Swedish Agency for Marine and Water Management

Regeringen gav 2001 tillstånd till uppförande av en vindkraftpark på Lillgrund i Öresund. Slutliga villkor för verksamheten och omfattningen av uppföljningsprogrammet fastställdes av miljödomstolen 2002.  Lillgrunds vindkraftpark togs i drift under år 2008, och är den idag största fullföljda satsningen på havsbaserad vindkraft i Sverige. Fiskeriverket har genomfört undersökningar i området under åren före (2002–2005) respektive efter (2008–2010) anläggandet av vindkraftparken (baslinjeperiod respektive driftperiod). Syftet har varit att undersöka vindkraftparkens inverkan under driftfasen på bentisk (bottennära) och pelagisk (i fria vattnet levande) fisk samt fiskvandring. Undersökningarna har delvis varit integrerade med undersökningar utförda inom forskningsprogrammet Vindval som finansieras av Energimyndigheten. Arbetet har skett under kontinuerlig kontakt mellan Fiskeriverket och Vattenfall, som äger och driver vindkraftparken, samt tillsynsmyndigheten (Länsstyrelsen i Skåne län).

Akustik (ljud) 

• Den samlade ljudenergin från vindkraftparken under vattenytan genereras huvudsakligen genom vibrationer från växellådan.

• En analys av den totala ljudnivån i området från Lillgrunds vindkraftpark visade ett samband mellan ljudnivån och antalet turbiner i vindkraft- parken (så kallad parkeffekt), där varje enskild turbin bidrar till att öka den totala ljudnivån i området.

• Ljudmätningar vid Lillgrunds vindkraftpark visar att ljudnivåerna endast inom ca 100 meter från en turbin och vid höga vindstyrkor är tillräckligt höga för att medföra en risk att vissa arter av fisk påverkas negativt, i form av direkt flyktbeteende eller möjlig maskering av kommunikation.

• Stressreaktioner kan förekomma även på längre avstånd än 100 meter från en turbin. Detta orsakas av att ljudet från turbinerna är kontinuerligt och högre än bakgrundsljudet inom vissa frekvenser.    

Mätningar av undervattensljud utfördes på olika avstånd till enskilda turbiner, liksom på längre avstånd från hela vindkraftparken och på ett kontrollområde (Sjollen) 10 km norr om vindkraftparken. Resultaten visar att vindkraftverken producerar ett bredfrekvent buller under 1 kHz samt ett par toner där 127 Hz tonen är den kraftigaste (vibrationer från ett steg i växellådan). Av den samlade ljudenergin under vattenytan från vindkraftparken ligger större delen runt tonen 127 Hz.  De maximala beräknade ljudnivåerna, genererade av vindkraftverken vid full effekt (12 m/s), vid 1 m var 136 dB re 1µPa(RMS) för den av turbinerna dominanta 127 Hz (integrerad över 123–132 Hz) tonen och 138 dB re 1µPa(RMS) vid fullt spektrum (integrerad över 52–343 Hz). På ett avstånd av 100 m från en turbin gick nivåerna ner till 104–106 dB re 1µPa(RMS) för fullt 9 Havs- och vattenmyndighetens rapport 2013:18  spektrum, vilket är nära det lokalt uppmätta bakgrundsljudet i Öresund, men ljudnivån låg fortfarande omkring 23 dB över bakgrunden för 127 Hz tonen.

En analys av den totala ljudnivån i området från Lillgrunds vindkraftpark visade ett samband mellan ljudnivån och antalet turbiner i vindkraftparken (så kallad parkeffekt). På nära håll (<80 m) dominerade den enskilda turbinen ljudmiljön med en beräknad utbredningsförlust på 17·log (avståndet). På längre avstånd (80 m till 7000 m) var utbredningsförlusten mindre än 17•log (avståndet). Detta förklarades av att de andra turbinerna i vindkraftparken bidrog till den totala ljudnivån. På längre avstånd (>7 km) verkade hela vindkraftparken som en punktkälla och utbredningsförlusten var återigen 17•log (avståndet).

