Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Nr. 402: Dynamiske, procesbaserede modeller som forvaltningsværktøj for danske søer

Nielsen, A., Andersen, T.K., Søndergaard, M. & Trolle, D. 2020. Dynamiske, procesbaserede modeller som forvaltningsværktøj for danske søer. Forsknings- og udviklingsprojekt vedr. muligheden for anvendelse af dynamiske modeller i forvaltningen af søer i Vandområdeplaner. Aarhus Universitet, DCE – Nationalt Center for Miljø og Energi,56 s. - Videnskabelig rapport nr. 402. http://dce2.au.dk/pub/SR402.pdf

Sammenfatning

I dette projekt er der blevet udviklet værktøjer, som standardiserer og delvis automatiserer arbejdsgangene i forhold til opsætning af sø-specifikke dynamiske modeller. Modeller, baseret på den endimensionelle GOTM-FABM-PCLake model, er i projektet opsat og tilpasset fem forskellige danske søer (Ravnsø, Bryrup Langsø, Søholm Sø, Arreskov Sø og Hinge Sø). Modellernes evne til at simulere tilstanden i disse søer sammenlignes med erfaringer fra andre dynamiske modelstudier og også med den empiriske modeltilgang, der anvendes i vandområdeplanlægningen.

Når de dynamiske, procesbaserede modeller sammenlignes med både danske og internationale eksempler fra forskningsartikler, er resultaterne for de fem danske søer særdeles gode. De kalibrerede modeller repræsenterer fysiske-, kemiske- og biologiske elementer (sidstnævnte i form af klorofyl-a, der anvendes til at vurdere den økologiske tilstand) i søerne på et niveau, der som minimum tangerer andre studiers resultater, men i de fleste tilfælde opnås der en bedre overensstemmelse med observationer.

Projektets resultater viser desuden, at usikkerheden (i form af den absolutte procent bias) på tilstandsbeskrivelsen for henholdsvis total fosfor og klorofyl-a gennemsnitligt går fra 40 % og 54 % baseret på de empiriske modeller, som nu anvendes i vandområdeplanerne, til 15 % og 22 % baseret på de dynamiske modeller. Dette er ikke overraskende, da de dynamiske, procesbaserede modeller er tilpasset de specifikke søer, hvorimod de empiriske modeller er baseret på data fra en lang række forskellige søer. Det skal dog nævnes, at enkelte af de empiriske modeller i nogle tilfælde kan ramme middelværdien  af observationer særdeles godt og endda bedre end den dynamiske model, hvilket eksempelvis var tilfældet med den empiriske Vollenweider-model for Ravnsø.

Dynamiske, procesbaserede modeller kan også anvendes til at simulere højere trofiske niveauer (algegrupper, dyreplankton, undervandsvegetation og fisk), der på nær dyreplankton har direkte relevans i forhold til de biologiske kvalitetselementer, som anvendes i vandområdeplanarbejdet. Modeloutputtet er imidlertid ikke altid direkte sammenlignelig med måden, hvorpå de biologiske kvalitetselementer er observeret og kvantificeret i overvågningsprogrammet. Derfor anbefales det, at der udvikles empiriske modeller mellem de biologiske indeks, der bruges i vandområdeplaner og elementer fra den dynamiske model (eksempelvis output for klorofyl-a og næringsstofniveauer). Dette er også den nuværende praksis i forvaltningen af marine områder, hvor både dynamiske og empiriske modeller anvendes integreret.

Der findes en lang række danske søer, hvor datagrundlaget allerede nu er tilstrækkeligt til anvendelsen af dynamiske, procesbaserede modeller. Når det endvidere tages i betragtning, at disse modeller, i modsætning til de simple empiriske relationer, også kan give indsigt i interaktioner i økosystemet, den tidslige udvikling i tilstand efter et indgreb i oplandet eller i søen (restaurering) samt effekten af klimaændringer, har dette projekt vist, at der er potentiale for i højere grad at anvende disse modeller i forvaltningen i Danmark.