Til hovedinnhold

Varslingsmodeller som et verktøy i algeovervåking

Varslingsmodeller som et verktøy i algeovervåking

Publisert 15. august 2013

Økte forekomster av alger kan føre til tap og skader på fisk. SINTEF jobber med nye modeller hvor vær- og strømvarsel kobles sammen med biologiske data slik at man kan gi varsler om potensielle utbrudd. Dette vil gi næringen et bedre grunnlag for risikovurdering og redusere skader ved fremtidige algeoppblomstringer.

Dinoflagellaten Alexandrium tamarense produserer nervegifter og oppblosmtringer av denne algen har ført til dødelighet hos oppdrettsfisk i Norge. Skala 50 µm. Foto: Johanne Arff

Historikk

Med bakgrunn i de store algeoppblomstringene som påførte norsk oppdrettsnæring økonomiske tap på 1980- og begynnelsen av 1990-tallet engasjerte norske forsikringsselskaper i 1992 OCEANOR til å drive en operativ varsling og beredskapstjeneste for norsk oppdrettsnæring.  Denne tjenesten ble i 2006 overført til SINTEF Fiskeri og havbruk. Tjenesten var basert på kunnskap om og erfaring fra algeoppblomstringer langs norskekysten fra 1970-tallet og frem til prosjektet ble avsluttet i 2010. Målsetningen for tjenesten var å forebygge skader og tap i oppdrettsnæringen som skyldtes: 1) skadelige alger, maneter og annet dyreplankton; 2) oljeutslipp og annen forurensning; 3) kritiske sjøtemperaturer; 2) ekstreme vindforhold; 4) høye bølger; 5) ekstreme strømforhold; samt 6) stormflo. I tillegg til å holde næringen oppdatert om risikobildet langs kysten til enhver tid, bidro prosjektet til å øke bevissthetsnivået og kompetansen i næringen. 
 
Planktonalger er grunnlaget for all produksjon i havet. Imidlertid oppstår det fra tid til annen algeoppblomstringer som påvirker det marine miljøet eller marin næringsvirksomhet negativt. For den norske oppdrettsnæringen er dette en kjent problemstilling, knyttet til masseforekomster av skadelige planktonalger (giftige alger eller alger som påfører fisken fysiske skader i gjellene). De mest kjente oppblomstringene som har ført til omfattende dødelighet i oppdrettsanlegg i Norge er: 1) Karenia mikimotoi (tidligere Gyrodinium aureolum, "brunalgen") på Skagerrak-kysten på 1980-tallet; 2) Chrysochromulina polylepis i Skagerrak i 1988; 3) Chrysochromulina leadbeateri i Lofoten og Sør-Troms i 1991; 4) Alexandrium tamarense i Sør-Trøndelag i 1991-1992; 5) Pseudochattonella sp. (tidlligere Chattonella cf. verruculosa) på Sørlandet og i Rogaland i 1998 og 2001. Senest i 2008 var det på nytt en større oppblomstring av Chrysochromulina leadbeateri og  fiskedød i det samme området som i 1991. I tillegg oppstår det årlig lokale oppblomstringer som gir økt dødelighet i mer begrensede områder.
               
Masseforekomster av maneter er også en utfordring for oppdrettsnæringen, enten ved at de presser noten sammen (klemskader), tetter igjen gjellene eller at de påfører fisken sviskader (løse brenntråder/nesleceller) med påfølgende økt risiko for infeksjoner og dødelighet.  Eksempler er ribbemaneter (Bolinopsis), rød brennmanet og "larvestadier" (ephyra) av rød brennmanet i siste halvdel av 1980-tallet. I tillegg har det vært dødelighet knyttet til kolonimaneter (Apolemia uvaria) langs hele norskekysten årlig, om senhøsten og vinteren, i perioden 1997 til 2005, samt den lille kolonimaneten Muggiaea atlantica i Sør-Norge sommeren 2002. I 2007 slo stormaneten Pelagia noctiluca ut fisk i oppdrettsanlegg i Irland og Skottland, og vinteren 2009-2010 ble denne for første gang observert i oppdrettsanlegg på Nordvestlandet og i Midt-Norge. I denne perioden ble det rapportert om sviskader på død fisk fra anlegg der det ble observert forekomster av Pelagia. Både kolonimanetene og Pelagia antas å ha blitt transportert til norskekysten med atlantiske vannmasser gjennom Shetland – Færøy kanalen.

Varslingsmodeller for planktonorganismer

Både planktonalger og maneter tilhører planktonorganismer, som har ingen eller svært lav egenbevegelse, og de er således prisgitt havstrømmene for spredning og transport fra ett område til et annet. Derfor er det interessant å se på hvordan havmodeller kan videreutvikles til et verktøy for varsling av forekomster og spredning av alger og maneter langs norskekysten. I prosjektet PlanktonDEMO kobler vi kompetansen på skadelige algeforekomster opparbeidet i varsling- og beredskapstjenesten mot havmodellen SINMOD, som har blitt utviklet og brukt ved SINTEF i over 20 år. Modellen beregner strøm, sjøtemperatur og -saltholdighet   for kysten ved å dele dem opp horisontalt og vertikalt i celler, og beregne transporten mellom cellene ut fra hydrodynamiske lover. Modellen avhenger av gode dybdedata i tillegg til værdata, tilstrømning fra elver og informasjon om hva som skjer langs yttergrensene av modellområdet som brukes. Grenseverdiene beregnes vanligvis ved å bruke verdier fra en tilsvarende modell for et større område i grovere oppløsning. SINMOD har også en godt utviklet økosystemmodell som beskriver dynamikken til næringsstoffer, bakterier og noen kategorier av dyre- og plankteplankton. Modellen deler planktonalgene inn i hovedgruppene kiselalger og flagellater, og kan således gi et estimat for totale algekonsetrasjoner.

