Eesti teadlane selgitab: millest tekivad Läänemere «surnud tsoonid»? (3)

Et mõista «surnud tsoonide» levikut ja teket, tuleb kõigepealt mõista elutegevuseks hädavajaliku hapniku tekkimise ja leviku protsesse merekeskkonnas. Vees lahustunud hapniku sisaldus meres sõltub selle tootmisest fotosünteesi käigus, tarbimisest elusorganismide poolt ja füüsikaliste protsesside tingitud juurde- või ärakandest.

Kui vaadelda merealasid, mis on sügavamad kui valgusküllane pinnakiht (sügavamad kui 15–20 m), siis seal põhjalähedases veekihis hapnikku juurde ei toodeta ja ainsaks hapniku allikaks on transport vee liikumisega või ülalt alla segunemisega. Allpool valgusküllast veekihti on peamisteks bioloogilisteks protsessideks orgaanilise aine lagundamine bakterite poolt ja hingamine, mis ainult tarbivad hapnikku. Kui orgaanilist ainet settib mere põhja väga palju ja tarbimine ületab hapniku juurdekande, siis tekibki põhjalähedases veekihis hapnikuvaegus.

Läänemeres on väga erineva sügavusega merealasid, kus on ka väga erinevad hapnikutingimuste muutused ajas. Näiteks kõige sügavamatel merealadel esineb magedama pinnakihi vee ja soolasema süvakihi vee vahel peaaegu alati soolsuse hüppekiht (sügavusel 60–80 m), mis takistab hapniku vertikaalset segunemist põhjalähedasesse veekihti. Taoliste merealade põhjalähedase veekihi hapnikutingimused võivad paraneda tänu hoovustele, mis sinna hapnikurikast vett juurde toovad.

Näiteks Läänemere avaosa süvikute hapnikusisaldus sõltub soolase ja hapnikurikka Põhjamere vee sissevooludest, kusjuures sissevoolav vesi peab olema suure tihedusega ehk piisavalt soolane, et vajuda süvikute põhjalähedastesse veekihtidesse.

Merealadel sügavusega 20–60 meetrit pidev soolsuse hüppekiht puudub ja segunemine pinnakihi ning põhjalähedase kihi vahel on takistatud tavaliselt ainult suvekuudel, kui soojema pinnakihi ja külmema pinna-aluse veekihi vahel umbes 10–20 m sügavusel tekib temperatuuri hüppekiht. Sügisel-talvel seguneb sellise mereala veesammas läbi pinnast põhjani ja hapnikuvaegus, mis võis tekkida hilissuvel, kui hapnikku juurde ei kantud, kuigi seda pidevalt tarbiti, taandub.

Taolist hooajalist hapnikuvaegust on Läänemere madalates lahtedes aeg-ajalt esinenud, kui näiteks augustis-septembris on pikemat aega püsinud suhteliselt tuulevaiksed ja soojad ilmad. Arvatakse, et 20. sajandi teisel poolel on hapnikuvaeguse tekke tõenäosus rannikumeres toitainete koormuse ja sellest tingitud Läänemere eutrofeerumise tõttu oluliselt suurenenud.

Postimehe artiklis refereeritud uuring tehti veevahetuse mõttes suhteliselt suletud merealal, mille sügavus on tänapäeval ligikaudu 23 m. Uuringu autorid jõudsid järeldusele, et hapnikuvaegus on 20. sajandi jooksul rannikumeres muutunud üha sagedasemaks, kuid nad ei ole käsitlenud «surnud alade» levikut Läänemeres. Tegu on madala merealaga, kus hapnikutingimused saavad halveneda ainult hooajaliselt, st kui hapnikuvaegus seal tekib, ei ole see klassikaline «surnud ala», nagu esineb pidevalt Mustas meres ja viimasel ajal peaaegu pidevalt ka Läänemere süvikutes.

Väga huvitav on autorite avastus, et hooajalise hapnikuvaeguse esinemine on sellel merealal sagenenud juba alates 20. sajandi algusest. See tulemus erineb teiste analoogsete uuringute järeldustest, et hapnikuvaeguse esinemine hakkas Läänemeres sagenema alles 20. sajandi teisel poolel ja on seotud eelkõige inimtegevuse tagajärjel kasvanud toitainete koormusega ning klimaatiliste tingimuste muutusega.

Ühe selle uuringu teistest erineva tulemuse selgitusena, mida ka autorid mainivad, võib välja tuua piirkonnas esineva maapinna aeglase tõusu mõju. Arvestades uuringuala spetsiifilist asukohta saarte vahel, on selle ala ja ümbritsevate merealade vaheline veevahetus koos maapinna tõusuga aina enam takistatud.

Arvata võib, et veevahetuse mõju põhjalähedase veekihi hapnikutingimustele muutus oluliselt, kui maapinna tõus jõudis piirini, kus temperatuuri hüppekiht suvel oli valdavalt samal sügavusel või sügavamal kui uuringuala ja ümbritsevat mereala ühendavate väinade sügavus. Selliste tingimuste tekkel ei jõudnud teistelt merealadelt pärit vesi enam nii sageli uuringuala põhjalähedasesse kihti, sest sissevoolav vesi oli soojem ja väiksema tihedusega kui põhjalähedane veekiht.

