Specialister i vandmiljø: Overvåg vandkvaliteten med digitale værktøjer

Efter en god, lang sommerferie starter de politiske landbrugsforhandlinger op igen – måske midt i en iltsvindsæson, som vi endnu ikke kender omfanget af, men som opstår i en blanding af udledte næringsstoffer, algevækst, vind og vejr.

Landbrugsforhandlingerne blev sat i gang i udgangen af april med regeringens oplæg til en række klima- og kvælstofindsatser. Udspillet lægger op til signifikante reduktioner i CO2 (7,1 millioner tons CO2), foruden reduktioner i kvælstofudledningen fra dansk land, svarende til to-tredjedele af den vandmiljøindsats, som Danmark er forpligtet til i forhold til EU's vandrammedirektiv.

Et helt centralt element i vurderingen af havmiljøets tilstand – og dermed behovet for eventuelle ændringer i presfaktorer, som eksempelvis tilførsler af kvælstof – udspringer af de løbende målinger, som indsamles under det nationale overvågningsprogram, Novana.

Spørgsmålet er imidlertid, om tilgangen i Novana med fordel kan opdateres, og om digitalisering kan benyttes til en mere retvisende vurdering af miljøtilstanden og dermed hjælpe os i den grønne omstilling.

Med regeringens udspil står Danmark over for store investeringer for at nå målene i vandrammedirektivet, som foreskriver god økologisk tilstand i alle kystvande inden 2027. For at sikre investeringerne og løbende monitere miljøforbedringer er der behov for en præcis forståelse og opgørelse over miljøtilstanden i alle Danmarks 109 marine vandområder: Det kræver gode og præcise målinger.

Miljøovervågning er gået tilbage
Med implementeringen af Danmarks første vandmiljøplan i slutningen af 1980’erne kom der for alvor gang i den marine miljømonitering i de danske farvande, og antallet af målinger toppede engang i 90’erne.

Siden 2000 er antallet af målestationer – og dermed antallet af målinger – gået tilbage, og i dag er der nok under en tredjedel af, hvad der var i 90’erne.

Anders Chr. Erichsen og Mikael Kamp Sørensen
Afdelingsleder og markedsdirektør, DHI

På det tidspunkt var det antallet af målinger, der afgjorde om overvågningen var state-of-the-art, og Danmark var et foregangsland inden for marin overvågning.

Siden 2000 er antallet af målestationer – og dermed antallet af målinger – gået tilbage, og i dag er der nok under en tredjedel af, hvad der var i 90’erne. Der er stadigvæk væsentligt flere målinger i de danske farvande, end tilfældet er mange andre steder i verden, og målinger er vigtige i arbejdet med at udvikle de modelværktøjer, der for eksempel kan bidrage til fastlæggelse af de indsatser, der sikrer den gode økologiske tilstand.

Derudover udgør målinger fundamentet for vurdering af miljøtilstanden over tid. I Danmark benyttes alene punktmålinger – for eksempel målinger som indhentes fra skib og analyseres i et laboratorie, for eksempel næringsstoffer, og som typisk har en lille måleusikkerhed, eller video/dykkerobservationer (for eksempel vegetation). Punktmålinger har imidlertid begrænset tidslig opløsning, lille arealmæssig repræsentativitet og er relativt omkostningstunge.

Hvert år udgiver Aarhus Universitet en rapport for Miljøstyrelsen om havmiljøets tilstand og udvikling, for eksempel Marine Områder 2019. Havrapporten er et vigtigt dokument i forhold til myndighedernes løbende overvågning, men rapporten kommer typisk med godt et års forsinkelse. Derfor inddrages rapporten sjældent under specifikke hændelser, som for eksempel iltsvind og algeopblomstringer eller som bidrag i den løbende kommunikation om den aktuelle miljøtilstand, som er så vigtig for at sikre god økologisk tilstand indenfor ganske få år.

Måske er det derfor, at mange miljødiskussioner ender med en masse ekspert- eller interessentudtalelser om forventede effekter af forskellige udledninger, om det så er sidste sommers udledning af spildevand i Øresund eller urea-udslippet i Lillebælt efter branden på Fredericia havn i 2016. En dråbe i havet eller en økologisk katastrofe? Men sikkert og vist er der mange holdninger og udtalelser, men ofte mangler der opdateret information til en kvantitativ vurdering.

Ingen modernisering siden 80'erne
Mens overvågningen frem til i dag hovedsageligt har bestået af traditionelle punktmålinger af vandkvalitet, er der i dag kommet en lang række af nye overvågningsmuligheder som for eksempel satellitdata, bøjedata, dronedata med mere. Disse typer af målinger har bedre rumlig og tidslig opløsning. Det er ikke nødvendigvis uproblematisk at benytte de nye målinger, men flaskemålinger indhentet med ugers mellemrum er bestemt heller ikke en ideel løsning.

Flaskemålinger udgør i dag nogle steder en lang tidsserie, og dermed repræsenterer de en yderligere værdi, men det er stadigvæk målinger hver anden uge repræsenteret ved en-to liter vand.

