Hvordan reagerer recipienten? Karen Timmermann Anders Erichsen AARHUS UNIVERSITET
Betydningen af kvælstof for miljøtilstanden? Karen Timmermann Anders Erichsen AARHUS UNIVERSITET
Myter Man skal måle ikke modellere Modeller er usikre N betyder ikke noget for vandkvaliteten Det er andre faktorer end N, som gør at vandkvaliteten er dårlig Ålegræs vender ikke tilbage Foto: Peter Bondo Christensen
Myte: Man skal måle ikke modellere Målinger ér vigtige Målinger kan ikke stå alene Målinger integreres i modellerne Modeller benyttes til at interpolere mellem punktmålinger: Tid og rum Modeller bruges til prædiktioner (scenarier) Integration af både målinger og modeller giver robuste værktøjer
Myte: N betyder ikke noget for vandkvaliteten Sidste 30 års international forskning dokumenterer, at eutrofiering er en af de største trusler mod vandkvaliteten N øger mængden af alger (havets ukrudt) Marine EU direktiver er fokuseret på eutrofiering Danske N reduktioner har virket Riemann et al., E&C (2015)
Og hvad så med ålegræs? Det går fremad (dybdegrænse øges) Men der er mange presfaktorer Eutrofieringsbetingede Ikke eutrofieringsbetingede Lavvandsproblemer i nogle fjorde Presfaktorer REELGRASS Ålegræs hjælp NOVAGRASS Lys benyttes fremfor ålegræs i vandplansmodeller K d proxy
Overordnede budskaber Vandplansmodellerne er objektive Databaseret Naturvidenskabelige sammenhænge State-of-the-art Vandplansmodellerne er baseret på Ålegræsgruppe I+II Natur- og Landbrugskommissionen Bedste beslutningsgrundlag nogensinde i Danmark og nok i hele verdenen Danske N tilførsler har betydning for miljøkvaliteten
Vandområdeplaner Implementering af EU s vandrammedirektiv som foreskriver mindst god økologisk tilstand God økologisk tilstand evalueres i henhold til kvalitetselementer Primære indikatorer: Klorofyl og Ålegræsdybdegrænsen DHI og AU har sammen med Naturstyrelsen etableret det faglige grundlag for vandområdeplanerne
Hovedformål med vandplansmodellerne Forbedre det faglige grundlag for vandområdeplanerne Beregne indsatsbehov og målbelastning for alle Danmarks 119 vandområder Ramme god-moderat grænsen så præcist som muligt Beskrive flere inter-kalibrerede kvalitetselementer Inddrage udenlandske kilder
Modelværktøjer Statistiske Modeller Mekanistiske Modeller Meta Modeller
Modellerne og sammenhæng med målinger Statistiske modeller: Sammenhæng mellem miljøparameter (kvælstof, fosfor, klorofyl, lys) og ydre/fysiske faktorer (tilførsler, temp, vind, etc) Lange tidsserier (målinger) Validering af modellerne (målinger) Mekanistiske modeller: Årsagssammenhænge (differentiale ligninger) Biologisk og fysisk viden for et givent område (målinger indgår indirekte som del af formelapperatet) Høj spatial- og temporal opløsning Validering af modellerne (målinger)
Brug af målinger Målinger til modeludvikling og validering 10-20 års NOVANA målinger fra godt 40 stationer Sediment målinger (NOVANA) Kvælstof og fosfor tilførsler Danske tilførsler (NOVANA målinger) Atmosfære tilførsler (NOVANA målinger) Tilførsler til Østersøen (Helcom) Målinger til beregning af status NOVANA målinger indgår til beregning af status for alle vandområder som indgår i modelprojektet Målinger indgår som et helt centralt element i både udvikling og validering af hele modelprojektet
Hvad har vi opnået? Målbelastning og indsatsbehov beregnet for 119 danske vandområder Der er udviklet lokalspecifikke modeller for en stor andel af de marine vandområder Modellerne dækker nu godt 90% af det danske vandområdeareal eller 70% af dansk opland Der er skabt grundlag for en differentieret planlægning/målrettet regulering Der er skabt grundlag for at adressere forskellige antropogene og naturlige påvirkninger Der er beregnet stoftransporter fra nabolande
Statistiske Modeller Metode til beregning af indsatsbehov DCE AARHUS UNIVERSITET
Overordnet metode Opstilling af modeller For hvert vandområde opstilles modeller, der beskriver indikatorer, som funktion af div. presfaktorer. Relationer Relationer mellem belastning og de enkelte indikatorer ekstraheres fra modellerne Indsatsbehov pr. indikator For hver indikator beregnes min. indsatsbehov til opnåelse af god-mod grænseværdi Samlet indsatsbehov Indsatsbehov for de enkelte indikatorer kobles til beregning af samlet indsatsbehov for vandområdet Målbelastning Målbelastning for vandområdet beregnes udfra indsatsbehov og lokal/regional belastning
Relationer til beregning af målbelastning/indsatsbehov Klorofyl indikator Status Miljømål Skal bruge: Statusværdi for indikator Miljømål for indikator Relation mellem belastning og indikator Målbelastning Nuværende belastning N belastning
