Rapport från SMHIs utsjöexpedition med R/V Aranda

Martin Hansson Sveriges Meteorologiska och Hydrologiska Institut Oceanografiska Laboratoriet 214-2-12 Dnr: S/Gbg-214-16 Rapport från SMHIs utsjöexpedition med R/V Aranda Expeditionens varaktighet: 214-2-3-214-2-12 Undersökningsområde: Skagerrak, Kattegatt och egentliga Östersjön Uppdragsgivare: SMHI samt Havs- och vattenmyndigheten SAMMANFATTNING Under expeditionen, som ingick i det svenska havsövervakningsprogrammet, besöktes Skagerrak, Kattegatt och egentliga Östersjön. I Kattegatt genomfördes kartering av näringsämnen. Denna expedition var den första ombord på det finska forskningsfartyget Aranda, vilket under 214 kommer att chartras av SMHI. Denna rapport är baserad på preliminära, endast delvis kvalitetskontrollerade data. I både Skagerrak och Kattegatt var salthalten i ytvattnet mycket lägre än normalt, vilket tyder på stor inverkan av utflödande Östersjövatten. Karteringen av näringsämnen i Kattegatt visade på små variationer och överlag normala förhållanden. I egentliga Östersjön var halterna av fosfat och silikat högre än normalt i västra Gotlandsbassängen. Syreförhållandena i Hanöbukten och Bornholmsbassängen hade åter försämrats och akut syrebrist förekom i bottenvattnet. I västra, östra och norra Gotlandsbassängen sågs ingen förbättring av syresituationen. Helt syrefria förhållanden, återfanns från 9-1 meter djup och akut syrebrist från 7-9 meters djup. Planktonaktiviteten var låg i alla undersökta områden. Nästa ordinarie expedition är planerad till vecka 9-1. Då kommer egentliga Östersjön, Skagerrak och Kattegatt att besökas. I egentliga Östersjön kommer kartering av näringsämnen att genomföras. Address: Sven Källfelts Gata 1 Nya Varvet 426 71 Västra Frölunda Telefon: 11-49 8 E-post: Shark@smhi.se WWW: http://www.smhi.se/

PRELIMINÄRA RESULTAT Expeditionen, vilken är den första med det finska forskningsfartyget Aranda, startade i Helsingfors den 2:e februari och avslutades i Nynäshamn den 12:e februari. Ett uppehåll gjordes i Göteborg för att ta ombord kompletterande utrustning och för pressvisning av fartyget samt SMHIs verksamhet ombord. Under expeditionen första del, från Helsingfors till Göteborg var vindarna svaga till måttliga. Efter uppehållet i Göteborg ökade vinden till frisk. Åter i Östersjön var vindarna igen svaga till måttliga. Vindriktningen var i huvudsak mellan sydost och sydväst. Lufttemperaturen varierade mellan -1 och 4 C. Under expeditionen genomfördes vinterkartering av näringsämnen i Kattegatt och Öresund, där 17 stationer provtogs. Totalt under hela expeditionen besöktes ett 4-tal provtagningsstationer. I samband med provtagning genomfördes även mätningar av löst oorganiskt kol (DIC) samt jämförande analys av tre metoder att mäta ph (med ph-elektrod, med spektrofotometer och med flurometer). Data från dessa undersökningar kommer ligga till grund för hur ph kommer analyseras i framtiden inom den svenska havsövervakningen. Skagerrak Temperaturen i ytlagret var lägre än normalt för årstiden och varierade mellan 1,2-2,1 C. Salthalten var mycket lägre än normalt och varierade från 19,4 psu närmast kusten till omkring 21,2 psu i centrala Skagerrak, vilket tyder på stor inverkan av utflödande Östersjövatten. Både termoklin och haloklin var välutvecklade och återfanns på djup mellan 1-2 meter. Närsalthalterna i ytvattnet hade generellt ökat sedan förra provtagningen i december och halterna av fosfat och summan nitrit+nitrat uppvisade koncentrationer typiska för årstiden. I centrala Skagerrak var silikathalten mycket höga, dubbelt normal koncentration. Fosfathalterna låg omkring,3 -,6 µmol/l, summan nitrit + nitrat mellan,96-6,44 µmol/l medan koncentrationerna av silikat varierade från 1,3-11,2 µmol/l. Planktonaktiviteten var låg i hela området vilket kunde konstateras från CTD-baserade fluorescensmätningar samt låg syremättnad i ytlagret. Kattegatt och Öresund Ytvattentemperaturen var något lägre än normalt och varierande mellan 1,8-3, C, lägst i det utflödande Östersjövattnet från Öresund och Bälten, högst i de norra delarna. Salthalten i Kattegatts ytvatten var, precis som i Skagerrak, lägre än normalt, 16,1-22,1 psu. Termoklinen och haloklin sammanföll på djup mellan 1-2 meter. Karteringen av näringsämnen i Kattegatt visade att halterna av fosfat i ytvattnet var normala för årstiden och uppvisade små variationer omkring,4 -,6 µmol/l. Halterna av nitrit + nitrat var också normala och varierade mellan,3-7, µmol/l. Högst i norr och längs den danska kusten, lägst i de östra delarna. Silikathalten uppvisade små variationer omkring 1,6-11,7 µmol/l, vilket är normalt. Syreförhållandena i djupvattnet var goda, det lägsta värdet uppmättes vid Kullen i södra delen av Kattegatt,,92 ml/l. Viss planktonaktivitet noterades i ytlagret.