Järelikult kasvas seal võrreldes varasemaga hooajalise hapnikuvaeguse tekkimise tõenäosus. Loomulikult on see ainult üks võimalikest seletustest ja tõsisemate järelduste tegemiseks analoogsete alade hapnikutingimuste muutuste kohta, st mis on seotud looduslike tegurite ja mis inimtegevuse mõjuga, läheks vaja edasisi uuringuid.

Tallinna Tehnikaülikooli meresüsteemide instituudi teadlased on viimasel aastakümnel viinud läbi mitmeid uuringuid hapnikutingimuste muutuste kohta meie merealal ja rakendanud järjest rohkem autonoomseid seadmeid, mis koguvad andmeid merekeskkonnas toimuvast peaaegu pidevalt ja läbi kogu veesamba mere pinnast põhjani.

Näiteks on jõutud järeldusele, et Soome lahe süvakihi hapnikutingimused sõltuvad lisaks merre jõudvate toitainete tekitatud koormusele ka veesamba kihistusest ja tuulest mõjutatud veevahetusest Soome lahe ja Läänemere avaosa vahel (Liblik jt 2013). Sellised põhjalähedase veekihi hapnikusisalduse muutused võivad avaldada omakorda olulist mõju toitainete sisaldusele mere pinnakihis ja seeläbi ka vetikate vohamisele (Lips jt 2017).

Liivi lahes, mis on madalam ja ühendatud avamerega suhteliselt madalate väinadega, sõltuvad veesamba kihistatus ja hapnikutingimused samuti suurel määral ilmastikuteguritest (Skudra ja Lips 2017) ja veevahetuse muutustest lahe ja avamere vahel (Liblik jt 2017). Mitme riigi teadlaste ühistööna on lähiajal ilmumas artikkel viimaste suurte soolase vee sissevoolude mõjust Läänemere põhjaosa ja Soome lahe hapniku sisalduse jaotusele aastatel 2014–2017 (Liblik jt 2018). Samuti on sügavate merealade hapnikusisalduse mõõtmise tulemusi kasutatud üldises eutrofeerumise hinnangus Eesti merealal (Stoicescu jt 2018).

On selge, et praegused veesamba mõõtmised ei anna otsest teavet ajalooliste muutuste kohta hapnikusisalduses – selleks on ainuvõimalik Jokineni jt (2018) kasutatud Läänemere setete analüüsil põhinevad meetodid. Küll aga aitavad pidevad kontaktmõõtmised paremini mõista nii füüsikalisi protsesse ja nende mõju kui ka biogeokeemilisi protsesse, mis otseselt mõjutavad põhjalähedaste veekihtide hapnikusisaldust, ning seeläbi ka paremini tõlgendada muil viisidel saadud andmeid ning ennustada võimalikke ees seisvaid muutusi.

Viited

Liblik, T., Laanemets, J., Raudsepp, U., Elken, J., and Suhhova, I. (2013). Estuarine circulation reversals and related rapid changes in winter near-bottom oxygen conditions in the Gulf of Finland, Baltic Sea. Ocean Sci. 9, 917–930. doi: 10.5194/os-9-917-2013.

Liblik, T.; Skudra, M.; Lips, U. (2017). On the buoyant sub-surface salinity maxima in the Gulf of Riga. Oceanologia, 59 (2), 113−128. doi: 10.1016/j.oceano.2016.10.001.

Liblik, T., Naumann, M., Alenius, P., Hansson, M., Lips, U., Nausch, G., Tuomi, L., Wesslander, K., Laanemets, J., Viktorsson, L. 2018. Propagation of impacts of the resent Major Baltic Inflows from the Eastern Gotland Basin to the Gulf of Finland. Frontiers Mar. Sci. doi: 10.3389/fmars.2018.00222.

Lips, U., Laanemets, J., Lips, I., Liblik, T., Suhhova, I., and Suursaar, Ü. (2017). Wind-driven residual circulation and related oxygen and nutrient dynamics in the Gulf of Finland (Baltic Sea) in winter. Estuar. Coast. Shelf Sci. 195, 4-15. doi:10.1016/j.ecss.2016.10.006.

Skudra, M; Lips, U. (2017). Characteristics and inter-annual changes in temperature, salinity and density distribution in the Gulf of Riga. Oceanologia, 59 (1), 37−48. doi: 10.1016/j.oceano.2016.07.001.

Stoicescu, S.-T.; Lips, U.; Lips, I. (2018). Assessing the eutrophication status of Estonian marine waters. Fundam. Applied Hydrophys., 11 (2), 62−74. doi: 10.7868/S2073667318020053.

Keskkonnainvesteeringute Keskuse projekti link: https://www.kik.ee/et/projekt/hapniku-ja-toitainete-sisalduse-autonoomsete-mootmiste-rakendamine-mereseire-programmis