Bengt Karlsson, SMHI. Publicerad: 2016-02-22
Lastfartyg och färjor utnyttjas som mätplattformar för forskning och miljöövervakning i Sverige sedan flera decennier tillbaka. De senaste åren har nya automatiska mätsystem, som ofta ngår under namnet Ferrybox, tillkommit. Ett av systemen finns på ett fartyg vars rutt möjliggör mätningar i Kattegatt och i Östersjön två gånger i veckan. På så sätt kan till exempel algblomningar övervakas oftare och mer regelbundet, något som annars är svårt med traditionell provtagning. En nackdel med systemet är dock att endast ytvattnet undersöks.
När man ser ut över havsytan kan man förledas att tro att havet är likadant överallt. Så är det förstås inte. Sol, vind och tidvatten i kombination med bottnarnas utformning påverkar hela tiden förutsättningarna och gör att växtplankton, näringsämnen och annat fördelas olika i vattenmassan, både i djupled och horisontellt. Strömvirvlar med olika horisontell skala gör att plankton ansamlas på vissa ställen. Detta kan man se i satellitbilder.
Skiktningen i havet gör att plankton ibland återfinns i tunna lager, ofta i närheten av språngskiktet. Dessutom har många planktonarter egen rörelseförmåga och kan förflytta sig vertikalt genom att simma eller reglera sin flytkraft. Förutom den ojämna fördelningen i vattenmassan kan stora förändringar ske från dag till dag och även mellan dag och natt. Vädret har stor inverkan på vad som händer i havets ytvatten. Omblandning av vind och så kallad uppvällning kan göra att närsalter förs upp mot ytan från djupare vattenskikt. Detta påverkar vilka växtplankton som tillväxer och kan leda till algblomning. En algblomning pågår ofta under en eller några veckor.
Cyanobakterieblomning 18 juli 2013 mellan Danmark och Tyskland. Bilden är taget från fartyget Transpaper som har ett Ferrybox-system ombord. Foto: Bengt Karlson
Ett grundläggande Ferrybox-system består av två hål i fartygets skrov, en pump, sensorer för salthalt, temperatur, växtplankton och vattnets grumlighet, samt ett system för att samla in positionsdata från GPS. Havsvatten pumpas oftast in från tre till fyra meters djup.
På fartyget Transpaper är vattenintaget placerat cirka 20 meter från fartygets för. Utöver de grundläggande mätinstrumenten har systemet på Transpaper sensorer för vattnets brunhet (Coloured Dissolved Organic Matter), syre, cyanobakterier, pH och koldioxid. I luften mäts ljus, temperatur och lufttryck. Data lagras var tjugonde sekund, vilket innebär med ungefär 200 meters mellanrum. Mätresultaten skickas sedan via satellit till land.
Utöver de helautomatiska mätningarna används automatiska vattenprovtagare för att samla in prover för växtplankton, klorofyll, salthalt och total alkalinitet för analys på ett laboratorium på land. Konserveringsmedel för växtplankton fylls i provtagningsflaskorna i förväg. På fartyget finns två vattenprovtagare som kan samla 24 prover vardera. För närvarande tas prover vid 15 platser varannan vecka. Provtagningsstationerna har bestämts i förväg och en dator kopplad till en GPS styr provtagningen.
Ett Ferrybox-system ger inte meningsfulla resultat utan regelbunden service. Det börjar växa musslor, havstulpaner och annat på sensorer och i rör snabbt om inte regelbunden rengöring sker. Påväxt på sensorer gör resultaten värdelösa. För att minimera påväxt fylls mätsystemet automatiskt med sötvatten med diskmedel i varje gång fartyget går i hamn. Systemet servas varannan vecka samtidigt som vattenprover hämtas för laboratorieanalys.
Den traditionella miljöövervakningen från forskningsfartyg sker vanligtvis en gång i månaden i Sverige. På några platser mäter man varannan vecka, men inte heller det är tillräckligt ofta för att observera den naturliga variationen av fysiska, kemiska och biologiska parametrar i ytvattnet, framförallt vissa tider under året. Som tur är kan hjälp tas av lastfartyg och färjor, som kör regelbundna rutter. SMHI:s havsmiljöenhet driver sedan 2010 ett mätsystem på fartyget Transpaper på rutten Göteborg-Kemi-Uleåborg-Lübeck- Göteborg. Fartyget passerar Kattegatt, Egentliga Östersjön och Bottniska viken två gånger i veckan. Öresund och Bälthavet passeras en gång i veckan.
SMHI samarbetar även med Finlands miljöcentral (SYKE) som driver ett liknande system på rutten Helsingfors-Lübeck-Gdynia-Helsingfors. Det finns fler Ferrybox-system runt om i Europa. Inom forskningsprojektet Jerico, som finansieras av EU, sker en samordning av Ferrybox-system, oceanografiska mätbojar med mera. I världshaven finns system på fartyg som kallas för Voluntary Observing Ship programme (VOS) eller Ship of Opportunity Programme (SOOP), och som används för att övervaka klimatrelaterade förändringar, till exempel havens försurning. Det är i princip samma typ av system som de i Östersjön och Västerhavet.
Salthalt, temperatur, klorofyllfluorescens och syre under 2013 från Kattegatt, Egentliga Östersjön och Bottniska viken. Klorofyllfluorescens är ett mått på växtplanktons biomassa. Syrehalten visar bl.a. på att kallt vatten löser syre bättre än varmt. Syremättnaden ger en indikation på växtplanktons primärproduktion. Data från Ferrybox på fartyget Transpaper.
Ferrybox-systemen i Västerhavet och Östersjön ger värdefull information om vad som händer i havet. Tack vare de högfrekventa mätningarna kan vårblomningen och andra algblomningar prickas in. Mätning av syre och koldioxid ger information om primärproduktion, och även blomningar av cyanobakterier kan upptäckas. Mätningar från lastfartyg med Ferrybox- system kompletterar satellitobservationer och provtagning från forskningsfartyg på ett bra sätt. Satellitbilderna kan till exempel inte ge någon information om algblomningar vid molnigt väder. Samtidigt är det nödvändigt att ta vattenprover för att med mikroskop kunna ta reda på om det är giftiga arter som blommar.
Under vintern gör SMHI prognoser om isläget. Här är mätning av vattentemperatur i havets ytvatten viktig information som Ferrybox-systemen kan bidra med. Mätningarna av salthalt och temperatur bidrar också med data till havs- och atmosfärsmodeller som i slutänden används för väderprognoser och prognoser över havets strömmar, skiktning med mera. Ferrybox-systemen bidrar till en kostnadseffektiv forskning och miljöövervakning, mycket tack vare att rederierna inte tar betalt för att upplåta plats för mätsystemen på fartygen. De är väldigt hjälpsamma och ser det nog som en insats för havsmiljön. Nya sensorer är under utveckling, bland annat för att övervaka havens försurning.
Ett annat exempel är så kallad imaging flow cytometry som inom några år sannolikt kommer göra det möjligt att automatiskt undersöka växtplanktonsamhällets struktur. Många, men långt ifrån alla, organismer kan identifieras till art. Det gör att Ferryboxsystemen blir ännu mer användbara. Men, man får inte glömma att mätningarna bara utförs i ytvattnet. Det sker mycket intressant längre ned i havets djup.