Egentliga Östersjön Ytvattentemperaturen var normal för årstiden och varierade mellan 2,2-3, C. Salthalten i ytlagret var något förhöjd i Hanöbukten och i Bornholmsbassängen ca 7,7-8, psu, medan den i östra Gotlandsbassängen var något under det normala, 6,9-7,2 psu. I egentliga Östersjön var ytlagret välblandat, termoklin och haloklin sammanföll och återfanns på omkring 7 meters djup i norra, västra och östra Gotlandsbassängen, på meters djup i Bornholmsbassängen och på 3-4 meters djup i Arkonabassängen. Halterna av fosfat var högre än normalt,,74 -,8 µmol/l, i västra Gotlandsbassängen. I övriga områden var halterna normala för årstiden och varierade mellan,6 -,78 µmol/l. Även halterna av silikat var förhöjda i västra Gotlandsbassängen, 1,4-1,8 µmol/l. Normala halter uppmättes i övriga områden, 1,2-13, µmol/l, förutom i Hanöbukten där halterna var lägre än normalt, 1,4 µmol/l. Halten av nitrit+nitrat var generellt något lägre än normalt i alla områden, förutom i Arkona där halterna var normala. Summan av nitrit+nitrat varierade mellan 2,62-3,61 µmol/l. Sedan december 213 och under inledningen av 214 har inga större inflöden till Östersjön ägt rum. De små inflöden som dock inträffat har medfört goda syreförhållanden i Arkonabassängens bottenvatten. I Bornholmsbassängen och Hanöbukten, där inflöden under hösten 213 hade förbättrat syresituationen, hade nu syresituationen återigen försämrat och halterna låg under gränsen för akut syrebrist(< 2 ml/l). Vid BCSIII-1, däremot, var de positiva effekterna av höstens inflöden fortsatt synliga och syrgashalten i bottenvattnet låg strax över 2 ml/l. I västra, östra och norra Gotlandsbassängen sågs ingen förbättring av syresituationen. Helt syrefria förhållanden återfanns från 9-1 meters djup och akut syrebrist från 7-9 meters djup. Planktonaktivitet, baserat på fluorescensmätningar och siktdjup, var låg i hela det undersökta området. DELTAGARE Namn Från Martin Hansson Expeditionsledare SMHI Juha Flinkman Expeditionsledare Finnish Environment Institute (SYKE) Anna-Kerstin Thell SMHI Johan Håkansson SMHI Kristin Andreasson SMHI Sari Sipilä SMHI Arne Svensson SMHI Silvie Lainela SMHI / Tartu Universitet, Estland Jan-Erik Bruun Finnish Environment Institute (SYKE) Tuomo Roine Finnish Meteorological Institute (FMI) BILAGOR - Färdkarta - Tabell över stationer, antal parametrar och provtagningsdjup - Karta över syrehalter i bottenvattnet - Profilplottar för vissa basstationer - Månadsmedelvärdesplottar för vissa basstationer