Dermed er miljøovervågningen reelt ikke blevet moderniseret siden midten af 80’erne – den er blevet reduceret, men ikke moderniseret. Analysemetoderne er naturligvis blevet forbedret, men de nye datametoder benyttes ikke systematisk i den løbende overvågning.

Dertil kommer matematiske modeller. Vejrudsigter er et eksempel, hvor brugen af matematiske modeller har slået 100 procent igennem. Disse modeller benyttes til at fremskrive prognoser af morgendagens vejr og bygger på avancerede matematiske sammenhænge, koblet med målinger.

Ved at integrere matematiske modeller og nye målemetoder med de traditionelle målinger kan digitaliseringen hjælpe med at øge forståelsen om havmiljøet.  

Anders Chr. Erichsen og Mikael Kamp Sørensen
Afdelingsleder og markedsdirektør, DHI

Et andet eksempel er den løbende overvågning af luftkvaliteten. Her har man siden starten af 90’erne integreret modeller og målinger med henblik på at vurdere luftkvaliteten løbende. Tilsvarende benyttes modeller i dag til fremskrivning af badevandskvalitet i Øresund og på den jyske østkyst, men ellers er det meget begrænset, hvad marine modeller benyttes til i overvågningsøjemed i dagens Danmark.

Danmark er på mange måder et foregangsland i forhold til digitaliseringen, og det er noget som vi har nydt godt af under corona-krisen, men også noget som vi kan – og bør – bygge videre på i arbejdet med at sikre en modernisering af vores marine overvågning.

Ved at integrere matematiske modeller og nye målemetoder med de traditionelle målinger kan digitaliseringen hjælpe med at øge forståelsen om havmiljøet og sikre omkostningseffektive gevinster i form af mere kvantitativ viden om hvor vi bedst udnytter, og samtidig beskytter, de marine økosystemtjenester.

Modeller koblet til målinger indgår allerede som et helt centralt element i forvaltningen af de danske marine vandområder, hvor et omfattende modeludviklingsprojekt danner det faglige fundament bag de kommende vandområdeplaner 2021-2027. Men hvor vandområdeplanerne bygger på en kobling, bør et moderniseret overvågningssystem gå skridtet videre og sigte mod en fuld og løbende integration af en række forskellige målinger og modeller.

Nye muligheder i fremtidens overvågning 
Når vi kigger fremad, tyder alt på, at der kommer flere og flere nye muligheder, som samlet set kan bidrage med en forbedring af den marine miljøovervågning: Nye sensorer (IoT), nye analyse- og prognosemuligheder (artificial intelligence og machine learning) og integration i en slags digital tvilling af den marine miljøtilstand- og udvikling.

Viden om miljøets faktiske tilstand vil give mere præcise og robuste miljøvurderinger og dermed have positive miljø- og samfundsmæssige effekter. Her spiller overvågningen en vigtig rolle

Anders Chr. Erichsen og Mikael Kamp Sørensen
Afdelingsleder og markedsdirektør, DHI

Omfavner vi de nye muligheder kan vi sikre en løbende vurdering af havmiljøets tilstand og skabe fuld transparens i sammenhæng mellem den aktuelle tilstand, udledninger og eventuelt uheld. Dermed skabes et stærkt forvaltningsværktøj, som samtidigt kan benyttes i kommunikation mellem myndigheder, interessenter og borgerne og dermed indgå i en dialog og prioritering af indsatser, som sikrer den gode miljøtilstand.

Ligesom Danmark i 1980’erne og 90’erne var foregangsland på grund af vores intensive overvågningsprogram, kan vi igen gå forrest, men nu igennem en kobling af det ’nye’ med det ’gamle’ og dermed skabe et unikt overvågningssystem, som kan hjælpe med at tage de bedste og mest afbalancerede beslutninger og dermed understøtte en bæredygtig udnyttelse af vores fælles havmiljø.

Havets ressourcer og arealer er afgørende for at kunne imødekomme den fremtidige efterspørgsel efter bæredygtige fødevarer, nødvendig infrastruktur, skibstransport og vedvarende energi – og dermed en vigtig brik i opnåelse af Danmarks klimamål. EU har ligeledes ambitiøse mål om, at den blå økonomi skal hjælpe Europa igennem corona-pandemien med en økonomi, der er stærkere, sundere og mere bæredygtig.

Også i Danmark er der et enormt potentiale for blå vækst inden for innovation, jobskabelse og økonomisk vækst.

I dag udfordres den blå vækst imidlertid af mangel på kvantitativ og dybdegående forståelse af virkningerne på havmiljøet, og dermed står job og eksport på spil. Viden om miljøets faktiske tilstand og aktuel beskrivelse af presfaktorer vil give mere præcise og robuste miljøvurderinger og dermed have direkte positive miljø- og samfundsmæssige effekter.

Her spiller overvågningen en vigtig rolle, og fremtidens overvågningssystem ligger lige om hjørnet. Teknologierne findes, men det kræver mod at satse på en helhjertet modernisering.

Tør man det, kan digitalisering af den marine overvågning blive et helt centralt element i den grønne omstilling med fuld fokus på beskyttelse og udnyttelse af vandmiljøet til gavn for os alle sammen – både samfundets behov og fremtidens havmiljø.