Effecten van veranderingen in lichtlimitatie

Toename van de zwevende stof en de troebelheid, van slib, betekent toename van de lichtlimitatie met mogelijke gevolgen voor primaire productie en de voedselketen. Afname van de zwevende stof betekent een verbetering van het lichtklimaat. Op zich is dit een gunstige evolutie, aangezien er duidelijke aanwijzingen zijn dat het lichtklimaat onnatuurlijk troebel is in de Schelde. In het huidige Schelde-ecosysteem heeft een verbetering van het lichtklimaat ook een keerzijde. Primaire productie wordt lichtgelimiteerd verondersteld. Bij een verbeterd lichtklimaat, zal de primaire productie kunnen toenemen, want de nutriëntvracht is nog steeds zeer groot. Als de toegenomen primaire productie niet kan doorstromen naar hogere niveaus, kan dit leiden tot verschuivingen in de fytoplanktonsamenstelling met gevolgen voor de ganse voedselketen. Ook zuurstofproblemen kunnen opduiken (zie toetsparameter Nutriënten). Een verandering van het lichtklimaat kan daarom niet onafhankelijk beoordeeld worden, maar moet steeds in combinatie met tal van andere factoren beschouwd worden. Een verbetering van het lichtklimaat moet wellicht gepaard gaan met een daling van de nutriëntvracht, zoniet zijn problemen niet uitgesloten. Hoe een verbetering van het lichtklimaat zich ten opzichte van een daling in nutriënten moet verhouden, vergt goede kennis van het ecosysteemfunctioneren, en een goed ecosysteemmodel. Deze kennis is nog onvoldoende voorhanden. Daarom worden trends in lichtlimitatie als verklarende parameter aangewend bij de evaluatie van de pelagiale kwaliteit, zonder de trend in

Evaluatiemethodiek Schelde-estuarium Waterkwaliteit

lichtlimitatie zelf te beoordelen of boven- en ondergrenzen af te lijnen. Het is immers cru om een verbetering van het lichtklimaat als ongewenst te beoordelen, ook al leidt dit tot schadelijke algenbloei wanneer de nutriëntvracht nog ongezond hoog is. Wanneer er een duidelijke trend is van dalende troebelheid, dienen de nutriënten deze trend te volgen. Enkel wanneer overduidelijk is dat dit op korte termijn niet haalbaar is, en bijgevolg het risico bestaat op ernstige problemen voor het ecosysteem, kan men overwegen om een verbetering van het lichtklimaat tijdelijk als ongewenst te beoordelen.

6.3.3 Rekenparameters

Metingen van de eufotische diepte en een bepaling van lichtlimitatie zijn vereist. De bepaling van de eufotische diepte gebeurt bij voorkeur via veldmetingen van de verticale extinctie-coëfficiënt. Deze methode wordt gehanteerd in de Zeeschelde. In Maris et al. (2003) worden twee methoden beschreven om de waarde van lichtextinctie coëfficiënt kd

te bepalen. De eerste methode is gebaseerd op de meting van de instraling E0 als een

functie van de diepte z. Dit wordt gemeten met een sensor. Het logaritme van E0 wordt

uitgezet tegenover z. Wanneer de instraling exponentieel afneemt met de diepte levert de grafiek een rechte lijn op met een richtingscoëfficiënt die gelijk is aan -kd. E0(0) is het

intercept waar z=0. Deze methode is vrij gemakkelijk en duidelijk, maar heeft twee belangrijke nadelen: ten eerste kan kd niet continu gemeten worden, ten tweede vergt het

een zeer stabiele E0(0) aan het wateroppervlak gedurende de opmaak van het profiel.

Een tweede methode elimineert deze twee restricties door het gebruik van meerdere sensoren aan een frame, met een bekende afstand tot elkaar z. De instraling wordt dus tegelijkertijd gemeten op twee verschillende dieptes z1 en z2 waarbij z1 = z2 + z. Deze methode kan gebruikt worden voor continue monitoring van de variatie van kd, ook als de

oppervlakte-instraling sterk fluctueert (wat vaak voorkomt in de Schelde).

Eufotische diepte wordt vervolgens bepaald wanneer kd voorhanden is met de

vergelijking:

Zeu = -1/kd * ln (0.01) 4,6/ kd

Een andere methode om de eufotische diepte te bepalen is met behulp van een Secchischijf. Deze methode werd in de Westerschelde frequent toegepast. In deze methode wordt de maximale diepte bepaald waarbij de schijf nog zichtbaar is. Vervolgens wordt deze diepte Zsecchi omgerekend met de vergelijking Zeu = 4,6 / 1,36251

* Zsecchi-1,44329.

