Östersjöns cirkulation har studerats grundligt under många decennier, men det finns fortfarande delar av cirkulationen som forskare inte förstår fullt ut.
- För att kunna förutse hur Östersjön kan påverkas av framtida klimatförändringar måste vi förstå vad som styr cirkulationen av de olika vattenmassorna i havet. Den vertikala omblandningen, alltså blandningen av vattenmassor på olika djup, är en viktig mekanism i det här sammanhanget. I det här projektet vill vi lära oss mer om var och hur den vertikala omblandningen i Östersjön sker, säger Christian Stranne, forskare inom marin geofysik vid institutionen för geologiska vetenskaper, Stockholms universitet.
Vattnet i de djupare delarna av Östersjön är ofta syrefritt vilket frisätter näringsämnen från havsbottnen. Via komplexa och ännu inte helt utredda mekanismer når dessa näringsämnen ytvattnet under vinterhalvåret där de förstärker och försvårar övergödningen i Östersjön.
- Den vertikala transporten av näringsämnen från djupvattnet i Östersjön kan beräknas med hjälp av enkla budgetmodeller av volym- och saltflöden. Enligt dessa beräkningar är den vertikala transporten nästan tio gånger snabbare än det man ser vid direkta mätningar i havet. Att identifiera och kvantifiera den här ”dolda omblandningen” är en stor och öppen forskningsfråga som vi nu försöker ta oss an, förklarar Stranne.
Högsta turbulensnivåerna i Östersjön
Det finns goda skäl att tro att just den här delen av Östersjön, Södra Kvarken mellan Grisslehamn och Åland, är en hotspot för vertikal omblandning. I februari 2019 genomförde samma forskargrupp ett pilotprojekt i området, och resultaten var minst sagt häpnadsväckande.
- Bottentopografin är ganska extrem i det här området och vi såg några av de högsta dissipationshastigheterna (ett mått på turbulent omblandning) som observerats i Östersjön. Det händer en hel del under ytan i det här området, berättar Stranne.
Den här kunskapen är efterfrågad. Dagens havsmodeller klarar inte av att förutse var och när omblandning sker i havet, delvis på grund av att modellernas upplösning är för begränsad för att hantera omblandning som ofta sker lokalt och under korta tidsperioder. Men det beror även på att det finns kunskapsluckor kring de processer som påverkar omblandning i havet.
- Klimatmodeller kan hantera snäll bottentopografi, men det är väldigt dyrt och beräkningstungt att modellera vattenströmmar över lite mer dramatisk topografi. Därför är akustiska observationer med ekolod ett fantastiskt komplement. Det är otroligt häftigt att kunna se turbulensen och vad som egentligen händer i vattenkolumnen direkt på skärmen, säger Julia Muchowski, doktorand i marin geofysik vid institutionen för geologiska vetenskaper, Stockholms universitet.
Utrustningstung expedition
När forskarna nu återbesöker Södra Kvarken, är det med ett tungt utrustat forskningsfartyg. På packlistan finns bland annat 400 kg järnvägsräls som ska förankra mätriggar fyllda med instrument på bottnen. För att få en mer fullständig bild över omblandningen används även en ny avancerad typ av ekolod. Ekoloden ger forskarna en helt unik bild av turbulens i havet, med betydligt högre upplösning jämfört med traditionella metoder.
- De akustiska data som vi samlar in från ekoloden utgör ett nytt och viktigt komplement till de direkta mätningarna. Det som är fantastiskt med Electra är att hon är utrustad med de absolut bästa och senaste ekoloden. Eftersom hon är ett mindre fartyg som inte bullrar så mycket, så är det väldigt lite bakgrundsbrus i våra data och vi får exceptionellt tydliga bilder av vattenkolumnen, förklarar Christian Stranne och exemplifierar med videon nedan.
Ekolodsbilder från en Simrad EK80 vid förra årets undersökning "Southern Quark Turbulent Mixing Expedition 2019"
Om projektet:
Forskningsprojektet ”Studies of ocean mixing in relation to steep bottom topography with novel acoustic methods” är ett samarbete mellan Stockholms universitet, det tyska Leibniz-institutet för Östersjöforskning (IOW) och SMHI. Expeditionen med R/V Electra pågår mellan 25 februari och 6 mars 2020. Följ resan på Marine Traffic
Kontakt för mer information:
Christian Stranne
christian.stranne@geo.su.se
Telefon: 08-674 78 35
Mediainslag:
- P4 Uppland 4/3-20: "Vi har fått fantastiska data"
- Norrtelje Tidning 8/3-20: Kraftig turbulens i Ålands hav kan hjälpa forskarna att förstå miljöproblem: "En hotspot".