SMHI ***** Hydrographic Ship: 1-Aranda ****** Date: 214-2-17 Ocean enh ***** series Year: 214 ****** Time: 12:31 Ser Stat P Station----------------- Lat----- Lon----- Date Time Bottom Secchi Wind Air Air WCSI C PPCPZZT No T S P O H P T N N N T A S H L P P T C no code r yyyymmdd hhmm depth depth di ve temp pres elec t Hrhhoor de e a h x 2 o o o o h o l i u i O O O o o utc m m C hpa aoae d Cilyooa m l y S 4 t 2 3 4 t k O m g N C C m j tu motpbw p i g P P N N N N a 3 u n m hd PrP l n l s i 62 BPNX3BAS BY29 N83 E219 21424 11 163 999 x --x---- 16 x x - x x x x x x x x - x - - - - - x 63 BPNX37BAS BY31 LANDSORTSDJ N83 E1814 21424 8 443 1 14 1 1. 117 284 x -xxxx-- 23 x x x x x x x x x x x x x - - - - - x 64 BPWX38BAS BY32 NORRKÖPINGSDJ N81 E179 21424 161 17 17 7 2. 113 113 x --x---- 16 x x - x x x x x x x x - x - - - - - - 6 BPWX4BAS BY38 KARLSÖDJ N77 E174 21424 23 11 18 2.2 112 999 x --x---- 14 x x - x x x x x x x x - x - - - - - x 66 BPWK1BAS REF M1V1 N622.2 E1612.1 2142 84 21. 36 4-1. 18 482 x -xxxx-- x x x x - x x x x x x - x - - - - - - 67 BPSHBAS HANÖBUKTEN N37 E142 2142 162 8 12 6 1.9 12 133 x --x---- 11 x x x x - x x x x x x x x - - - - - x 68 BPSA2BAS BY1 N E1318 2142 232 46 16 1.9 1 999 x --x---- 8 x x x x - x x x x x x - x - - - - - x 69 SOCX44BAS ÖRESUND-4 N38.8 E127.3 21426 4 14 18 1.8 999 999 x --x---- 4 x x - x - x x x x x x - x - - - - - - 7 SOCX39BAS W LANDSKRONA N2. E124. 21426 71 44 1 6 1.6 999 283 x --x---- 9 x x - x - x x x x x x - x - - - - - - 71 KAEX33BAS KULLEN N614 E1222.2 21426 12 2 9. 18 9 3. 999 283 x --x---- 6 x x - x - x x x x x x - x - - - - - - 72 KAEL63BAS LAHOLM-3 (YG) N633.3 E1234 21426 1248 23 1 17 9 3.2 999 273 x --x---- x x - x - x x x x x x - x - - - - - - 73 KAEX3BAS ST MIDDELGRUND N634 E1213 21426 1424 1 8. 19 8 3.8 999 274 x --x---- 9 x x - x - x x x x x x - x - - - - - - 74 KAEX29BAS ANHOLT E N64. E127. 21426 14 4 18 1 3. 999 999 x -xxxx-- 1 x x x x x x x x x x x x x - - - - - x 7 KANXBAS N14 FALKENBERG N66.4 E1212.7 21426 191 32 19 1 3.3 999 999 x -xxxx-- 7 x x x x - x x x x x x x x - - - - - x 76 KANX26BAS L:A MIDDELGRUND N67. E114. 21426 222 1 19 9 3. 998 999 x --x---- 14 x x - x - x x x x x x - x - - - - - - 77 KANX2BAS FLADEN N711. E114 21427 24 7 16 8 2.6 997 999 x --x---- 11 x x - x - x x x x x x - x - - - - - - 78 SKEX23BAS P2 N72 E1118 21428 83 91 8 21 1 2.8 989 134 x --x---- 1 x x - x - x x x x x x - x - - - - - - 79 FIBG27BAS SLÄGGÖ N81. E1126. 