Ny studie bekräftar: Stora variationer i utsläpp av växthusgaser från grunda kustvikar

I april 2024 samlades en stor grupp forskare från olika discipliner på stranden vid den fridfulla Sandviken utanför Norrtälje. CoastClim-forskarna fokuserar på att kartlägga kretsloppet av kol och växthusgaser i Östersjön, och forskarna i projektet Levande vikar undersöker och utvärderar åtgärder för att återställa grunda vikar. Tillsammans hoppades de kunna besvara frågan om det finns någon skillnad mellan friska och försämrade kustvikar när det gäller utsläpp och upptag av växthusgaser.

Omfattande mätningar av växthusgaskoncentrationer i både vatten och luft genomfördes i Sandviken, följt av liknande kampanjer under våren och hösten i totalt sex grunda vikar. Vikarna var utvalda för att representera olika grader av öppenhet mot omgivande vatten och av övergödningspåverkan, vilket möjliggjordes av att de redan hade undersökts grundligt av projektet Levande vikar.

– Resultaten belyser den komplexa och mycket varierande karaktären hos växthusgasdynamiken i dessa system. Våra resultat visar att grunda Östersjövikar är betydande men mycket varierande källor till växthusgaser, sammanfattar Julika Zinke, som är första författare till den nya studien som publicerats i tidskriften Biogeosciences.

Tydliga säsongsvariationer

De flesta av de vikar som provtogs i april uppvisade ett nettoupptag av koldioxid från atmosfären under provtagningsperioden, troligen på grund av den pågående vårblomningen, då växande alger tar upp koldioxid genom fotosyntes. Koldioxidhalterna i vattnet visade också ett negativt samband med mängden klorofyll och med pH. Detta upptag motverkades dock delvis av ett mindre utsläpp av metan – en starkare växthusgas – särskilt i två av vikarna.

Under hösten, när organiskt material i allmänhet bryts ned, uppvisade nästan alla vikar förhöjda nivåer av både koldioxid och metan i vattnet, samt ett nettoutsläpp av både koldioxid och metan till luften. Det högsta utsläppet av koldioxid observerades dock från de två vikar som inte provtogs under våren.

– Det är mycket svårt att uppskatta flödena av växthusgaser, eftersom de inte bara beror på koncentrationerna i vattnet och luften, utan också på vindhastigheten som varierar kraftigt, förklarar Christoph Humborg, vetenskaplig ledare vid Stockholms universitets Östersjöcentrum, och påpekar att halterna av metan var högre i vattnet än i luften i alla vikar.

– Alla vikar var övermättade på metan, som kommer att avges vid någon tidpunkt, även om mindre betydande flöden inträffade under provtagningsperioden.

Högklykeviken – en metankälla

En av de undersökta vikarna, Högklykeviken, utmärker sig genom att vara betydligt mer övergödd än de övriga. Från att tidigare ha varit en klar och frodig vik som lockade många sportfiskare har den med åren förvandlats till en grumlig plats med nästan ingen bottenvegetation, troligen till följd av muddring. Mellan de två provtagningsperioderna har en restaureringsåtgärd påbörjats i viken, där en aluminiumlösning tillförs sedimentet för att binda fosfor och minska övergödningen.

Högklykeviken stack också ut i växthusgasmätningarna genom att uppvisa de högsta metanutsläppen både på våren och hösten, samtidigt som den till skillnad från de övriga tar upp koldioxid även på hösten. Även om mer kol tas upp än det avges blir viken en nettokälla till växthusgaser (när man använder den hållbara globala uppvärmningspotentialen på 45 för metan).
Kan man då dra slutsatsen från studien att mer övergödningspåverkade vikar släpper ut mer växthusgaser?

– Nej, tvärtemot vad vi förväntade oss så observerade vi ingen tydlig sådan korrelation. Även om den mest påverkade viken, Högklykeviken, uppvisade de högsta metankoncentrationerna så observerades höga metankoncentrationer också i mindre påverkade vikar som Östra Myttingeviken, säger Julika Zinke.

