Östersjöcentrums övergödningsmodell kan ge kunskap om växthusgaser

Publicerad 2024-03-26. Uppdaterad 2024-09-27.

Utsläppen av metan från Östersjön till atmosfären kan vara betydelsefulla och göra innanhavet till en nettokälla till växthusgaser. Men mätningarna av metan i Östersjöområdet är fortfarande relativt få och begränsade till vissa områden.

- Modellberäkningar kan vara viktiga verktyg för att förstå de storskaliga flödena och bidra till att minska kunskapsluckorna, säger forskaren Erik Gustafsson, Stockholms universitets Östersjöcentrum, som är huvudförfattare till en ny studie om metandynamiken i Östersjön.

Modellen Baltsem har utvecklats av bland annat forskare vid Östersjöcentrum och visat sig väl kunna reproducera näringsdynamiken i Östersjön. Modellen har bland annat använts inom Östersjösamarbetet Helcom för beräkningar av hur mycket näringstillförseln måste minska för att målet om ett innanhav opåverkat av övergödning ska kunna nås, samt i en mångfald av olika forskningsstudier.

Erik Gustafsson och hans kollegor inom CoastClim, som är ett samarbete mellan Stockholms och Helsingfors universitet, har nu utvecklat modellen till att inkludera isotoper av metan. Sammansättningen av isotoper påverkas av de processer som sker när metan bildas och bryts ned.

- Isotopsammansättningen blir därför ett slags fingeravtryck, som kan ge en vägledning om hur mycket olika processer bidrar till metandynamiken, förklarar Erik Gustafsson.

Metan läcker från sedimenten

Modellberäkningarna visar att metantillförseln till Östersjön domineras stort av metan som bildats genom nedbrytningsprocesser i syrefria sediment och sedan läcker ut till vattenmassan ovanför. Totalt från Östersjön handlar det om drygt 120 000 ton metan som bildas varje år, enligt modellberäkningen som ska betraktas som en första grov uppskattning.

- Största delen av metanet oxideras i vattnet och omvandlas till koldioxid och vatten. Omkring 16 000 ton släpps ut till atmosfären, berättar Erik Gustafsson.

Även om utsläppet till atmosfären är litet i förhållande till produktionen kan det vara betydelsefullt för klimatet, eftersom metan är en kraftfull växthusgas. Beräknat som koldioxidekvivalenter uppgår metanutsläppet till knappt 450 000 ton i ett 100-årsperspektiv eller knappt 1,3 miljoner ton i ett 20-årsperspektiv, enligt den senaste omvandlingtabellen från FN:s klimatpanel IPCC (AR6).

- Det blir allt mer akut att minska utsläppen av växthusgaser för att begränsa den globala uppvärmningen. Det är därför viktigt att ha kunskap om metanutsläppen, även från naturliga miljöer, och att försöka begränsa dem, konstaterar Erik Gustafsson.

"Hotspots" kan vara viktiga bidrag

Modellen Baltsem-CH4 inkluderar hela Östersjön, men på grund av den grova upplösningen är beräkningarna inte helt representativa för grundare områden nära kusten, förklarar Erik Gustafsson. Samtidigt är dessa områden sannolikt de viktigaste när det gäller hur mycket metan som når atmosfären.

- Utsläppen till atmosfären är förmodligen större än vad de här beräkningarna visar. I grunda kustnära områden har det uppmätts metankoncentrationer på betydligt högre nivåer än i öppna Östersjön. Det är ännu inte känt hur viktiga sådana lokala "hotspots" för metanbildning är, jämfört med de låga utsläppen från stora områden.

Studien är förmodligen den första där metanisotoper har inkluderats i en fysisk-biogeokemisk modell. Målet för forskarna inom CoastClim är nu att genomföra fler mätningar i olika typer av kustområden och sedan utveckla modellen ytterligare.

- Den här studien är ett första steg för att bedöma metanutsläppen från Östersjön, men det krävs fler studier från kustnära områden för att få en mer heltäckande bild, säger Erik Gustafsson.

Text: Lisa Bergqvist

Uppdatering 2024-09-27:

Artikeln publicerades i sin slutgiltiga form i tidskriften Geoscientific Model Development den 25 september 2024. Enligt beräkningar som gjorts för de centrala delarna av Östersjön (Egentliga Östersjön) läcker årligen cirka 66 000 ton metan ut från sedimenten till vattenkolumnen i det området. Merparten oxideras i vattnet, medan omkring 5 500 ton släpps ut till atmosfären. Omräknat till koldioxidekvivalenter motsvarar metanutsläppet från Egentliga Östersjön omkring 150 000 ton i ett 100-årsperspektiv, eller knappt 450 000 ton i ett 20-årsperspektiv.

Läs publikationen i Geoscientific Model Development:

Methane dynamics in the Baltic Sea: investigating concentration, flux and isotopic composition patterns using the coupled physical-biogeochemical model BALTSEM-CH4 v1.0