Foto: Aarhus Universitet

Forskningstogt skal finde flaskehalse i Storebælt

Bioteknologi og biokemi
Danske havforskere er netop taget afsted på et togt med forskningsskibet Aurora gennem Storebælt og Lillebælt for at finde fænomenet hydraulisk kontrol i havstrømmene. Fænomenet kan vise sig at have afgørende betydning for den biologiske produktivitet i de danske farvande og have indflydelse på forekomsten af iltsvind.

Hvis man hælder vand ud af en flaske, vil man opleve at vandet begynder at strømme hurtigere og vandspejlet falder lige der, hvor flaskehalsen snævrer vandstrømmen ind. Samme fænomen kender vi fra vandfald, hvor strømmen tager til lige før faldet. Når vi ser ud over de danske farvande er det de færreste der tænker på, at samme fænomen sandsynligvis optræder mange steder, hvor naturen har skabt ’flaskehalse’ for havstrømmene. Det foregår nemlig dybt nede og kan ikke ses på havoverfladen.

Nu vil et hold af danske havforskere fra DTU og Aarhus Universitet støttet af Dansk Center for Havforskning studere flaskehalsfænomenet nærmere, for at blive klogere på dets betydning for økosystemerne i de danske farvande. Togtet foregår ombord på Aarhus Universitets forskningsskib Aurora, og forskerne har helt nyt og meget fintfølende udstyr med sig, som de regner med vil kunne levere en mængde værdifulde data.

”Vi leder efter det, som man populært kan kalde flaskehalse, og som på fagsprog hedder hydraulisk kontrol,” forklarer Morten Holtegaard Nielsen, lektor ved DTU og leder af forskningsprojektet. ”Når vand strømmer gennem en indsnævring, er det det smalleste geometriske punkt og opstrøms vandstand der bestemmer, hvor meget vand der får lov til at løbe igennem. Derfor kaldes dette punkt for et hydraulisk kontrolpunkt. Hvis man kan finde et sådant kontrolpunkt og studere dem nærmere, kan man lære rigtig meget om dynamikken i havet omkring, for kontrolpunktet bestemmer præcis hvad der sker med vandet i begge retninger”.

Flaskehalse er kæmpemæssige blandemaskiner
I de danske farvande er vandmasserne lagdelte i brakvand og saltvand. Brakvandet lægger sig øverst, fordi det er en smule lettere end saltvandet. Brakvandet kommer primært fra Østersøen og saltvandet fra Nordsøen. I det øverste lag er der masser af lys, men ingen næring, og i det nederste lag af iltrigt saltvand er der næring, men ikke så meget lys.

Når sådan en lagdelt vandmasse bliver presset gennem en indsnævring, er det kontrolpunktet der bestemmer, hvor meget af den ene vandmasse og hvor meget af den anden, der slipper igennem. Samtidig bliver vandmasserne blandet godt og grundig sammen i processen. Det næringsrige bundlag bliver ført op i overfladelaget, og så er der pludselig lys og næring til de mindste planter i havet – fytoplankton – som er fødekilde for en mængde af havets dyr og fisk.

Dermed virker kontrolpunkterne som kæmpemæssige blandemaskiner, der har en betydelig effekt på økosystemerne og produktiviteten i havet. Ved at finde og undersøge kontrolpunkterne, vil forskerne kunne regne ud, hvordan vandmasserne bliver blandet, og det giver grundlag for bedre at kunne forstå økosystemernes dynamik.

Nyt avanceret udstyr viser vej til flaskehalsene
Selvom kontrolpunkterne har så stor effekt, kan det ikke umiddelbart ses hverken på havoverfladen eller på et søkort præcis hvor de er. Forskerne ved fra tidligere undersøgelser, at der findes kontrolpunkter i Lillebælt og Øresund, men der er endnu ikke fundet nogle i Storebælt.

”I Lillebælt og i Øresund er det relativt nemt at se ud fra geografien, hvor indsnævringerne er, men i Storebælt er det sværere. Vi har dog nogle formodninger ud fra søkortet. Storebælt er et ret bredt stræde, der er karakteriseret ved en masse dybe render på havbunden, som ikke kan ses fra overfladen. Ud for Sjællands Odde er der fx en dyb rende, hvor vi tror fænomenet forekommer, og der skal vi blandt andet foretage nærmere undersøgelser”, siger Morten Holtegaard Nielsen.

Med avanceret nyt forskningsudstyr, som bliver trukket i en wire efter skibet, måler forskerne blandt andet vandets saltholdighed og temperatur. Kombineret med dybden fortæller det, om der er et øvre lag af brakvand og et nedre lag af saltvand og hvor skillelinjen går. Samtidig kan de med et akustisk instrument, der ved hjælp af lydbølger måler hvordan vandet flytter sig gennem hele vandsøjlen, måle strømforholdene i vandet. Dermed kan de måle præcis hvornår der er en flaskehals i havet dybt under dem.

Forskningsudstyret er nærmest et lille flydende laboratorium, som sender en konstant strøm af data i meget høj opløsning til computere ombord på skibet. Fra ’kontrolrummet’ på skibet kan udstyret navigeres op og ned i vandlagene. Det er nyt at målingerne foretages mens skibet sejler, tidligere skulle man ligge stille i et par timer, for at sænke udstyr ned i vandet og foretage målingerne. Forskerne er begejstrede for det nye udstyr og regner med allerede undervejs på togtet at få en masse ny viden om forholdene i havet:

”Først og fremmest er vi interesseret i at finde ud af, om kontrolpunkterne også findes i Storebælt og hvor de findes. Når vi har gjort det, kan vi bruge de teorier man har om hydraulisk kontrol til at regne ud, hvor meget af den ene vandmasse og hvor meget af den anden vandmasse der får lov at passere, og det bestemmer mængden af den biologiske produktivitet et givet sted”, fortæller Morten Holtegaard Nielsen.

Fænomenet kan have betydning for iltsvind
Flaskehalsenes kraftige blanding af vandet menes at kunne have betydning for forekomsten af iltsvind, som vi i mange år har oplevet problemer med i de danske farvande. Iltsvind opstår, når der på grund af udledning af næringssalte fx fra landbruget kommer en større produktion af organisk materiale, som synker ned i de nederste lag og opbruger ilten i bundlaget.

For at modvirke de forhold der skaber iltsvind, er det nødvendigt at der bliver rørt grundigt op i vandet. Normalt er det eneste der kan blande vandmasserne vinden, så hvis der er en lang periode med stille vejr, sker der ingenting. Men den blanding der sker ved kontrolpunkterne er faktisk 10 gange kraftigere end det, vinden kan bevirke.

”Man har i mange år ment at iltsvindet i farvandet nord for Fyn udelukkende skyldtes for stor udledning af næringssalte, men det kan faktisk godt være at flaskehalsfænomenet har en afgørende betydning for hvad der sker på en naturlig måde, i den forstand af det enten kan forstærke eller formindske iltsvindet,” siger Lars Chresten Lund Hansen, lektor i biologi på Aarhus Universitet, som også deltager i forskningstogtet.

Forskningsprojektet er et samarbejde mellem forskere på DTU og Aarhus Universitet og støttes af Dansk Center for Havforskning. Det foregår ombord på Aarhus Universitets forskningsskib Aurora og finder sted 8.-19. april 2015. På togtet deltager blandt andre Morten Holtegaard Nielsen fra DTU og Lars Chresten Lund Hansen, Stiig Markager, Jens Tang Christensen og Torben Vang fra Aarhus Universitet.