Ansamling av organiskt material orsakar metanutsläpp

De höga metankoncentrationerna i Östra Myttingeviken och flera andra vikar tycks bero på att det hos dem finns en tröskel, som gör att det ansamlas betydande mängder organiskt material i sedimenten inne i viken, förklarar forskarna. Generellt visade sig metankoncentrationerna vara högre i de mer inneslutna vikarna än i de mer öppna, och högre inne i vikarna än utanför dem.

– Både vår studie och tidigare studier visar att grunda områden där mycket organiskt material ackumuleras tenderar att bli hotspots för metanutsläpp, säger Sofia Wikström, en av forskarna från Levande vikar som också deltog i studien.

Ansamlingen av organiskt material i skyddade vikar är ett naturligt fenomen, men det kan förstärkas av övergödning.

– Detta är särskilt tydligt i Högklykeviken, men vi vet att alla vikar i denna del av Östersjön i viss utsträckning är påverkade av storskalig övergödning, även om de är i bättre skick än Högklykeviken, tillägger hon.

Dikväveoxid – en gåtfull växthusgas

Förutom koldioxid och metan mätte forskarna även koncentrationer och flöden av dikväveoxid, N₂O, mer känd som lustgas. Dikväveoxid är en mycket kraftfull, men inte särskilt uppmärksammad växthusgas (omkring 270 gånger så stark som koldioxid).

De totala flödena av dikväveoxid i de undersökta vikarna var små och uppträdde som utsläpp på våren och som upptag på hösten. Mönstret för koncentrationerna av dikväveoxid i förhållande till metan var dock överraskande för forskarna: medan den övergripande korrelationen var negativ, skiftade den till en positiv korrelation i de två vikarna med de högsta metankoncentrationerna.

– Den negativa korrelationen kan vi förklara med gasernas olika rumsliga mönster – dikväveoxidhalten är högre utanför vikarna, medan metanhalten är högre inne i vikarna där organiskt material ackumuleras, säger Julika Zinke. Men när det gäller den positiva korrelationen kan vi bara spekulera i att det beror på att olika biogeokemiska processer dominerar vid höga respektive låga metankoncentrationer. Det är ytterligare ett exempel den komplexa dynamiken i kol- och kvävecykeln i de här systemen. Intressant nog observerades detta mönster i den kraftigt påverkade Högklykeviken, som också har genomgått en fosforbindande behandling.

Effekter på klimatet av restaurering

Förutom aluminiumbehandlingen i Högklykeviken testar projektet Levande vikar flera andra sätt att restaurera påverkade vikar, till exempel genom att montera en konstgjord tröskel i en av vikarna för att minska erosion som orsakas av vattenrörelser. Man undersöker också vilka effekterna blir av att inrätta fiskeförbudszoner och hur påverkan från fritidsbåtar kan minskas.

Förutom att förbättra miljöförhållandena i vikarna skulle restaurering eventuellt kunna bidra till att mildra klimatförändringarna, genom att minska metanutsläppen från vikarna.

– Den stora variationen i flödena visar att det är svårt att med säkerhet förutsäga klimateffekterna av att restaurera en grund vik, säger Sofia Wikström. Men det är välkänt att syrefria sediment bidrar till högre metanutsläpp, så om restaureringsinsatserna förbättrar syresättningen i grunda sediment så kan det eventuellt minska utsläppen av metan. Restaureringsinsatser som leder till minskad övergödning och därmed minskad produktion och ackumulering av organiskt material skulle också – på lång sikt – kunna leda till färre hotspots för metanutsläpp i grunda vikar.

Text: Lisa Bergqvist

Läs studien i Biogeosciences

Spatial variability of greenhouse gas concentrations and fluxes in shallow coastal bays of the western Baltic Sea

Relaterad läsning

Skyddade vikar är viktiga kolsänkor i Östersjön (2025-03-12)

Metanutsläpp motverkar koldioxidupptag i Östersjöns blåstångsskogar (2023-01-04)

Att förstå kustens klimatpåverkan: Sandviken – kolkälla eller kolsänka? (2024-05-14)

Muddring orsakade övergödning – nu ska aluminium återställa Högklykeviken (2024-06-11)