21428 12 6 9 18 9 3.2 989 142 x --xxx-- 9 x x - x - x x x x x x - x - - - - - - 8 SKEX14BAS Å13 N82.2 E112 21428 1446 116 1 14 2.6 986 284 x --x---- 11 x x - x - x x x x x x - x - - - - - x 81 SKEX1BAS Å14 N819 E16. 21428 166 112 1 13 2.3 98 999 x ------- 11 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 82 SKEX16BAS Å1 N817.7 E11 21428 177 136 16 14 2.4 98 999 x --x---- 12 - x - x - x x x x x x - x - - - - - x 83 SKEX17BAS Å16 N816 E143. 21428 1831 24 16 14 2. 984 999 x ------- 13 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 84 SKEX18BAS Å17 N816. E13.8 21428 1949 342 17 13 2.8 983 999 x --x---- 14 - x x x - x x x x x x x x - - - - - x 8 KANX2BAS SW VINGA GF4 N733 E1131. 21429 24 82 17 11 2.6 984 999 x --x---- 12 x x - x - x x x x x x - x - - - - - - 86 KANX4BAS GF6 N732 E1119. 21429 41 46 17 11 2.9 984 999 x --x---- 8 x x - x - x x x x x x - x - - - - - - 87 KANX6BAS GF8 N727.9 E14 21429 626 41 17 9 2.6 983 284 x --x---- 8 x x - x - x x x x x x - x - - - - - - 88 KANX7BAS GF9 N726 E142. 21429 8 28 4. 18 9 3.3 983 134 x --x---- 6 x x - x - x x x x x x - x - - - - - - 89 KANX9BAS LÄSÖ RÄNNA N717.6 E144. 21429 16 46 17 12 2.9 984 683 x --x---- 9 x x - x - x x x x x x - x - - - - - x 9 KAWA11BAS 49 ÅLBORG BUGT N61.4 E147. 21429 132 1 8 18 11 4.1 98 283 x --x---- 4 x x - x - x x x x x x - x - - - - - - 91 KAWX14BAS 92 KATTEGAT SW N67.9 E119.6 21429 184 47 18 17 3. 987 999 x --x---- 8 x x - x - x x x x x x - x - - - - - x 92 SOCX41BAS ÖRESUND-7 N46.2 E1247.8 21421 14 19 19 8 3.7 994 999 x --x---- x x - x - x x x x x x - x - - - - - x 93 BPSA3BAS BY2 ARKONA N E14 21421 11 47 2 7 2.7 1 113 x --xxx-- 8 x x - x - x x x x x x - x - - - - - x 94 BPSB6BAS BY4 CHRISTIANSÖ N23 E12 21421 168 93 17 3. 12 273 x -xx---- 13 x x x x x x x x x x x x x - - - - - - 9 BPSB7BAS BY BORNHOLMSDJ N1 E19 21421 192 9 14 4 3.3 13 999 x --xxx-- 12 x x x x - x x x x x x - x - - - - - - 96 BPSE9BAS BY7 STOLPE RÄNNA N13 E174 214211 1 91 14 3. 14 999 x ------- 12 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 97 BPSE11BAS BCS III-1 N33.3 E1824 214211 3 9 11 9 2.7 13 999 x --x---- 12 x x - x - x x x x x x - x - - - - - x 98 BPEX13BAS BY1 N638 E193 214211 13 149 12. 13 1 2.3 1 284 x -xx---- 1 x x x x x x x x x x x x x - - - - - x 99 BPEX21BAS BY1 GOTLANDSDJ N72 E23 214211 191 238 13 1 1.2 998 799 x --xx--- 18 x x x x x x x x x x x x x - - - - - x 1 BPEX21EXT BY1 GOTLANDSDJ N72 E23 214211 23 238 13 1 1.2 998 799 x ------- x x - x x x x x x x x - x - - - - - - 11 BPEX26BAS BY2 FÅRÖDJ N8 E193 214212 4 197 22 6 2.4 997 999 x --x---- 17 x x - x x x x x x x x - x - - - - - -