De temporele evolutie van de kd over één getij laat altijd een opvallende correlatie zien

met de turbiditeitsdata. (Maris et al., 2010). De conversiefactor van turbiditeit is echter niet steeds dezelfde, zodat metingen van kd of secchi diepte nodig zijn. Continue

turbiditeitsdata van permanente stations kunnen met behulp van de maandelijkse puntmetingen, wel omgezet worden naar kd waarden als essentiële input voor het

ecosysteemmodel. Dit heeft immers baat bij continue informatie over het lichtklimaat. Voor de bepaling van de lichtlimitatie is Zm vereist: de mengdiepte, welke benaderd kan

worden door de gemiddelde diepte per compartiment, aangezien ervan uitgegaan wordt dat de Schelde een goed gemengd systeem is.

Seizoensgemiddelde eufotische diepte

Eufotische dieptes wordt bepaald door omrekening van de gemeten lichtextinctie- coëfficiënten (of secchi dieptes). Deze kd’s worden in het winterhalfjaar één keer per

maand, in het zomerhalfjaar twee keer per maand gemeten. Hiermee worden seizoensgemiddelde eufotische dieptes bepaald per compartiment (niveau 4). Trends worden geanalyseerd ter verklaring van onder andere patronen in primaire productie.

Flora en fauna Evaluatiemethodiek Schelde-estuarium

150

Seizoensgemiddelde lichtlimitatie

Eufotische diepte op zich zegt niks over de lichtlimitatie, welke berekend wordt door de eufotische diepte te delen door de gemiddelde diepte van een compartiment (niveau 4). Ook hier worden de trends in seizoensgemiddelde als verklarende parameter gehanteerd.

Maximale en minimale eufotische diepte per jaar

Deze dieptes zijn nodig om de fluctuaties binnen een jaar te bepalen. Hiervoor worden alle data van eufotische diepte per compartiment (niveau 4) gebruikt.

6.4 Temperatuur

6.4.1 Achtergrond

Hoewel luchttemperatuur ook belangrijk is voor bepaalde fauna en flora in het Schelde- ecosysteem, beperkt deze verklarende parameter zich tot de watertemperatuur. Het goed functioneren van het ecosysteem is vaak afhankelijk van maximale grenswaarden van temperatuur die organismen stellen voor bepaalde processen; bij te hoge temperaturen zal er bijvoorbeeld geen paai plaatsvinden bij vis. Daarnaast draait het niet alleen om de temperatuur op zich, maar ook om temperatuursveranderingen welke een reeks processen kunnen initiëren, zoals zaadkieming, algenbloei of vistrek. Temperatuur en temperatuurvereisten variëren echter in tijd en ruimte. Bij deze verklarende parameter zullen de trends bekeken worden ter verklaring van de toetsparameters. Voor temperatuur zullen echter niet enkel trends bekeken worden, maar is ook een toetsing aan bepaalde criteria mogelijk.

Temperatuurregulatie van rivieren is afhankelijk van natuurlijke en antropogene processen.

In natuurlijke waterlichamen omvat de regulatie van temperatuur uitwisseling van warmte met de omgeving (lucht, sediment, grondwater), voornamelijk van belang in stromende wateren, en instralingsenergie, voornamelijk van belang in stilstaande wateren. In Figuur 6-4 staan de belangrijkste warmteaanvoerende en -afvoerende factoren aangegeven. Verlies van warmte vindt plaats in de bovenste centimeters van het waterlichaam en is voor de meeste systemen verwaarloosbaar (Verdonschot et al., 2007). Antropogene factoren omvatten onttrekking van water, veranderingen van morfologie, lozingen van koelwater in de rivieren en “global warming” (niet puur antropogeen), waarbij de verhoging van luchttemperatuur de watertemperatuur doet en zal doen stijgen. Het aandeel van deze parameters op de watertemperatuur is niet eenvoudig te bepalen.

Evaluatiemethodiek Schelde-estuarium Waterkwaliteit Atmosferische condities Zonnestraling luchttemperatuur Windsnelheid/vochtigheid neerslag verdamping/condensatie fase verandering (smelten) Topografie Beschaduwing Oevervegetatie Geologie Aspect (stroomrichting) Breedtegraad/hoogteligging Debiet Frictie (stroombed) Watervolume Helling/watervallen Turbulentie Instroom/uitstroom Stroombed Conductie (sediment) ‘hyporheic exchange’ Input grondwater

Watertemperatuur

Figuur 6-4: Factoren die het warmteregime van de rivier beïnvloeden (naar Caissie, 2006).