Ljudnivåer motsvarande de uppmätta och beräknade ljudnivåerna vid Lillgrunds vindkraftspark har inte visats ge några fysiska skador på fisk enligt befintliga publicerade vetenskapliga studier. Endast inom ca 100 m från en turbin och vid höga vindstyrkor var nivåerna tillräckligt höga för att medföra en risk att vissa arter av fisk påverkas negativt i form av direkt flyktbeteende eller möjlig maskering av kommunikation. Responsen beror på den individuella artens känslighet för ljud. Fiskar har visats bli stressade av att befinna sig i en konstant bullrig ljudmiljö, vilket i sin tur kan resultera till exempel i lägre tillväxthastighet eller påverka fortplantningen. Stress i allmänhet kan även i kombination med andra negativa faktorer öppna upp för sjukdomar m.m. på grund av försämrat immunförsvar. Djur kan dock välja att stanna kvar i ett område trots störningar, om området är tillräckligt viktigt för dess överlevnad eller fortplantning.

Baserat på den beräknade ljudutbredningen omkring vindkraftparken skulle lax och ål teoretiskt kunna upptäcka 127 Hz tonen på 250 m respektive 1 km avstånd vid en driftseffektivitet på 60 och 100 %, vilket motsvarar vindstyrkorna på ca 6 och 12 m/s. De beräknade avstånden skulle begränsas av de båda fiskarternas hörselförmåga och inte av bakgrundsljudet i Öresund. För sill och torsk beräknades ett teoretiskt detektionsavstånd på mellan 13 respektive 16 km för en driftseffektivitet på 60 och 100 %. Detta avstånd skulle ha varit längre men begränsades för dessa arter av bakgrundsbruset i området. Beräkningarna anger alltså att fisk potentiellt kan detektera ljud från vindkraftparken på relativt långa avstånd. Lokala variationer av bottendjup och fysiska hinder som halvöar, t.ex. Falsterbonäset, kan dock ha en stor inverkan på förutsättningarna för den faktiska ljudutbredningen. 

Bentisk (bottennära) fisk

• Fisksamhällets utveckling på Lillgrund var likartat det i referensområdena under de studerade åren. För vindkraftparken som helhet noterades ingen effekt på fisksamhällets artrikedom, artsammansättning eller mängden fisk. 

• Flera arter av bottenlevande fisk visade en ökad förekomst i närområdena för de enskilda vindkraftverken jämfört med på längre avstånd, framför allt ål (gulål), torsk, stensnultra och rötsimpa. Resultaten återspeglar mer sannolikt en omfördelning av fisk inom vindkraftparken, än en förändrad produktivitet eller en inflyttning från omkringliggande områden. Ansamlingen beror sannolikt på att vindkraftverkens fundament erbjuder möjlighet till skydd och födosök.

• Effektavståndet inom vilken en ansamling kunde noteras skattades, för de olika arterna, till mellan 50 och 160 m från ett vindkraftverk.  

Fiskens fördelning hade även ett visst samband med den lokala ljudmiljön, i form av en lägre grad av aggregation nära vindkraftverken vid högre ljudnivåer. Effekten var tydligast hos tånglake och ål (gulål). Omfattningen av effekten av ljud var dock lägre än aggregationseffekten till närområdet för tornen. Hos torsk sågs ingen respons i förhållande till ljudnivå.  Förändringar i fisksamhällets sammansättning över tid undersöktes i jämförelse med två referensområden. Av dessa hade det norra referensområdet (Sjollen) starkare marina inslag än det södra referensområdet (Bredgrund). Artsammansättningen vid Lillgrund hade likheter med båda referensområdena. 

Resultaten av provfisken med ryssjor och nätlänkar indikerade att det inte skett någon kraftig förändring i artantal, artsammansättning eller mängd fisk efter det att anläggningen uppförts, sett till vindkraftparken som helhet. Hos enskilda arter noterades dock vissa förändringar. En ökad fångst av strandkrabba och ål (gulål) observerades under de två första åren av drift, men inte under det tredje året. Fångsten av tånglake ökade i alla områden under den studerade perioden, men i något mindre omfattning på Lillgrund än i referensområdena. För de övriga arterna skedde parallella förändringar på Lillgrund och på minst ett av referensområdena. Resultatet antyder att fisksamhället inom vindkraftparken i första hand påverkats av samma övergripande faktorer som fisksamhället i referensområdena, snarare än av skeenden inom vindkraftparken. 

