Vandområde planer - Beregnede kvælstofindsatsbehov for farvande

Transkript

1 1. juni 2015 Notat Vandområde planer - Beregnede kvælstofindsatsbehov for farvande omkring Fyn Indledning Dette notat er tilsigtet konsulenter som har vandplaner som fagligt arbejdsområde. I notatet søges det klarlagt hvilke modeller og beregningsmetoder der er anvendt til fastsættelse af kvælstofindsatsbehovet i området omkring Fyn. Der påpeges en række svagheder og uhensigtsmæssigheder ved arbejdet og der peges på alternative løsninger for en række fjorde. 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. 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 Fyn dækker de mekanistiske modeller Odense Fjord og de åbne farvande omkring Fyn og dele af mindre bugter og fjorde, men for de fleste mindre vandområder er der ikke tilstrækkelige mængder data og usikkerheden ved anvendelse af den mekanistiske model stiger derfor betragteligt. 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. Odense Fjord og dele af Lillebælt og Storebælt er beskrevet ved statistiske modeller. 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.

2 Berørte oplande på Fyn 2 / 13

3 Kvælstofindsatsbehov opgjort i vandplaner (blå) og beregnede indsatsbehov jf. rapport fra DHI/AU (ref3) Odense Fjord. Vandområde 92 og 93 Reduktionsbehovet for kvælstof jf. vandområdeplaner er for indre og ydre del af Odense fjord 614 ton N, svarende til en reduktion på 43 % i forhold til niveau. For Odense Fjord er opstillet en mekanistisk model. Endvidere er der lavet en statistisk model for ydre del og en metaanalyse for indre del. Jf. rapport Modeller for danske fjorde og kystnære havområder del1 er den mekanistiske model ikke anvendt til beregning af kvælstofreduktionsbehovet for Odense Fjord. Det er meta-analyse gældende for fjorden indre del, som bliver referencegivende for både ydre og indre del. jf. tabel udklip. Figur. MEK model dvs DHI mekanistiske model angiver reduktionsbehov for fjorden på 23%, men er ikke anvendt til målfastsættelse. (Tabel i ref3) 3 / 13

4 Stat-Meta beregning Det høje indsatsbehov for Odense Indre fjord på 48% er fremkommet ved et middel af Chl a (klorofyl-a), Kd (Lys), samt 3 andre indikatorer: Iltsvind, DIP-Chl-a, og N- begræsning). En uddybende generel beskrivelse af dette findes som bilag2. Som udgangspunkt har man forsøgt at opstille en statistisk sammenhæng for hhv. klorofyl og Kd til kvælstof. Dette har ikke kunnet lade sig gøre for Odense Fjord indre del, men kun for Ydre del for klorofyl. Dette fremgår af tabel 3 side 10 i rapport fra AU (ref1). N- indsatsbehov markeret med rødt (nedenstående tabel) på hhv. 69%, 75% og 25% er ikke fremkommet ved en statistisk model, da en sådan ikke er opstillet. Disse reduktioner er fremkommet ved meta-analyser, dvs. ved brug af generelle sammenhænge, hvor data for fjorden ikke er anvendt. De øvrige 3 parametre er ligeledes vurderet på baggrund af skøn og generelle data. For ydre del af fjorden er der for Chl-a opstillet statistiskmodel med anvendelse af data for fjorden. Målet for indre fjord bliver bestemmende for fjorden og det samlede mål bliver en reduktion på 43% på baggrund af beregninger baseret på primært generelle sammenhænge. Det er i sig selv yderst kritisabelt, idet de konkrete data for fjorden antydede mere komplekse sammenhænge. Dertil kommer at for Odense Fjord bliver konkrete data i vid udstrækning tilsidesat sammen med en langt dyrere og mere avanceret DHI-model, som angiver et reduktionsbehov på 23%. Målfastsættelsen er fremkommet ved brug af metoder udviklet af Aarhus Universitet og fremgår af ovenstående tabel fra Modeller for danske fjorde og kystnære havområder del3 Konkrete forhold for fjorden Ydre del af Odense Fjord er kendetegnet ved, at der er lys til stede ved bunden i størstedelen af området. På trods af dette udbreder ålegræsset sig ikke som ventet. Dette kan fx ses på luftfoto for ålegræs på lavt vand ved Bregnør Havn. Dette skyldes mange fysiske stressfaktorer som er påvist i REELGRASS og NOVAGRASS forskningsprojekter. Den væsentligste faktor til at få ålegræs tilbage i Ydre del af fjorden, og dermed god økologisk tilstand, er ikke at øge sigtdybden, men aktivt at reetablere ålegræs. Ved reetablering af ålegræs vil der ske en positiv feedback på miljøtilstanden, i form af mere klart vand og mindre planteplankton i vandet, hvilket er eftervist på storskala niveau i USA (Orth et al., Mar Ecol Prog Ser. Vol. 448: ) og ved modelsimuleringer fortaget af DHI med mekanistisk model for fjorden. 4 / 13

