Det bräckta vattnet är Östersjöns signum. Tillförseln av salt- och sötvatten skiljer det från andra hav och gör det både unikt och sårbart. Men vilken roll spelar vatteninflödena för Östersjöns havsmiljö? Och hur påverkas de av klimatförändringarna? BalticWaters har dykt ner i frågan för att utforska inflödenas betydelse.
Att Östersjön ibland jämförs med en sjö har flera förklaringar. En anledning hittar vi i Östersjöns speciella historia – vårt innanhav har nämligen under olika tidsperioder varit en sjö. Förändringar i havsnivå och landhöjning har kontinuerligt påverkat Östersjöns karaktär, vilket har lett till växelvisa perioder av utsötning och ökad salthalt.
I dag formas Östersjön av vatteninflöden från både Nordsjön och avrinningen från omgivande floder och älvar – en samverkan mellan salt- och sötvatten, där syresättning och vattenrörelser påverkar havsmiljön och ekosystemet. Men både inflödena och avrinningen påverkas av klimatförändringar och annan mänsklig påverkan, vilket får konsekvenser för vårt innanhav.
För att förstå hur dessa processer fungerar och vad de innebär för framtidens Östersjö, behöver vi dyka ner djupare i innanhavets komplexa vattenvärld. Du följer väl med?
Salt- och syrerikt vatten förs in från Nordsjön
Mellan Sverige och Danmark ligger de danska sunden, Öresund och Bälten. Sundens trånga passager hindrar vattnet från att strömma fritt in och ut ur Östersjön. Ändå är det just här, vid denna smala tröskel mot Nordsjön, som innanhavets största vattenutbyte sker. Vi träffar Lars Arneborg, forskningsledare vid SMHI:s oceanografiska forskningsenhet, för att ta reda på hur inflödena går till.
– Det är främst vindarna som driver inflödet av saltvatten till Östersjön via den inverkan de har på vattenståndet. Mindre inflöden sker hela tiden, men större inflöden är sällsynta och inträffar ungefär vart tionde år, berättar han.
Det krävs en särskild kombination av väder och havsförhållanden för att ett större vatteninflöde ska ske. Vattenståndet i Östersjön måste vara lågt, vilket kan orsakas av ostliga vindar som sänker vattenståndet i Nordsjön och Västerhavet och till slut Östersjön. Om det sedan kommer kraftiga sydliga till västliga vindar höjs vattenståndet i Nordsjön och Västerhavet igen. Nivåskillnaden mellan Västerhavet och sydliga Östersjön skapar en lutning som driver saltvattnet genom sunden och in i innanhavet.
Men väder och vattenstånd är inte de enda faktorerna som spelar in.
– För att ett stort inflöde ska kunna nå Östersjöns djupbassänger måste vattnet dessutom vara tillräckligt salt. Endast då är det tungt nog att tränga undan det djupvatten som redan finns i Östersjön, förklarar Lars.
Att skilja på olika typer av inflöden är viktigt i sammanhanget, eftersom det bara är de större inflödena som kan förändra innanhavets salt- och syreförhållanden på ett betydande sätt. Men för att förstå varför det är viktigt måste vi först gå djupare in på hur vattnet rör sig i Östersjön och hur salt- och sötvatten finns i olika delar av vattenpelaren.
Östersjöns vattenflöden skapar varierande miljöförhållanden
Östersjön är ett hav präglat av kontraster, åtminstone när det kommer till dess miljöförhållanden. Salt- och syrehalt varierar kraftigt, både vertikalt i vattenpelaren och geografiskt, vilket skapar unika förutsättningar för arter att leva i olika delar av havet. Förklaringen ligger i innanhavets utformning och i – ja, du misstänker rätt – dess vattenflöden.
Vattenflödena skapar en tydlig geografisk skillnad i Östersjön. Närmare Nordsjön är vattnet betydligt saltare, medan salthalten gradvis minskar i de östra och norra delarna, där ett större inflöde av sötvatten späder ut havsvattnet. Men skillnaderna märks inte bara mellan olika områden – även på djupet förändras salthalten.
Karta över salthalten i Östersjöns ytvatten och vattenströmmarna som styr innanhavets vattenomsättning. Bottenströmmarna för med sig det salta vattnet från Nordsjön norrut i Östersjön. Samtidigt sker en motsatt rörelse vid ytan, där det sötare ytvattnet rör sig motsols och letar sig ut genom de danska sunden. Illustration: Sofie Handberg
Salthalten i Östersjön varierar i djupled – med högre salthalt vid botten och lägre närmare ytan. Salthalten avtar successivt norrut i Östersjön. Illustration: Sofie Handberg
När det salt- och syresatta Nordsjövattnet möter det lättare sötvattnet bildas en tydlig skiktning, där det tyngre havsvattnet sjunker till botten och sötvattnet stannar närmare ytan. Detta saltsprångskikt, den så kallade haloklinen, fungerar som en osynlig barriär som hindrar omblandningen mellan vattenlagren.