Miljøindikatorer brugt i beregningerne Indikator Beskrivelse Kvalitetselement Model Klorofyl indikator N-begrænsnings indikator Kd indikator Sommer klorofylkoncentration Dage20med DIN begrænsning Sigtdybde i vækstsæson 10 (proxi for ålegræs max dybde) Fytoplankton Fytoplankton Ålegræs Chl-load model DIN-TN model TN-load model Kd-load model (kategorisering) Iltsvindsindikator Iltsvindsfrekvens Bundfauna, Ålegræs TN-load model DIP/klorofyl sæson indikator Chl (µmol/l) Forhold mellem sommer konc. og års konc. (effekter af iltsvind) 3 6 9 12 40 20 Bundfauna, Ålegræs Halkær TN-load model
Mekanistiske Modeller Metode til beregning af indsats DHI AARHUS UNIVERSITET
Mekanistiske modeller - Scenarier Status situation: Beregning af sommer klorofyl-a (maj-september) og sommer Kd værdi (marts til september): Dansk belastning: Nutidsbelastning Østersølande: Nutidsbelastning Atmosfære: Nutidsbelastning Scenarier: Scenarier beregningerne af sommer klorofyl-a og sommer Kd er baseret på: Dansk belastning: 15%, 30% eller 60% reduktioner i DK N-belastning kombineret med 10-20% reduktion i P-belastning Østersølande: BSAP Atmosfære: Göteborg Protokol Baggrundsdata Kørsler Relationer Indsamling af nøgletal om vandområde N & P belastning Validerede modeller benyttes til 6 prædefinerede N & P scenarier Relationer mellem miljøtilstand og N & P belastninger Reference situation: Estimering af sommer klorofyl-a og sommer Kd værdier svarende til værdier for en periode for godt 100 år siden. Dansk belastning: Baggrundsbelastning af N og P Østersølande: Belastning for perioden 1890-1910 baseret på BNI data Atmosfære: Modelberegnet belastning svarende til år 1900 (DCE) N & P Screeningsværktøj anvendes til fastlæggelse af målbelastning
Screenings Metode Indikator Klorofyl/Kd Effekt af BSAP & GP Hældning baseret på dansk N Status: Nutidsbelastning, DK Nutidsbelastning, Østersø Nutidsbelastning, Atmosfære Scenarier: DK reduktioner (15%, 30% & 60%) BSAP, Østersø Göteborg protokol, Atmosfære Reference: Baggrund (~30% af nutidsbelastning), DK Referencebelastning, Østersø, BNI References belastning, Atmosfære, DCE Referencebelastning 2007-2011 belastning Dansk N-belastning
Screenings Metode Indikator Klorofyl/Kd Maks. effekt af DK N Effekt fra andre kilder & faktorer Hældning baseret på dansk N Status: Nutidsbelastning, DK Nutidsbelastning, Østersø Nutidsbelastning, Atmosfære Scenarier: DK reduktioner (15%, 30% & 60%) BSAP, Østersø Göteborg protokol, Atmosfære Reference: Baggrund (~30% af nutidsbelastning), DK Referencebelastning, Østersø, BNI References belastning, Atmosfære, DCE Referencebelastning 2007-2011 belastning Dansk N-belastning
Andel af sommer-klorofyl forklaret af dansk kvælstof
Meta-analyse Metode til beregning af indsats i områder med få data AARHUS UNIVERSITET
Meta-analyse Benyttes til vandområder, hvor der ikke er lokalspecifikke modeller Metode: Respons mellem N belastning og indikatorer overføres fra lignende områder (som har modeller) Statistisk tilgang er baseret på NST typologi (gennemsnit af respons fra områder af samme type) Mekanistisk tilgang er baseret på gennemsnit af hældning korrigeret for DK andel
Indsatsbehov & Målbelastning AARHUS UNIVERSITET
Status Bestemmelse af status Behov for indsats Hvor langt er der mellem status og miljømål Indsatsberegning Metaområder Målbelastning Modelspecifikke beregninger Meta-analyse for områder uden modeller Beregning af indsatsbehov og målbelastning
Indsatsbehov for at opnå god økologisk tilstand
Effekter af kvælstoftilførsler AARHUS UNIVERSITET
Effekt af dansk kvælsstoftilførsel Effekt af dansk kvælstoftilførsel Effekt af N tilførsel Dansk N har betydning for miljøkvalitet (klorofyl og lys) i VRD områder Ændringer i N tilførsel har størst betydning i inderfjorde og mindst betydning i åbne vandområder 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 Klorofyl Åbent vand Bugter Fjorde Ferskvands dominerede vandområder 1 2 3 4 Klorofyl koncentration påvirkes mere end lysforholdene 0.45 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 Lys Ferskvandspåvirkning
Hvad hvis tilførslerne ikke ændres? Så forventer vi status quo i miljøtilstand.. Meeeeeen.. Der kan ske forbedringer/forværringer af tilfældige årsager Klima og andre presfaktorer kan påvirke tilstanden
Opsummering Danske N tilførsler har betydning for miljøkvaliteten N tilførsler har størst betydning i inderfjorde og mindst i åbne vandområder Reduktion i N tilførsler vil forbedre miljøkvaliteten (reduceret klorofylkoncentration, bedre lysforhold), men ikke alle steder kan danske N-reduktioner alene bringe os i mål Øgede N tilførsler vil forværre miljøkvaliteten Vi har ikke regnet på konsekvenser af Landbrugspakken
Tak for Jeres opmærksomhed Karen Timmermann Anders Erichsen AARHUS UNIVERSITET