Øverst: Beregnet overflatetemperatur fra SINMOD for et område av Trøndelagskysten ved midnatt for den angitte datoen. Nederst: Forventet endring i overflatetemperaturen i de følgende 24 timene. Denne typen eller mer spesialiserte varsler fra SINMOD kan sendes ut automatisk på daglig basis.

             
Målsetningen i prosjektet PlanktonDEMO er å kjøre SINMOD som en varslingsmodell for å: 1) identifisere risikosituasjoner (fysikk); og 2) utarbeide spredningsvarsler i risikosituasjoner (biologi-fysikk). SINMOD kjøres i dag operasjonelt for Midt-Norge gjennom et samarbeid med met.no (http://sinmod.no/operative.php). Dette innebærer at modellen kjøres hver dag for å gi et varsel for de neste 2-3 dagene. Varslene er basert på prognoser fra met.no, som inkluderer værvarsel og strømvarsel fra en havmodell med grovere oppløsning. Varslingsmodellen omfatter per i dag ikke biologi, men kan likevel brukes til å gi tidlige indikasjoner på fysiske forutsetninger som kan føre til oppblomstringer. Når potensielt skadelige algeforekomster inntreffer kan modellen også brukes til å gi prognoser for spredning av algene, og på den måten gi oppdrettsnæringen et bedre grunnlag for risikovurdering og risikoreduksjon ved fremtidige algeoppblomstringer. 

Figuren viser et øyeblikksbilde fra SINMOD av simulert overflatetetthet av planteplankton i mai 2011. Legg merke til den store lokale variasjonen i tettheten.

 
Det er svært vanskelig å forutsi oppblomstringer av skadelige alger, og sikre varslingsmodeller finnes ikke i dag. I PlanktonDEMO utvikles også modeller for alger med spesiell adferd som for eksempel svømmeevne. Chrysochromulina leadbeateri, som det tidligere har vært flere problematiske oppblomstringer av (f. eks. i 1991 og 2008), er et eksempel på en slik alge. Denne modellen kobles med økosystemmodellen i SINMOD. En slik mer spesifikk modell kan brukes til å undersøke om for eksempel svømmeevne under enkelte forutsetninger vil gi den spesifikke algegruppen en fordel i forhold til øvrige planktonalger. Ved å simulere og prøve å "gjenskape" tidligere oppblomstringer får vi kunnskap om de fysiske prosessene som ligger bak dem. Dermed står vi bedre rustet til å kunne si noe om mulighetene for nye og fremtidige oppblomstringer. Et modellsystem som SINMOD, med data fra met.no og spesifikke varsler, vil være et uvurderlig verktøy. Det gjenstår imidlertid mye forskningsarbeid for å kunne forutsi potensielt skadelig algeoppblomstringer eller problemer med andre organismer mer presist.

Fremtidens varsling- og beredskapstjeneste

Hvordan vil fremtidens operasjonelle varslings- og beredskapstjeneste se ut? Basert på dagens kunnskapsnivå om algeforekomster i norske farvann ser SINTEF Fiskeri og havbruk for seg en kombinert løsning der: 1) primærdata fra den daglige miljøovervåkingen på de enkelte lokaliteter rapporteres til SeaLab SSO; 2) algeanalyser fra utvalgte lokaliteter; 3) operasjonell kjøring av SINMOD for å identifisere  risikosituasjoner, samt; 4) kjøring av sprednings- og planktonmodeller i identifiserte risikosituasjoner inngår.  I fremtidens varsling og beredskap vil primærdata og operasjonell SINMOD inngå i den daglige driften av tjenesten, og varsler basert på analyser av både måledata, algeanalyser og modelldata gjøres tilgjengelig for kundene på en web-side. Web-siden vil i tillegg til varslene inneholde søkbar informasjon om skadelige alger og maneter, og eventuelt annen informasjon som vil være nyttig i forbindelse med daglig drift. I både normalsituasjoner og i situasjoner med endret risikobilde vil de enkelte kunder bli varslet om at det foreligger ny/oppdatert informasjon på web-siden. For å forbedre tjenesten ytterligere vil det også være aktuelt å videreutvikle modellen for alger med spesiell adferd slik at den kan brukes til å simulere utvikling og spredning av algepopulasjoner med vertikalatferd og/eller heterotroft levesett. Det er også aktuelt  å utvikle SINMOD –komponenter for maneter.

Forfattere: Johanne Arff, Ole Jacob Broch, Morten Alver, Ingrid Ellingsen

Denne saken har vært publisert i Norsk Fiskeoppdrett, nr 11 2012 s. 54-56

Prosjektvarighet:

01.01.2011 - 31.12.2012