– Skiktningen är ett inneboende problem för Östersjön och det har alltid förekommit perioder av syrebrist på grund av det stillastående djupvattnet. Samtidigt har djur och växter under lång tid anpassat sig till de salt- och syreförhållanden som råder i olika delar av innanhavet, berättar Lars.
Men syreförhållandena vi ser i Östersjön i dag är inte naturliga. Under decennier har näringstillförsel från land, framför allt från lantbruket, drivit på en kraftig övergödning av Östersjön. Det har lett till en utbredd syrebrist med stor påverkan på växt- och djurlivet i havet.
Hur hänger övergödning och syrebrist ihop?
Näringsämnen som kväve och fosfor är en förutsättning för livet i Östersjön, men i för stora mängder leder de till övergödning och stora algblomningar. När algerna dör sjunker de till botten, där nedbrytningen förbrukar syre och skapar syrebrist. Trots att vi har lyckats minskat näringsutsläppen beräknas hälften av Östersjöns bottnar vara helt syrefria eller lida av syrebrist. Det beror bland annat på att det tar lång tid för den stora mängden näring som redan finns i havet att antingen transporteras i väg eller bindas permanent i bottensedimenten.
Kan inflöden från Nordsjön förvärra Östersjöns syrebrist?
Vid en första anblick kan verka självklart att stora saltvattensinbrott från Nordsjön bidrar till att minska syrebristen i Östersjöns djupvatten. Men vad händer egentligen med syret när vattnet letat sig in genom sunden? Den frågan tar vi med oss till Bo Gustafsson, forskare inom oceanografi och övergödning vid Stockholms universitet.
– Det finns en generell uppfattning om att inflöden av vatten från Nordsjön är bra för Östersjön, men effekten kan faktiskt vara den motsatta, konstaterar han.
Visst för de stora inflöden med sig syrerikt vatten, men den positiva effekten är inte så stor som man kanske tror.
– Utan inflödena hade syrebristen varit större, men de löser inte det verkliga problemet – övergödningen. Östersjön har en enorm syreskuld, vilket gör att det syre som tillförs snabbt förbrukas, förklarar Bo.
Men kan de stora saltvattensinbrotten rent av förvärra situationen? Ja, menar Bo, eftersom tillförseln av salt förstärker skiktningen i vattnet, vilket gör det svårare för nytt syre att nå de syrefattiga bottnarna.
– När skiktningen är starkare blir området där vattnet kan blandas om och syresättas mindre. Dessutom flyttas skiktningen längre upp i vattenpelaren vilket gör att andelen av djupvattnet som faktiskt kan ersättas krymper, säger han.
Så förväntas klimatförändringarna påverka Östersjöns vattenflöden
Hur framtiden för Östersjön kommer att se ut beror delvis på hur vi hanterar övergödningsproblematiken. Men det finns också andra yttre krafter som kommer att påverka innanhavets vattenomsättning och i förlängningen hela havsmiljön och dess ekosystem. En sådan kraft är klimatförändringarna.
Vi vänder oss tillbaka till Lars Arneborg, forskare vid SMHI, som bland annat arbetar med att ta fram klimatscenarier för Östersjöns vatteninflöden fram till år 2100. Bland prognosernas osäkerheter pekar Lars på en sak som är säker – havsnivån kommer att stiga.
– Smältande glaciärer och inlandsisar, tillsammans med vattnets expansion vid högre temperaturer, kommer att bidra till en stigande havsnivå i Nordsjön. Det kommer att göra det lättare för saltvatten att strömma in i Östersjön, säger Lars.
Men det är fortfarande osäkert hur ett ökat inflöde av saltvatten kommer att påverka miljöförhållandena i Östersjön. Samtidigt förväntas nederbörden öka, vilket kan leda till en större tillförsel av sötvatten till innanhavet.
– Ökad nederbörd leder till mindre salthalt och skulle kunna motverka effekten av de förväntade saltvattensinflödena och till och med minska själva inflödena genom att skapa en större vattenståndshöjning i Östersjön än i Nordsjön, förklarar Lars.
Det finns fortfarande stora osäkerheter kring båda dessa processer, vilket gör det omöjligt att i dagsläget förutsäga hur miljöförhållandena i Östersjön kommer förändras av klimatförändringarna.
– Hur stor havsnivåhöjningen blir beror till exempel på hur mycket ismassorna på Antarktis smälter – en process som i sin tur påverkas av flera osäkra faktorer, inte minst hur väl vi lyckas begränsa den globala uppvärmningen, säger Lars.
Hur fungerar en klimatmodell?
En klimatmodell är en matematisk beskrivning av atmosfären, hav, land och is, som används för att simulera hur klimatet utvecklas vid förändringar i atmosfärens sammansättning, till exempel ökade växthusgaser. Modellerna baseras på antaganden om framtida utsläpp och andra påverkande faktorer. Till skillnad från väderprognoser, som fokuserar på kortsiktiga förändringar, tar klimatmodeller även hänsyn till långsamma processer i mark och hav, eftersom de påverkar klimatet i det längre tidsperspektivet.
