Förhållandena i Östersjön är på många sätt unika. Det är ett innanhav med litet tidvatten, låg salthalt, stark skiktning och stora områden med syrebrist, vilket formar ekosystemen. Dessutom är de norra delarnas säsongsbundna isläggning något som skapar ett speciellt djur- och växtliv. Östersjön är också starkt påverkad av alla vattendrag som rinner ut i havet. Avrinningsområdet är mer än fyra gånger större än dess yta och bebos av cirka 85 miljoner människor. Den framtida utvecklingen för Östersjöns ekosystem kommer att bero på olika miljöfaktorer tillsammans med klimatförändringen till följd av samhällets utveckling.
Olika vattenskikt
Cirkulationen i Östersjön beror dels på vattenutbytet med Västerhavet, som sker via förträngningar och trösklar vid de danska sunden, och dels på inflödet av färskvatten från landområdena. Vattenmassorna i Östersjön är indelade i bassänger som avgränsas av höga trösklar som sticker upp från havsbotten.
Eftersom saltare vatten är tyngre än sötare vatten är det salt vatten från Nordsjön som i första hand kan tränga ner i de största djupen av den varierande bottentopografin. Stora inflöden av färskt vatten från älvarna i norra delarna av Östersjön skapar ett övre skikt av lättare vatten med lägre salthalt. Lagret påverkas av vindarna och bildar ett välblandat övre lager medan de djupare delarna av Östersjön förblir skiktade.
Lagren skiljs åt av en skarp horisontell gräns, ett så kallat språngskikt, där förändringen i salthalt är så stor att omblandningen som skapas av vinden inte räcker till för att bryta upp skiktet. Syre från havsytan blandas normalt sett bara in i det övre lagret. På sommaren bildas dessutom ytterligare ett språngskikt som uppkommer på grund av stora skillnader i temperatur.
Syretillförsel vid saltvatteninflöden
Syretillförseln till det undre lagret kan endast ske via ett stort inflöde av saltvatten från de danska sunden. Detta vatten kan vara syrerikt tack vare kontakt med havsytan i det grunda området vid Danmark. Dessa inflöden sker slumpmässigt med ett till flera års intervaller. De förekommer vanligast mellan november och januari men kan också ske under höst eller vår.
Stora saltvatteninflöden, kallade ”Major Baltic Inflows”, föregås av ihållande östliga vindar under flera veckor som sänker vattennivån i Östersjön, följt av kraftiga västliga vindar med samma varaktighet som pressar in vatten från Kattegatt genom Öresund.
Den storskaliga atmosfäriska cirkulationen är viktig
Vindförhållandena påverkas av den storskaliga atmosfäriska cirkulationen. Detsamma gäller för färskvatteninflödet eftersom en stor förändring av lufttrycket över Nordatlanten ger starka västvindar som transporterar fukt som blir till nederbörd och avrinning i Östersjöområdet.
Klimatstudier tyder på att den storskaliga regionala cirkulationen påverkas av den globala uppvärmningen. För att kunna beräkna hur dessa förändringar i sin tur påverkar Östersjön måste vi förstå de processer som styr flöden och tillstånd. Det är därför viktigt att studera de förändringar som observerats under lång tid och försöka beskriva dem i modeller. På så sätt kan man få en generell kunskap som kan utnyttjas även i framtidsscenarier.
Naturliga variationer
Östersjön präglas av naturliga klimatvariationer på längre tidsskalor. Den nordatlantiska oscillationen, NAO, är en naturlig svängning i atmosfären över nordatlanten som har stora effekter på klimatet i regionen. Östersjön kommer även i framtiden att präglas av denna, men klimatets förändring kan på sikt påverka hur variationen ser ut och hur snabbt den sker.
Den naturliga variationen, särskilt för tidsskalor över många årtionden, är större än vad som tidigare bedömts, vilket gör det svårare att både upptäcka nutida förändringar i klimatet och göra prognoser för framtiden.
Växt- och djurlivet påverkas
Vi vet att förhållandena i Östersjön som till exempel havsis, vattenstånd, syre- och salthalt förändras i ett varmare klimat. Men det finns idag ingen tillförlitlig kunskap om hur detta påverkar hela ekosystemet. Nu pågår forskning om hur näringskedjorna i Östersjön kan komma att påverkas av klimatförändringarna. Vilka fiskarter kommer att finnas i framtiden och hur kommer algblomning och utbredningen av de syrefria bottnarna att påverkas av ett varmare klimat?
Fisken påverkas av direkta faktorer som förändrad temperatur och salthalt, men även indirekt av tillgång till föda och rovdjur. Ett varmare klimat kan innebära förändringar i näringskedjorna och att hela artbestånd försvinner.
