Syrebrist / Saltbrist

Salthalten i Östersjön minskar, detta ger en rad problem. Bland andra Havsforskningsinstitutet>> har forskat i 20 år på en minskande salthalt i Östersjön. Genom att återställa salthalten och syresätta bottnarna blir resultatet ökad mångfald i havet, återhämtning av fiskeindustrin, ekonomisk tillväxt, renare stränder, och ökad turism. Det finns också annan forskning som bekräftar den teori som
O2-gruppen har om vattenkraftens negativa påverkan, läs denna vetenskapliga artikel här: Wolfgang Matthäus & Holger Schinke (ENG)>> Men problem till trots, nu kan vi enkelt och effektivt återställa den vackra miljön i Östersjön!

Vattenkraftens Negativa Påverkan, ett ”nygammalt” scenario.

Kort om vattenkraftens negativa inverkan på salthalten, vattenståndet respektive de oreglerade (främst Mälardalens) tillflöden till Östersjön. Vi skall här försöka att förklara vår syn på varför situationen i Östersjön på många sätt är av katastrofal art. Här diskuteras inte fosfor, kväve eller miljögifter som på konstlad väg tillföres av mänsklig aktivitet och som bidrar till att ytterligare försämra situationen utan endast flödena mellan älvar, sjöar, samt Nordsjövattnets till och ifrån flöden i Östersjön. Efter att de senaste 60 åren uppdämt vatten regelbundet använts för Svensk kraftförsörjning från främst Norrlands älvarna får man anta att väsentliga störningar säsongsmässigt uppstått gällande vattentillrinningen från de reglerade älvarna men även indirekt från sjöar som Mälaren.


På ett kortfattat sätt förklaras modellen och klargörs de kedjereaktioner som uppstår då de naturliga vattenflödena sätts ur fas. Detta är en modell och skall inspirera till noggranna matematiska beräkningar och mätningar. Mekanismen. När fjolårets vårflod, sommarens respektive höstens nederbörd på ett för Östersjöns onaturligt sätt släpps ut ur dammarna under vintern tillförs först kvarken sedermera Ålandshav slutligen Östersjön ett för årstiden onormalt stor mängd vatten vilket höjer vattenståndet. Denna höjning av vattenståndet transmitteras till Östersjöns södra delar som mynnar ut till Nordsjön. Detta medför att under vintermånaderna ett onormalt stort flöde sker ut ur framförallt Stora Bält och endast fåtal av pulser med salt syresatt vatten kommer in i Östersjön. Detta gäller då framförallt vid kraftiga stormar, till följd av fluktuationer mellan hög-lågtryck. Detta är inte tillräckligt då både syrehalten och salthalten bevisligen minskat speciellt strax över haloklinen och syrehalten är obefintlig under haloklinen.

Man får också vid en sådan vintertid överdimensionerat vattenflöde förutsätta att vattenrörelsen i Östersjön försenar isläggningen och en klimatpåverkan uppstår runt Östersjön. Vid ett ostört tillflöde vintertid får man anta att vid låga temperaturer vid de norrländska älvarna blir tillrinningen kraftigt strypt gentemot dagens situation. Och då all nederbörd är i fast form, och man ej släppte ut fjolårets vårflod, borde vattenrörelserna i kvarken ha varit mindre, vilket påskyndar tillfrysningen av vattnet. Efter en tid så infann sig en nivåjämvikt mellan Östersjöns utlopp och Nordsjön.


När sedan låga temperaturer i luften på vintern infinner sig i de södra delarna av Östersjön och jämvikt uppnåtts, borde en relativt varm Östersjön emitterat stora mängder fukt som till och med vid långa tider, förmodligen januari till februari sänkt vattennivån i Östersjön, under Kattegatts nivå så att en aktiv tillrinning av både syre och saltmättat vatten borde rinna in. Haloklinen borde vara syrerik, de djupa fickorna likaså, om vatten bytts ut regelbundet, och torsken kan bli glad trots sin sura uppsyn. Östersjön kan bli frisk och en sund nedbrytning av organiskt material kan ske. Det skulle aldrig behöva ansamlas onedbrutet organiskt material på bottnarna, som skapar syrebrist. Östersjön behöver saltvatten och syre, från tex saltlåset.


Östersjöns döda bottnar och orsak till att den naturliga cirkulationen av saltvatten från Nordsjön ej längre föreligger, det naturliga inflödet av syrerikt saltvatten i sunden, Stora och Lilla Bält samt Öresund har från 1950 minskat. Därmed har syresättningen av Östersjöns djupare delar minskat. Lösningen är att öka inflödet till den naturliga nivån den som rådde tidigare, med innovationen Saltlås. Investering uppgår till endast 1 Miljarder kronor. Driftkostnaden står naturen för i form av de cykloner och anticykloner, lågtryck/högtryck som passerar Skandinavien och som orsakar veckovisa flödessvängningar i sunden.