5 Typisk for Odense Fjord et område med ålegræs som ikke har bredt trods tilstrækkeligt lys. Den indre del af Odense Fjord, Seden Strand mv., er præget af at være et aflukket område, hvorved de finere partikler ikke kan undslippe det lave vand. Området er derfor præget af dyndbund og er i en fastlåst tilstand, som ikke vil ændre sig væsentligt selv med yderligere reduktioner i kvælstof. Dette skyldes, at de organiske partikler som udgør dyndbunden, og som hvirvles op i vandsøjlen, først nedbrydes over mange år. Mere end 50 år jf. forsøg udført af Syddansk Universitet. En evt. yderligere reduktion af næringsstoffer, skal for at gøre nytte inden for rammerne af Vandrammedirektivet tidsfrister, kombineres med andre tiltag. Mulige tiltag er såkaldt sandcapping, hvor rent sand fra sejlrender føres ud oven på dyndbunden, således der startes på en frisk bund og næringsstoffer og fint organisk materialet bliver begravet. Dette vil også betyde at flere bundplanter vil kunne trives i den indre del af fjorden pga. klare vand og fordi planternes rødder får en bedre forankringsevne. Nye beregninger Det er muligt med DHI modellen at konsekvensberegne både ålegræs reetablering og sandcapping, men dette er ikke gjort på trods af, at modellen er til rådighed. Dermed er det ikke undersøgt hvilke andre og evt. billigere virkemidler, som kunne erstatte eller kombineres med en næringsstofreduktion for at komme nærmere de ønskede miljømål. Der leves således ikke op til kravene i vandrammedirektivet om at finde omkostningseffektive virkemidler. Da målsætningen for N-reduktion til fjorden er meget høj, 43% og beregnet på baggrund af generelle tal må der derfor, sammen med den manglende undersøgelse af alternative og billigere virkemidler, sættes spørgsmålstegn ved proportionalitetsprincippet. Et så voldsomt kvælstofreduktionsmål vil have nogle meget store omkostninger uden at de ønskede mål vil kunne nås pga manglende ålegræsudbredelse trods tilstrækkeligt lys og dyndbund i indre del af fjorden. Nærå strand vandområde 59 Der er her anvendt en meta-anlyse hvor der ikke er brugt konkrete data for fjorden, til trods herfor er der stillet et N-reduktionsbehov på 40%. Dette er sket ved at påtvinge et reduktionsbehov for Kd (lys) på 50%, klorofyl 92% og iltsvind 0%. 5 / 13

6 Nærå Strand er et lavvandet mindre Nor på Nordfyn med god udveksling med Kattegat. Det fremgår ret tydeligt af nedenstående luftfoto, at der er vegetation på bunden, derfor er analysen forkert, idet metaanalysen påtvinger et kvælstofreduktionsbehov for lys med baggrund i at der skal være lys til bundvegetationen. Metaanalysen fejlslutter fordi der ikke er set konkret på forholdene i Noret. De gældende beregninger overholder dermed ikke helt grundlæggende principper i Vandrammedirektivet og proportionalitet mellem mål og indsats. Nærå Strand, 2012 med tydeligt lys til bund. Holckenhavn Fjord, Nyborg Fjord vandområde 83 og 86 De to fjorde har fået påtrykt samme kvælstofreduktionsbehov på 37%. Dette ud fra to forskellige metoder. Nyborg Fjord er vurderet ud fra mekanistisk model og fået et reduktionsbehov på lidt under 20%, mens Holckenhavn Fjord er vurderet ud fra en metaanalyse og er blevet påtvunget et reduktionsbehov på 51%. Analysen til Holckenhavn Fjord er sammensat af et kvælstofreduktionsbehov for klorofyl på 126%, iltsvind 0% og Lys (Kd) på 0%, og samlet blevet til 51%. Analysen viser med al tydelighed at usikkerhederne er meget store. En reduktion på mere end 100% er ikke mulig, men det sløres i analysen ved at indføre mindre tal således det samlede gennemsnit bliver mindre. Analysen, foretaget på baggrund af generelle data, må siges ikke at kunne anvendes og det samlede indsatsbehov for begge fjorde bør revurderes med en specifik viden om fjordene. Holckenhavn Fjord bør endvidere vurderes i lyset af at vandudskiftning er kraftigt påvirket af en dæmning, således fjorden kun har en brøkdel af sin naturlige vandudskiftning. (Uddybet i bilag1). Dette er slet ikke vurderet i indsatsbehovet, hvilket blot yderligere understreger meta-analysens komplet manglende anvendelighed. 6 / 13