Bottom water oxygen concentration (ml/l) Country: Sweden Ship : Aranda Date : 21424-214212 Series : 62-11.98 6.27.83.77 6.7.88 6.1.96 6.1 6.17.91 8.27 6.19 6.4 6.13 6.13 6.3 9.32.92 6.17.86.89.72.81 1.16 1.36 8.73 7.63

Bottom water oxygen concentration (ml/l) Country: Sweden Ship : Aranda Date : 21424-214212 Series : 62-11 H2S H2S H2S H2S H2S H2S H2S 9 6.4 6.13 6.13 6.3 H2S.92 9.32.86.89.72.81 2.17 1.16 1.36 8.73 7.63

STATION BY2 SURFACE WATER Mean 1996-21 Annual Cycles St.Dev. 214 2 2 1 1-2, 1, 1,, Temperature o C Salinity psu 7, 7, 6, 6, 1 2 3 4 6 7 8 9 1 11 12 1 2 3 4 6 7 8 9 1 11 12 8, PO 4 µmol/l DIN µmol/l 2 1 1, 1 2 3 4 6 7 8 9 1 11 12 1 2 3 4 6 7 8 9 1 11 12 3 2 2 1 1 1 8 6 4 2-2 -4-6 -8 SiO 3 µmol/l 1 2 3 4 6 7 8 9 1 11 12 1 12 1 OXYGEN IN BOTTOM WATER (depth >17m) ml/l ml/l 7 1 8 6 4 2-2 -4-6 -8 saturation % 1 2 3 4 6 7 8 9 1 11 12 1 2 3 4 6 7 8 9 1 11 12 Month 198 199 199 2 2 21 21 Year

STATION BCS III-1 SURFACE WATER Mean 1996-21 Annual Cycles St.Dev. 214 2 2 1 1-2, 1, 1,, Temperature o C Salinity psu 8 6 4 2 1 2 3 4 6 7 8 9 1 11 12 1 2 3 4 6 7 8 9 1 11 12 1 PO 4 µmol/l DIN µmol/l 2 1 1, 1 2 3 4 6 7 8 9 1 11 12 1 2 3 4 6 7 8 9 1 11 12 3 2 2 1 1 1 8 6 4 2-2 SiO 3 µmol/l 12 1 7 1 2 3 4 6 7 8 9 1 11 12 1 2 3 4 6 7 8 9 1 11 12 OXYGEN IN BOTTOM WATER (depth > 8m) ml/l ml/l 1 2 3 4 6 7 8 9 1 11 12 Month 1 8 6 4 2-2 saturation % 198 199 199 2 2 21 21 Year

STATION BY SURFACE WATER Mean 1996-21 Annual Cycles St.Dev. 214 2 2 1 1-2, 1, 1,, Temperature o C Salinity psu 8 6 4 2 1 2 3 4 6 7 8 9 1 11 12 1 2 3 4 6 7 8 9 1 11 12 1 PO 4 µmol/l DIN µmol/l 2 1 1, 1 2 3 4 6 7 8 9 1 11 12 1 2 3 4 6 7 8 9 1 11 12 3 SiO 3 µmol/l 1 saturation % 2 2 1 12 1 1 1 2 3 4 6 7 8 9 1 11 12 7 1 2 3 4 6 7 8 9 1 11 12 1 8 6 4 2-2 -4 OXYGEN IN BOTTOM WATER (depth >8m) ml/l ml/l 1 2 3 4 6 7 8 9 1 11 12 Month 1 8 6 4 2-2 -4 198 199 199 2 2 21 21 Year