Källa: SMHI
Visste du att…
… det är extremt krävande att köra en klimatmodell när det gäller datorkapacitet? Beroende på upplösning och antal processorer kan en enda simulering ta flera månader att genomföra. Den globala klimatmodellen EC-Earth, som används av SMHI, klarar att beräkna 150 år på bara två veckor.
Källa: SMHI
Ekosystemet påverkas när inflödena förändras
Med osäkra scenarier för framtida förändringar i Östersjöns vattenomsättning och miljöförhållanden är det självklart svårt att förutsäga hur ekosystemet kommer att påverkas. Men Lars presenterar några tänkbara effekter baserat på hur inflödena kan komma att förändras.
– I ett scenario med höjd havsnivå och mer saltvatten från Nordsjön skulle skiktningen i Östersjön förstärkas och flyttas högre upp i vattenpelaren, vilket skulle leda till försämrade syreförhållanden nära botten, säger Lars.
En utbredning av syrefria områden skulle påverka vissa arter negativt. Samtidigt skulle den förhöjda salthalten kunna gynna vissa arter. I ett omvänt scenario, där vattnet blir sötare på grund av ökad nederbörd, skulle sötvattensarter i stället gynnas, medan arter som kräver högre salthalt skulle missgynnas. Även detta scenario skulle kunna leda till försämrade syreförhållanden i vattnet, enligt Lars.
– Tillförsel av sötvatten från land för med sig näringsämnen som skulle kunna öka övergödningen och därmed syreförbrukningen i vattnet.
Torsken är beroende av specifika miljöförhållanden
Förändrade miljöförhållande i Östersjön påverkar levnadsförhållandena för de arter som är anpassade till Östersjöns unika miljö. En sådan är art Östersjötorsken, som efter årtionden av överfiske och misslyckad förvaltning står inför en akut situation. En anledning till att torskbestånden inte kunnat återhämta sig är att torsken är beroende av särskilda nivåer av salthalt och syre för att reproducera sig – nivåer som i dag bara uppfylls på en plats i Östersjön. Torskens återhämtning kan försvåras ytterligare när temperatur, salt och syrenivåerna i Östersjön förändras till följd av klimatförändringarna.
Vad vet vi egentligen om torskens tolerans för olika miljöförhållanden? Läs vidare här.
Vi behöver stärka ekosystemets motståndskraft mot osäkra effekter
Så vad kan vi göra för att rusta ekosystemet för de effekter som förändrade vatteninflöden kan medföra? Det första svaret är kanske uppenbart, men också det svåraste.
– För att lindra effekterna av klimatförändringarna måste vi först och främst minska utsläppen av växthusgaserna för att hålla nere den globala temperaturen, konstaterar Lars.
Trots osäkerheten kring hur inflödesdynamiken kommer att förändras, har vi redan tillräcklig kunskap för att agera. Även om klimatmodeller och vår förståelse för hur ekosystemen påverkas ständigt utvecklas, finns det åtgärder vi kan vidta i dag för att stärka ekosystemets motståndskraft och förbereda oss för framtida förändringar.
Genom att återställa ekologiska strukturer och funktioner förbättras ekosystemens motståndskraft. Det är ett viktigt arbete eftersom den pågående klimatförändringen ökar risken för bestående förändringar i ekosystemet.
– När det gäller Östersjöns havsmiljö är det viktigt att fortsätta minska övergödningen. Andra viktiga åtgärder kan vara att påskynda arbetet med marina skyddade områden eller förbättra fiskeripolitiken för hållbarare förvaltning, säger Lars.
Och även om visionen om ett friskt och levande innanhav, både nu och i framtiden, är anledning nog att agera, finns det också starka samhällsekonomiska skäl att höja ambitionsnivån.
– Förutom att påverka ekosystemet kommer till exempel havsnivåhöjningen också innebära stora fysiska och samhällsekonomiska konsekvenser för kustnära områden. Genom att agera nu kan vi minska stora framtida kostnader, avslutar Lars.
BalticWaters kommentar:
Inflödena av saltvatten och tillförseln av sötvatten till Östersjön har format dess unika havsmiljö och ekosystem. Det är viktigt att vara förberedd på hur en förändrad inflödesdynamik kan påverka havets miljöförhållanden och livsvillkor. Dock kan inte inflödena pekas ut som en förklaring till havsmiljöproblem. Utbredningen av syrefattiga områden i Östersjön är i första hand ett resultat av näringsläckage från land, vilket är det problem som måste åtgärdas.
Det viktigaste att göra i ett läge där effekterna av klimatförändringar och förändrade vatteninflöden är osäkra, är att agera proaktivt och med försiktighet. Genom att vidta ytterligare åtgärder för att minska övergödningen och förvalta våra fiskbestånd på ett mer varsamt sätt kan vi stärka ekosystemets motståndskraft och förbereda Östersjön för de förändringar som redan är på väg – även om vi ännu inte vet exakt vad de kommer att innebära.
