Et modellsystem for å estimere oljeeksponering. - evaluering og applikasjoner

Transkript

1 Et modellsystem for å estimere oljeeksponering av torske-egg og larver - evaluering og applikasjoner Lien VS 1, Vikebø FB 1, Reed M 2, Rønningen P 2, Ådlandsvik B 1 Meier S 1 1 Havforskningsinstituttet 2 SINTEF Havet og kysten forskerseminar Oslo,

2 Introduksjon Lofoten-Vesterålen-Barentshavet er et viktig oppvekstområde for kommersielt viktige fiskearter Vi trenger økt kunnskap om konsekvenser av eventuelle oljeutslipp i dette området for sameksistens mellom fiskeri og oljeutvinning I mangel på data er modellering det beste verktøyet vi har for å estimere effekt av overlapp mellom olje og gyteprodukter under ulike utslippsscenarier I følgende presentasjon fokuserer vi på drivkreftene som anvendes på oljedriftsmodell og individbasert egg- og larvemodell, samt kvantifisering av overlapp mellom gyteprodukter og olje ved 4 ulike oljeutslippsscenarier I tillegg kvantifiserer vi betydningen av geografisk posisjon til oljeutslippet og geografisk posisjon og tidspunkt for gyting

3 Modellsystem Oseanografi ROMS Biologi LADIM Eksponering OSCAR/Fates

4 Regional Ocean Modeling System (ROMS) 3-dimensjonal havsirkulasjonsmodell Topografifølgende s-koordinater i vertikalen (30 lag) 4 km oppløsning for de nordiske hav Drevet med ERA-Interim atmosfærisk re-analyse SODA mnds. midlede laterale randbetingelser Ferskvannsavrenning fra land 8 tidevannskomponenter (strøm + ssh) på randen Simuleringsperiode: (Se Vikebø et al. (2010) for flere detaljer)

5 OSCAR / FATES Inneholder algoritmer for sprednings, adveksjon, medrivning, emulgering og volatilisering for å beregne transport og skjebne på overflaten I vannsøylen er horisontal og vertikal dispersjon av medrevne og oppløste hydrokarboner simulert med random walk -rutiner Partisjonering mellom partikkel-absorbert og oppløst tilstand er beregnet basert på linjær likevektsteori Forurensning på bunnen går ned i sedimentene og kan mikses tilbake i vannet Degradering i vann og sedimenter er representert ved første ordens avtagning/forfall

6 LADIM Lagrangsk partikkelsporingsmodell 1 Inneholder en individbasert modell (IBM) for å beregne dynamisk vertikal posisjonering av egg avhengig av tetthet og turbulens og døgnlig vertikal vandring av larver 2 Partikler (egg) slippes ut i faste mengder hvert døgn på de ulike gyteplassene 1 Ådlandsvik and Sundby Thygesen & Ådlandsvik, 2007

7 Hydrografi i Svinøysnittet Saltholdighet: Observasjoner: Modell: Drift ingen relaksering Temperatur:

8 Temperatur Modellert strøm i 20 m dyp, april Kantstrøm (Atlanterhavsvann) Kompleks sirkulasjon rundt bankstrukturer - økt adveksjonstid! Kyststrøm Sætre et al Vikebø et al., 2010

9 Strømstyrke på Atlanterhavsstrøm/kantstrøm, Svinøysnittet Observasjoner basert på hastighet i ett punkt (Orvik & Skagseth, 2002) Modelldata basert på modellpunkt med maksimum korrelasjon mot observasjoner Modellen fanger opp observerte hovedfluktuasjoner i strømstyrke (R = 0,69; p < 0,001) Modellert strømstyrke er en god proksi på modellert volumtransport (R = 0,71; p < 0,001)

10 Overlapp mellom observert og modellert fiskeyngel Torsk Sild År Torsk 73 (66) 73 (67) 69 (71) Sild 68 (64) 61 (63) 61 (61) Prosentvis overlapp mellom år (vektet med konsentrasjonen i parantes)

11 Studie: olje-eksponering av torske-egg og -larver 1 Fire utslippspunkter (alle utslipp varer 30 døgn fom. 1. april) Sju gyteområder (gytingen varer fra 1. mars til 1. mai) Tre klimatisk ulike år (basert på NAO-indeks om våren) Utslippsstart 1 Work in progress, vil bli sendt inn til ICES Journal of Marine Science proceedings med frist 2. november

12 Effekter I weathered oil er det meste av giftigheten forklart ved NPD er og PAH er (~60%; Neff et al. 2000). Kvantifisering av PAH er et godt estimat for giftigheten av oljesøl for tidlig stadier av fisk (Barron et al. 2004). FATES gir ppm i 400x400 m gitterceller ->kobling av FATES med IBM for torskeegg og larver muliggjør kvantifisering av individuell overlapp. Generelt har det vist seg at egg- og tidlig larvestadie også er sensitivt til lave verdier av PAH. Ødem, forsinket utvikling eller død kan inntreffe ved PAH~1-50μg/l (Carls et al. 2008) PAH ~ 1-2%; 1μg/l ~ 5-10ppm

13 Konsentrasjon (ppm) Overlapp mellom gyteprodukter og olje Midlere overlapp (ppm) mellom gyteprodukter og olje fra oljeutslipp på Haltenbanken (scenario 1) Verdiene viser maksimal konsentrasjon i vannsøylen i posisjonene til fiskelarvene -> potensiell overlapp Høy og langvarig overlapp mellom gyteprodukter og oljeutslipp fra Haltenbanken Dager etter utslippsstart

14 Overlapp mellom gyteprodukter og olje Gyteprodukter fra indre Haltenbanken Oljeutslipp fra scenario 1 (ytre Haltenbanken) Rød: gyteprodukter Blå: Olje Timing og posisjon er avgjørende for eksponering Gyteprodukter som fanges i bakevja får potensielt høy eksponering over lang tid Tidlig gytte egg/larver som kommer inn i Kyststrømmen tar motorveien nordover og får liten eksponering

15 Overlapp, alle utslippsscenarier 1 Haltenbanken 2 Nordland V Høy overlapp over lengre tidsrom (retensjon) Stor integrert effekt 3 Vesterålen 4 Vesterålen Høy overlapp over kort tidsrom Liten integrert effekt, men potensielt dødelig dose kan gi store konsekvenser NB! Forskjellig skala på y-akse!

16 Konsentrasjon Konsentrasjon Betydning av gytetidspunkt 1 Haltenbanken 2 Nordland V 3 Vesterålen 4 Vesterålen Stor variasjon i oljeeksponering avh. av gyteområde og gytetidspunkt relativt til utslippslokalitet og utslippsperiode Gyteområde Gyteområde

17 Videre arbeid Teste sensitivitet mhp. Antall partikler i FATES Ferdigstille foreløpig arbeid (innsendelse innen 2. november) Inkludere studie av sildeegg og -larver