Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Nr. 93: Interkalibrering af marine målemetoder 2015

Fossing, H., Hansen, J.W. & Balsby, T.J.S. 2017. Interkalibrering af marine målemetoder 2015. Aarhus Universitet, DCE – Nationalt Center for Miljø og Energi, 34 s. - Teknisk rapport fra DCE - Nationalt Center for Miljø og Energi nr. 93. http://dce2.au.dk/pub/TR93.pdf

Sammenfatning 

Formålet med interkalibreringen af pelagiske måleaktiviteter var primært at teste det udstyr og de metoder, der anvendes af medarbejdere fra Naturstyrelsen (nu Styrelsen for Vand- og Naturforvaltning; SVANA) ombord på styrelsens miljøskibe ved måling og prøvetagning af fysiske, kemiske og biologiske parametre i vandsøjlen.  

Interkalibreringen blev gennemført 8. og 9. oktober 2015 på Aarhus Havn og in situ i Aarhus Bugt fra ni af Naturstyrelsens skibe samt Aarhus Universitets forskningsskib. Interkalibreringen omfattede kontrol af temperatur og saltholdighed i vandfyldte kar med stabil temperatur og salinitet, meteorologiske observationer o.lign., positionstests, in situ målinger med CTD-sonde og tilknyttede sensorer, vandprøvetagning til analyse af næringssalte og klorofyl samt analyserelaterede kontroller (dvs. Winkler-titrering af iltprøver, filtrering af næringssaltprøver samt temperaturstabilitet under transport og opbevaring af vandprøver).

SIS-termometrene viste over to målerunder kartemperaturer på mellem 10,94 oC og 10,96 oC og dokumenterede dermed, at SIS-termometrene var meget præcise.  CTD-målingerne gav et tilsvarende billede af meget præcise temperaturmålinger med en korrekthed og præcision, der viste, at alle sonder opfyldte kvalitetskravet iht. TA M03 CTD måling. Alle CTD-sonder på nær én målte saltholdigheden korrekt, dvs. meget tæt på middelværdien for 11 CTD-målinger både ved saltholdigheder på 17 og 35 PSU. Den afvigende måling opfyldte ikke kvalitetskravet til korrekthed, hvilket også var tilfældet for en anden CTD-sonde ved 35 PSU. Alle sonder opfyldte kvalitetskravet til præcision.

In situ målingerne blev gennemført inden for et område på ca. 0,1 km2, hvor vanddybden varierede omkring 5 meter. På skibe, der lå meget tæt ved hinanden, målte besætningen samme vanddybde, bortset fra et enkelt hold, som målte en markant anden dybde, ca. 1,5 meter dybere end de omkringliggende hold. Det tyder på, at denne CTD ikke målte vanddybden korrekt, hvilket bekræftedes af CTD og vandkemiske koncentrationsprofiler foretaget med samme dybdemåler. De meteorologiske observationer var generelt set samstemmende hvad angår vindstyrke, vindretning og lufttryk, hvorimod lufttemperaturen blev aflæst med overraskende stor variation fra 8 oC til 14 °C. Bølgehøjden beror udelukkende på et subjektivt skøn, hvilket kan forklare, hvorfor bølgehøjden blev vurderet fra alt mellem 5 cm og ½ meter.  En positionstest, hvor skibene sejlede op til en bøje og noterede bøjens position, viste, at skibene kunne bestemme deres position inden for en afstand af ca. 20 m.

CTD-profilerne (salt og temperatur) viste en tydelig lagdeling af vandsøjlen i dybdeintervallet 15-17 m med god overensstemmelse mellem CTD-profilerne, bortset fra én sonde (den samme som nævnt ovenfor), der målte saltkoncentrationen ca. en enhed (PSU) for højt. Ti ud af 12 iltprofiler viste indbyrdes god overensstemmelse og registrerede lagdelingen i vandsøjlen i samme dybde som CTD-profilerne. To iltprofiler afveg markant fra de øvrige, hvilket tyder på, at iltsensorerne ikke var tilstrækkeligt kalibrerede og derfor kræver et eftersyn. Lysdæmpningsprofilerne viste et ensartet forløb, bortset fra tre, hvor en forøget hhv. reduceret lysdæmpning var samstemmende med hhv. højere eller lavere sigtdybde. Fire ud af 12 fluorometre udviste så dårlig en følsomhed, at profilerne ikke gav nogen brugbar information. De øvrige fluorescensprofiler var rimeligt overensstemmende efter normalisering af fluorescenssignalet, om end der var et tydeligt behov for at kalibrere disse fluorometre.

