe som anvist i vandområdeplaner. Såfremt der ønskes en hurtigere udbredelse af ålegræs, fx i områder af fjorden, hvor bestande ikke er tilstede eller er sparsom kan aktiv reetablering være en oplagt mulighed.. Konklusion Ringkøbing Fjord Fjorden er i dag jf. vandområdeplaner i god tilstand hvad angår bunddyr. I vandområdeplaner er tilstanden for ålegræs beskrevet som ringe, men havgræsser vokser ud over den målsatte dybde og derfor er fjorden også i god tilstand for ålegræs, da lys anvendes som proxy for ålegræsdybdegrænse. Hvad angår klorofyl er tilstanden beskrevet som moderat. De sidste 5 års data viser, at tilstanden svinger omkring grænsen til god tilstand på 8 µg/l. De beregnede indsatskrav udført at AU er meget mangelfulde og direkte fejlagtige. Den samlede tilstand for fjorden, kan med baggrund i de definerede grænser for god tilstand, derfor i dag betegnes som god eller meget tæt på. Da fosforniveauet fortsat vil falde som følge af aftagende intern belastning fra den store fosforpulje i sedimentet, og fjorden generelt er i bedring (øget udbredelse af vegetation) er der derfor ingen baggrund for at påtrykke fjorden yderligere kvælstofreduktioner jf. Vandrammedirektivets bestemmelser om proportionalitet mellem mål og midler. 5 / 7

6 Referencer Ref 1: Modeller for Danske Fjorde og Kystnære Havområder del 3 Statistiske modeller og metoder til bestemmelse af indsatsbehov Notat fra DCE - Nationalt Center for Miljø og Energi Dato: 6. april 2015 Karen Timmermann, Jesper Christensen, Ciarán Murray & Stiig Markager Institut for Bioscience Ref 2: Modeller for Danske Fjorde og Kystnære Havområder del 2 Mekanistiske modeller og metode til bestemmelse af indsatsbehov DHI - Anders Chr. Erichsen, Hanne Kaas Ref 3: Modeller for Danske Fjorde og Kystnære Havområder Del 1 Metode til bestemmelse af målbelastning DHI, Anders Chr. Erichsen og Hanne Kaas DCE, Karen Timmermann, Stiig Markager, Jesper Christensen, Ciarán Murray, Aarhus Universitet Ref 4: Distribution of Zostera marina L. and Ruppia maritima L. sensu lato along depth gradients in the lower Chesapeake Bay, U.S.A. Robert J Orth, Kenneth A Moore Virginia Institute of Marine Science, School of Marine Science, College of William and Mary, Gloucester Point, VA 23062, U.S.A. Aquatic Botany (Impact Factor: 1.47). 11/1988; DOI: / (88) Ref 5: Meutz: Betænkning om ordning af afløbsforholdene ved Nissum Fjord, 1923, Ref 6: Salomonsen: Nissum Fjord og Knortegæssene, 1957, Finn Salomonsen Ref 7: Danske fjorde og kystnære havområder Fastlæggelse af klorofyl a grænseværdier i fjorde og kystområder ved brug af modelværktøjer Rapport fra DHI og DCE Dato: 7. maj / 7

7 Bilag - Statistiske modeller Uddybende beskrivelse kan findes i ref1 Jf. beskrivelse af DCE. De statistiske modeller er udviklet på baggrund af data fra moniteringsstationer. For de fleste vandområder er der kun en enkelt moniteringsstation med tilstrækkelig datadækning til statistisk modellering, og derfor betragtes denne station som repræsentativ for vandområdet. Ved at anvende et gennemsnit af flere indikatorer, som alle er et mål for den økologiske tilstand, reduceres usikkerheden på beregningen af det samlede indsatsbehov, hvilket minimerer risikoen for overimplementering af indsatsbehovet. De interkalibrerede indikatorer vægter dobbelt så meget som de resterende indikatorer og sæsonfordelingsindikatorerne for DIP og Chl a, som begge er indikatorer for om der er økologiske effekter af iltsvind betragtes som én indikator, så der opereres i alt med fem indikatorer for hhv. klorofyl, Kd, iltsvind, økologiske effekter af iltsvind og N- begrænsning, med en vægtning som fremgår af tabel 5. Hvis der kan beregnes et indsatsbehov for alle fem indikatorer vil det samlede indsatsbehov være: samlet indsatsbehov=(2x1+x2+x3+x4+2x5)/7 (7) Hvor X1 til X5 er indsatsbehov for hhv. klorofyl, iltsvind, sæsonfordeling af DIN og Chl a, N- begrænsning og Kd. SEGES Kommentarer: Klorofyl og Kd er beregnet efter statistiske sammenhænge på baggrund af data. Men i flere tilfælde kan disse sammenhænge ikke opstilles. Det er derfor kritisabelt at der anvendes generelle sammenhænge, når konkrete data indikerer en ikke direkte sammenhæng mellem klorofyl/kd og N-tilførsel. Indsatsbehov for iltsvind er baseret på skøn DIP-Chla og N-begrænsning er baseret på generelle sammenhænge Læs yderligere i ref1. 7 / 7