Man kan jämföra detta med miljödepartementets kalkylerade kostnader, som sträcker sig från 800+ Miljarder till 3680+ Miljarder som beställdes år 2006 i en förstudie som genomförts på KTH, Läs Undersökningen här Samtidigt som tillförsel till Östersjön av vissa ämnen, närsalter och föroreningar har ökat de senaste 50 åren så har även vattenomsättningen ändrats. Tillrinningen bestäms ej bara av nederbörd och temperatur speciellt frysning och därmed fördröjd avrinning. Genom vattenkraften och uppdämning dvs lagring av vatten fördröjs avrinningen till tidpunkt då stort energibehov föreligger.

På senare tid, då el användes för uppvärmning, just den tid då avrinningen skulle vara naturligt låg. Detta får till följd att sötvattenflödet ut genom sunden blir större varför saltvattenflödet in blir mindre än det tidigare varit. Detta är en tolkning av att salthalten mätt sedan 1950, minskat se Stigebrandt et al (2001) och Trzosinska et al (1990).


Flöden i sunden.

Från en balans mellan flöden till respektive från Östersjön kan summan uppskattas. Vanligen anges flöden som volym under viss tid. Så till anges exempel under ett år avrinningen till 500 km3, inflödet av salt vatten lika mycket, nederbörd direkt 200 km3 avdunstning lika mycket. Ett visst inflöde av salt syresatt vatten sker samtidigt med utflödet av sött men merparten uppstår genom variationen av flöden. Vi skall här något diskutera flödenas variation under året.

Variation under tiden
Drivkrafter vilka orsakar flöden varierar givetvis under tiden. Tidvatten har korta perioder halva dygn, cyklonerna längre inklusive nederbörd, kanske delar av veckor upp till helt år. Årstidsvariationer har även nederbörden då den beror av avdunstning men också salthalter både i Östersjön och i Nordsjön. Årstidsvariationen av temperatur styr direkt nederbörden och avdunstningen men även indirekt via utsläpp av vattenkraftvatten via dammar. Genom att el mer och mer användes för uppvärmning får vi högre avrinning den kalla tiden dvs under vintern.
Växthuseffekten och avskogning, tas ej upp här, sträcker sig över perioder om flera år och har beskrivits på annat håll.


Flöden från tryckskillnad pga nederbörd/avdunstning.

Vatten flödar genom sunden beroende av summan av de flöden som utgörs av nederbörd direkt på Östersjön och flöden via land. Flöden från sjön på dess yta utgörs av avdunstning från sjön. Det senare är ju det vatten som sedan blir regn.

Nederbörden varierar enligt bild 1, kurva ”Nederbörd”. Relativt stora skillnader ses. Mer nederbörd föreligger i slutet av året till en del beroende av den då rådande temperaturskillnaden kall luft och varmt vatten respektive varm mark.

bild1

Bild 1. Nederbörd respektive avrinning med hänsyn till snö angivet som m3/m2 dvs m eller vanligtvis angivet som mm per månad. Här ses exempel från Umeå. Klimatdata är hämtat från Taesler (1972).

Nederbörd som kommer som snö anges även i statistiken här. Man kan då förenklat reducera snöandelen från vattendelen och då erhålla den del vilken kommer att rinna av från marken, kurva ”avrinning” bild 1. Här antas att det som kommer som snö stannar ända till den månad som inte har någon andel snö. Då får vi stor avrinning, vårfloden.

bild2

Bild 2. Flöden via vattenkraftdammar omfördelas i jämförelse med naturlig avrinning så att man sparar från höst och släpper under den kalla årstiden. Exemplet är från Krångede med relativa flöden utan reglering respektive med reglering. Högre flöden vintermånaderna ses tydligt. Även nederbörd har angetts. Data är från Vattenkraftsföreningens årsbok.

Volymer vatten från vattenkraften i Sverige kan uppskattas från energitillförseln från denna källa. Ca 65 TWh motsvarar med genomsnittlig fallhöjd om 50 m ca 450 km3 årligen. Nu finns flera anläggningar i serie varför viss del vatten användes ”flera gånger” i en älv. Viss omvandlingsförlust föreligger. Försiktigt räknat kanske 50 % av detta utgör avrunnet vatten vilket ger 225 km3. Tillrinningen är närmare bestämd av Lehmann et al (2002) och uppgår till ca 500 km3 enligt bild 3. Andelen vatten som tillförs Östersjön via vattenkraften är således stor. Totalt vattenflöde ut ur sunden uppgår till 1 000 km3 inklusive inkommande saltvatten.

Vattenkraften i Östersjön domineras av den i Sverige och är således av mindre betydelse i övriga Östersjöländer. Årstids-variationen för tillrinningen som medelvärde av åren 1986-1989 är då enligt Lehmann et al (2002) den enligt bild 3.

bild3

Bild 3. Flöden till Östersjön enligt Lehmann et al (2002). En vårflod ses givetvis även här.