Der blev taget vandprøver i 4 – 5 dybder, som blev analyseret for næringssaltene ammoniak-ammonium (NH4+), nitrit-nitrat (NO3-) og fosfat (PO43-) samt for klorofyl og saltholdighed. I betragtning af at forholdene i vandsøjlen varierede i mindre grad indenfor undersøgelsesområdet, var der god overensstemmelse mellem de målte koncentrationer af NH4+, NO3- og PO43- samt saltholdigheden, som alle viste tydelige stigninger under springlaget. For to sæt målinger tyder det dog på, at vandprøverne ikke blev indsamlet i de rigtige dybder, idet analyserne af næringssaltene og saltholdigheden afveg fra de øvrige målinger. Nitratkoncentrationen var kun over detektionsgrænsen i den nederste vandprøve (18 m), hvor koncentrationen var så lav, at det medførte en betydelig (relativ) spredning på måleresultaterne.  

Vandprøver til Winkler-bestemmelse af iltkoncentration blev udtaget i 2 eller 3 dybder (i henholdsvis overfladevand og bundvand eller i 7, 20 og 22 m dybde), hvor lagdelingen af vandsøjlen betød en markant højere iltkoncentration i overfladevandet end under springlaget. Der var god overensstemmelse ved bestemmelsen af iltkoncentrationen (som blev bestemt ud fra dobbeltprøver) i alle dybder, idet de afvigelser, der trods alt blev observeret som for høje værdier i de dybere vandprøver, kan forklares ved afvigende vanddybdebestemmelse for bundvandsprøven, og at enkelte af vandhenterne ikke lukkede helt tæt, hvorved vandet fra 20 og 22 m dybde blev forurenet med ilt inden aftapning af prøverne. Mellem dobbeltprøverne var der også en fin overensstemmelse. Vandprøver fra 7, 20 og 22 m blev indsamlet ved samtidig aftapning fra vandhenter og straks filtreret for efterfølgende at blive analyseret for NH4+, NO3- og PO43-. Analyseresultaterne viste en god overensstemmelse mellem de målte næringssaltkoncentrationer i de filtrede prøver i alle tre dybder.

Vandprøverne blev transporteret fra Aarhus Havn til laboratoriet i Odense i køletasker. En temperatur-logger i hver køletaske afslørede, at der var store problemer med at få temperaturen ned på de anbefalede højest 4 °C, idet vandprøverne, der ved indsamlingen havde en temperatur på omkring 13 °C, kun faldt til ca. 10 °C under transporten. Temperaturen under transporten var således væsentlig højere end anbefalet i den tekniske anvisning. Ved efterfølgende overførsel og opbevaringen af vandprøverne i køleskab faldt temperaturen i løbet af 1½ time til lidt under 10 °C, men heller ikke i køleskabet blev vandprøverne opbevaret ved den krævede temperatur på 4oC.

Overordnet set viste interkalibreringen generelt set tilfredsstillende måleresultater og god overensstemmelse mellem observationerne indsamlet fra de deltagende miljøskibe. På den baggrund er der derfor ikke behov for at revidere de tekniske anvisninger, der blev anvendt ved interkalibreringen. En CTD-sonde målte ikke dybden præcist, hvilket kun blev opdaget ved sammenligning med øvrige CDT-målinger, hvilket understreger vigtigheden af at vedligeholde og kontrollere CTD-sonderne regelmæssigt. Transport- og opbevaringstemperaturen var alt for høj i forhold til anvisningerne (4 oC), og derfor skal der udarbejdes en forbedret procedure, der sikrer tilstrækkelig afkøling af vandprøverne.