STATION BY4 SURFACE WATER Mean 1996-21 Annual Cycles St.Dev. 214 2 2 1 1-2, 1, 1,, Temperature o C Salinity psu 8 6 4 2 1 2 3 4 6 7 8 9 1 11 12 1 2 3 4 6 7 8 9 1 11 12 1 PO 4 µmol/l DIN µmol/l 2 1 1, 1 2 3 4 6 7 8 9 1 11 12 1 2 3 4 6 7 8 9 1 11 12 3 SiO 3 µmol/l 1 saturation % 2 2 1 12 1 1 1 2 3 4 6 7 8 9 1 11 12 7 1 2 3 4 6 7 8 9 1 11 12 1 8 6 4 2-2 -4 OXYGEN IN BOTTOM WATER (depth >8m) ml/l ml/l 1 2 3 4 6 7 8 9 1 11 12 Month 1 8 6 4 2-2 -4 198 199 199 2 2 21 21 Year

WESTERN BALTIC 214-2-4 BY32 BY38 - - - Depth (m) -1-1 -1-1 -1-1 -2-2 -2 1 1 2 2 1 1 2-1 Temperature ( O C) Salinity (psu) (ml/l) - - - Depth (m) -1-1 -1-1 -1-1 -2-2 -2 1 1 2 2 4 6 8 2 4 6 8 (N +NO 3 )-N (µmol/l) PO 4 -P (µmol/l) SiO 3 -Si (µmol/l) NH 4 -N (µmol/l)

SOUTHERN BALTIC 214-2-/1 BY BY4 BY2 BY1-2 -2-2 Depth (m) -4-6 -4-6 -4-6 -8-8 -8-1 -1 1 1 2 2 1 2 3 Temperature ( O C) Salinity (psu) -1-1 (ml/l) -2-2 -2 Depth (m) -4-6 -4-6 -4-6 -8-8 -8-1 -1-1 1 1 2 2 4 6 8 1 2 4 6 8 (N +NO 3 )-N (µmol/l) PO 4 -P (µmol/l) SiO 3 -Si (µmol/l) NH4-N [µmol/l)

EASTERN BALTIC 214-2-11/12 BY2 BY1 BY1 BCS III-1 - - - Depth (m) -1-1 -1-1 -1-1 -2-2 -2-2 -2-2 1 1 2 2 1 1 2 Temperature ( O C) Salinity (psu) - 1 (ml/l) - - - Depth (m) -1-1 -1-1 -1-1 -2-2 -2-2 -2-2 1 2 3 4 2 4 6 8 4 8 12 (N +NO 3 )-N (µmol/l) PO 4 -P (µmol/l) SiO 3 -Si (µmol/l) NH 4 -N (µmol/l)

STATION Å17 SURFACE WATER Mean 1996-21 Annual Cycles St.Dev. 214 2 2 1 1-2, 1, 1,, Temperature o C Salinity psu 3 2 2 1 1 1 2 3 4 6 7 8 9 1 11 12 1 2 3 4 6 7 8 9 1 11 12 3 PO 4 µmol/l DIN µmol/l 2 1 1, 1 2 3 4 6 7 8 9 1 11 12 1 2 3 4 6 7 8 9 1 11 12 2 SiO 3 µmol/l 1 saturation % 1 12 1 1 7 1 8 6 4 2 1 2 3 4 6 7 8 9 1 11 12 1 2 3 4 6 7 8 9 1 11 12 OXYGEN IN BOTTOM WATER (depth = 3m) ml/l 1 8 6 4 2 ml/l 1 2 3 4 6 7 8 9 1 11 12 Month 198 199 199 2 2 21 21 Year

SKAGERRAK Coast 214-2-8 P2 Släggö -2-2 -2 Depth (m) -4-6 -4-6 -4-6 -8-8 -8-1 -1-1 1 1 2 2 1 2 3 1 Temperature ( C) Salinity (psu) (ml/l) -2-2 -2 Depth (m) -4-4 -4-6 -6-6 -8-8 -8-1 -1-1 1 1 2 1 2 1 2 (N +NO 3 )-N (µmol/l) PO 4 -P (µmol/l) SiO 3 -Si (µmol/l) NH 4 -N (µmol/l)