Jämför vi nederbörd, avrinning med hänsyn till snö och verkligt tillfört flöde får vi bild 4. Där framgår att mer kommer vintermånaderna mindre sommar. Det är ju så att sommarvattnet sparas till vintern.

bild4

Bild 4. Flöden för nederbörd, A avrinning som nederbörd reducerat för snö, B och verklig avrinning enligt Lehmann (2002), C.

För att bestämma flöden i sunden måste även avdunstningen från Östersjöns yta beaktas. Betraktar vi bara vattenytan kan en balans av flödet över Östersjöns yta från nederbörd inklusive kondensation reducerat med förångning göras. Enligt Norborg et al (1996) uppgår förångningen, evaporationen, till ca 200 km3 årligen dvs i samma storleksordning som nederbörden. Förångningen drivs av partialtrycken vilka är beroende av temperatur och fuktinnehåll. Med data från Umeåkusten, som här antas vara ett medelvärde, fås den årliga fördelningen av nederbörd direkt på Östersjöns yta reducerat för förångningen till den i bild 5.

bild5

Bild 5. Balans direkt på Östersjöns yta, direkt nederbörd, kondensation och avdunstning men oräknat tillrinning från land. Balansen ger en uppskattning utifrån klimatdata från Umeå.

I fokus är givetvis den stora avdunstningen under höst och vinter. Nu drar vi detta från tillflödet och får då det flöde som passerar ut genom sunden, bild 6.

bild6

Bild 6. Flödesbalans ses som summan av avrunnet från land och direkt på ytan, nederbörd och avdunstning, angivet som månatlig volym, för Östersjön.

Idag får vi således ej någon gång ett inflöde av salt vatten med undantag för de svängningar som orsakas av cyklonerna. Vårt scenario är alltså att vi före vattenkraftens introducerande hade ett årligt inflöde av salt och syresatt vatten betydligt större än det vi har idag.


Allvarligt låga halter av salt.

Salthalten avtar med ökande mängder nederbörd på grund av växthuseffekten men även större avrinning genom avskogning och regleringen av vattenkraften. Detta får konsekvenser för livsmiljön för många arter i Östersjön. Havsforskningsinstitutet, i Finland, se Trzosinska (1990) har visat att salthalten minskat de senaste 20 åren och därmed bidragit till att näringshaltigt plankton (t.ex. för fiskföda) och andra viktiga arter minskat.

I Östersjön finns ett djupare beläget saltlager, avgränsat mot den söta delen av den så kallade haloklinen, se bild 7. Saltlagrets övre del ligger på ett djup av 60-70 meter. Det har en betydligt högre salthalt än det ytvatten som finns i Östersjön. På grund av densitetsskillnaden i dessa olika vattenskikt, sker inte syreutbytet mellan skikten optimalt.

Förenklat kan man säga att detta är en av anledningarna till den syrebrist vi har i Östersjön. Tecken finns också på att den minskande salthalten skapar ännu sämre cirkulation och därigenom lägre syresättning.

Salthaltens effekter på torskens fortplantning.

För fiskar som t.ex. torsken vet man att den lägger sina ägg fritt i vattnet och att dessa sjunker ned till en viss nivå, cirka 1.2 %, där den flyter under den salthaltiga haloklinen. Om salthalten sjunker för mycket, sjunker äggen till en syrefattiga nivån och till botten och dör. På grund av rådande syre- och saltförhållanden är torskens reproduktiva lekområden begränsade. Om salthalten ökar till 1950 års nivå igen, skulle äggen flyta på ett mindre djup, och syretillgången skulle vara bättre. Eftersom det salta bottenvattnet i Östersjön ofta också lider av syrebrist, är det normalt bara ett smalt mellanskikt som tillåter utveckling av äggen. Volymen och arean av detta skikt sätter gränsen för hur framgångsrik torskreproduktionen blir.

bild7

Bild 7.
Tidpunkten för torskens lek hänger samman med bl.a. salthalt och vattentemperatur. Då torsken föredrar kallt vatten och en salthalt mellan 11-13 promille för reproduktion (vid dessa promillehalter kan äggen flyta omkring utan att sjunka till botten och dö), kan detta leda till årliga tidsförskjutningar av torskens lek. I Östersjön förekommer leken under vår och försommar men torskens ägg läggs dock först mellan april och juni.
Det är endast i Östersjöns djuphål som salthalten är tillräckligt hög för att äggen skall kunna utvecklas. Dessvärre är dessa platser idag syrefattiga. När torsken skall leka samlas de i stora stim ovanför djuphålen. Problemet med dessa djuphålor är att dess vatten oftast står still och att de stora mängderna näringsämnen från land gör att syretillgången minskar. En ökad tillrinning av sötvatten p.g.a. avverkning och växthuseffekten, gör att salthalten minskar och att äggen hamnar allt längre ner och i en allt syrefattigare miljö. Dessa förhållanden gäller givetvis för alla marina arter.
Konklusivt och som sagts ovan, det finns flera viktiga skäl att på ett miljövänligt sätt verka för att öka salthalten i Östersjön.

Translate »