Främmande arter som normalt inte hör hemma i ett ekosystem, så kallade invasiva arter, har etablerat sig i Östersjön under de senaste decennierna. De har bredare toleransintervall än inhemska arter, vilket gör dem mycket konkurrenskraftiga i förhållanden med varmare vatten och förändrad salthalt. Vissa invasiva arter har potential att konkurrera ut inhemska arter, vilket kan påverka hela näringsvävens struktur och funktion. Klimatförändringen antas gynna invasiva arter, men det är svårt att förutse framtida effekter och vilka arter som kan komma.
Forskningsrapport sammanfattar effekter för Östersjön
Fler än 100 forskare från 12 länder skrev år 2022 i nätverket Baltic Earth flera rapporter som sammanställer kunskapen om klimatförändringar och dess effekter för Östersjöregionen. Flera hundra publikationer från olika ämnesområden som meteorologi, hydrologi, oceanografi, biologi och biogeokemi bedömdes och sammanfattades.
SMHI var en av aktörerna i denna utvärdering som sammanställer kunskap om historiskt, nuvarande och beräknat framtida klimat. I rapporterna presenteras hur utvecklingen kan komma att bli när det gäller klimatförändringens effekter för marin miljö, färskvattentillgång och ekosystem på land. Scenarier för det framtida klimatet i Östersjöområdet innehåller betydande osäkerheter, främst beroende på hur stora utsläppen av växthusgaser kommer att bli.
Havet kommer bli varmare
I framtiden kommer, enligt Baltic Earth-rapporterna, de största förändringarna av temperaturen i havet ske under sommaren. Uppvärmningen blir störst i de norra delarna eftersom havsisen kommer smälta tidigare på säsongen. Om utsläppen fortsätter öka skulle yttemperaturen i medeltal för hela Östersjön kunna bli mer än 3 grader varmare vid 2100, medan en kraftig begränsning av utsläppen skulle kunna hålla nere ökningen till drygt 1 grad. Ökningen kommer oavsett utsläppscenario bli större än det globala medlet. På grund av ytvattnets uppvärmning riskerar även temperatursprångskiktet under sommaren att bli kraftigare.
Rapporten pekar på att salthalten i havet kan komma att förändras, vilket har stor påverkan på djur- och växtliv i Östersjön. Men det råder osäkerhet kring hur salthalten kommer utvecklas. Den är beroende av avrinning från floder och älvar, hur mycket havsnivån ökar i Västerhavet och hur vindarna över Östersjöregionen utvecklas. Även en trolig ökning av nederbörden kommer spela roll. Effekten på salthalten av en ökande havsnivå kompenseras delvis av ökad tillförsel av färskvatten, men det råder stor osäkerhet kring hur vindmönstren kommer förändras. Detta får till följd att även förändringen av salthalten blir svårbedömd.
Framtida påverkan på ekosystemen
Östersjöns ekosystems öde kommer bero på olika miljöfaktorer och på samhällets utveckling. Sedan länge pågår arbete i länderna runt Östersjön för att minska tillflödet av näringsämnen till havet. Klimatförändringarna kommer troligen att fördröja effekterna av detta arbete. Det finns studier som indikerar att minskning av näringsämnen kommer att ha en starkare påverkan på Östersjöns ekosystem än klimatförändringar.
För både växt- och djurplankton kommer en förlängning av växtsäsongen, orsakad av uppvärmningen, att ha stor inverkan. Men övriga klimateffekter varierar mellan olika arter och områden. Om salthalten minskar kan marina arter som blåstång, ålgräs och blåmussla minska. Detta kommer i sin tur att drabba ryggradslösa djur och fiskar som är beroende av stora algbälten. När det gäller fisk förväntas den fortsatta syrebristen hålla torskbestånden låga medan den ökande temperaturen skulle kunna gynna skarpsill och vissa kustfiskar.
För de marina däggdjuren väntas effekten av minskande havsis drabba både gråsäl och vikare negativt. Stora förändringar i funktion och struktur för den marina näringsväven kan förväntas eftersom fördelning och förekomst av arter kommer ändras med varmare hav. Men konsekvenserna är svåra att förutspå eftersom forskningen inom detta område fortfarande är otillräcklig.
Sammanfattningsvis finns det fortfarande flera betydande kunskapsluckor i vår förståelse av effekterna klimatförändringar har på Östersjöns ekosystem. För att kunna fylla dessa luckor är det viktigt att både öka förståelsen kring de miljömässiga och meteorologiska drivkrafterna, men även att utveckla ekosystemmodeller och fortsätta långsiktiga ekologiska studier.