7 Følgende bør revideres: Nyborg Fjord skal ikke have påtrykt et reduktionsbehov som er et middel af Nyborg Fjord og Holckenhavn Fjord, hvilket er tilfældet pt. Holckenhavn Fjord bør grundet den meget forringede vandudskiftning udpeges som stærkt modificeret vandområde og målsætninger for fjorden bør nedsættes som følge heraf. Holckenhavn Fjord med dæmning der markant ændrer den naturlige vandudskiftning for fjorden. Lillebælt/Fyn Vanddistrikt 1.12 og Det sydfynske Øhav vanddistrikt 1.15 Det samlede indsatsbehov for vanddistrikt Lillebælt/Fyn 1.12 er opgjort til 35% kvælstofreduktion og 33% for Det sydfynske Øhav. På nær Orestrand (nr 76), Bågø Nor (81), Salme Nor (70) og Tryggelev Nor (71) har alle vandområder fået påtrykt samme reduktionsbehov med baggrund i en mekanistisk model. De 4 vandområder (70, 71, 76, 81) har ikke fået beregnet indsatsbehov i rapporter fra DHI/AU, men har fået samme indsatsbehov som øvrige vandoplande. Begrundelsen for indsatsbehovet i vanddistrikterne er behovet for at opfylde målsætning i Lillebælt. Der må helt overordnet sættes spørgsmålstegn ved selve miljømålenes opnåelighed. Ålegræssets dybdegrænse er fastsat med baggrund i observationer for 100 års siden og det er ikke sandsynligt at disse dybdegrænser er realistiske at opnå grundet de meget store forandringer som er sket i over de sidste 100 år. Dels begrundet i klimaet som er blevet varmere og med mere nedbørsrige vintre og dels begrundet i den gennerelle forværrede miljøtilstand i Østersøen grundet det store fosforindhold i Østersøen, hvilket bidrager til uklart vand og næringsstoffer til Lillebælt. Hvad angår den andel af klorofyl og lys (Kd) som i Lillebælt kan forklares med danske bidrag er den beregnet med DHI mekanistiske model og pga. den store vandudskiftning udgør den for lys under 5% og for klorofyl mellem 5 og 15% (side i ref 2). Den relative lille effekt som danske reduktioner vil have i Lillebælt ses også af figur nedenfor, for sammenhænge mellem klorofyl og lys (Kd) som er udarbejdet af DHI. Med andre ord så er der manglende proportionalitet mellem indsats og gevinst. Kvælstofreduktioner på over 30% vil have yderst alvorlige økonomiske konsekvenser for landbruget. Dette skal sammenholdes med de relativt beskedne gevinster i vandmiljøet i 7 / 13

8 form af svagt forbedret sigtdybde (Kd) og lidt lavere planktonindhold (klorofyl), og det må være helt nødvendigt at lave undtagelser for området eller justere miljømålene således de bliver opnåelige. Figur. DHI beregning med mekanistisk model for Lillebælt. Responskurve for reduktion i dansk bidrag af kvælstof og respons i lysdæmpning. Selv ved kraftig reduktion i N, sker kunne lille forbedring i lysdæmpning. Notat udarbejdet af Flemming Gertz Landskonsulent Planter & Miljø D M E [email protected] 8 / 13

9 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 9 / 13

10 Bilag 1. Vandudskiftning ved Holckenhavn Fjord Holckenhavn Fjord har målet god økologisk tilstand. Men er Holckenhavn Fjord ikke et eksempel på et stærkt modificeret kystområde? I det følgende ses nogle kortklip af Holckenhavn Fjord. Holckenhavn Fjord på høje Målebordskort fra Holckenhavn Fjord på luftfoto fra 1945 (Grundkort Fyn) 10 / 13

11 Holckenhavn Fjord på orthofoto, 2012 (Grundkort Fyn) Af de tre kort på foregående side ses, hvorledes tangen foran mundingen af Holckenhavn Fjord vokser, således at udskiftningen af vand må blive dårligere og dårligere. Samtidig anlægges der en mole (pil 2), hvilket næppe heller bedrer vandudskiftningen. På de to næste kortklip ses i forstørrelse, at der udover en mole er fyldt på nordvest for udløbet fra Holckenhavn Fjord (markering 1). 11 / 13

12 Det ses desuden tydeligt (markering 2), hvordan tangen foran dæmningen ved fjordmundingen er vokset, så der er næsten helt lukket nu. Der er således dels bygget en dæmning, dels måske som følge af denne - vokset en tange frem, dels fyldt op og bygget. Intet af dette bedrer nok vandudskiftningen. Disse menneskeskabte påvirkninger gør, at Holckenhavn Fjord bør klassificeres som stærkt modificeret. Der er foregået så meget, skabt af menneskehånd, som har indflydelse på vandudskiftningen. 12 / 13

13 Bilag 2 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. 13 / 13