Vid en analys av fördelningsmönster nära tornen noterades en ökad förekomst i närområdet för vindkraftverken hos fyra av åtta studerade fiskarter, nämligen rötsimpa, stensnultra, torsk och ål (gulål). Effekten syntes redan efter det första året av drift och var likartad under samtliga tre studerade år. Hos tånglake sågs en svag effekt, som var signifikant endast i det utökade dataunderlaget från 2010. Aggregationen var tydligast inom ett avstånd på upp till 50–160 meter från vindkraftverket, med avseende på de olika arterna. En jämförelse av olika påverkansfaktorer baserat på data från 2010 visade att det observerade fördelningsmönstret i högre grad kunde förklaras av vindkraftparkens närvaro än av områdets djupförhållanden. Analysen indikerade även ett samband mellan mängden fisk och den lokala ljudmiljön, med en minskad förekomst av fisk vid högre ljudnivåer. Den tydligaste responsen sågs hos tånglake och ål. Hos torsk sågs ingen respons i förhållande till ljudnivå, och hos rötsimpa och strandkrabba sågs en respons endast under hösten. Omfattningen av effekten av ljud var dock lägre än aggregationseffekten till närområdet för tornen. Resultaten tolkades som att fisken aggregerades till området nära vindkraftverken under samtliga förhållanden, men att effekten var relativt svagare under förhållanden med högre ljudnivåer. Det vore lämpligt att återbesöka vindkraftparken efter några år för att följa den långsiktiga utvecklingen av fisk, och se om den observerade ansamlingen av vissa fiskarter nära vindkraftverken fortsatt, och eventuellt tilltagit till att även omfatta kvantitativa effekter. En av förutsättningarna för en sådan utveckling är att uttaget av fisk, till exempel genom fiske eller predation från marina däggdjur och fiskätande fågel, inte ökar i området.

Pelagisk (i fria vattnet levande) fisk

• Yrkesfisket efter sill i Öresund ökade kraftigt i omfattning norr om Sjollen och Öresundsförbindelsen under de första åren av drift för vindkraftparken, samtidigt som det i princip helt upphörde söder om denna linje. Förändringen skulle kunna antyda att Rügensillens vandring påverkats av Lillgrunds vindkraftpark. Även andra faktorer än vindkraftparken har dock bidragit, vilket gör det svårt att påvisa orsaksamband.

Utvärderingen baserades på yrkesfiskets fångststatistik för Öresund (ICEs subdivision SD 23) och ICES fiskeoberoende statistik av vuxen sill (Rügensill) (ICES subdivision SD 21–23, västra Östersjön och södra Kattegatt) och yngeltätheter (ICES subdivision SD 24). Yrkesfisket efter sill i Öresund ökade kraftigt i omfattning norr om Sjollen och Öresundsförbindelsen under de första åren av drift för vindkraftparken, samtidigt som det i princip helt upphörde söder om denna linje. Orsaken kan troligtvis till stor del förklaras av regler om förbud mot drivgarnsfiske och en gynnsam prisutveckling för sill, men potentiellt även av tillkomsten av Öresundsförbindelsen år 2000. Vindkraftparkens eventuella effekter är dock svåra att särskilja från eventuella effekter av dessa faktorer eftersom en detaljerad upplösning i fångststatistik saknas för åren före byggstarten av Öresundsförbindelsen (före 1995). Den fiskerioberoende statistiken från ICES visade inga signifikanta samband mellan tätheten av sillyngel i västra Östersjön och antalet vuxen sill (3 år eller äldre) under efterföljande år i Öresund (ICES SD 21–24). En svag tendens finns dock till att beståndet utvecklats negativt under tidsperioden 1993–2010. Rügensillens förekomst och vandring genom Öresund påverkas sannolikt starkt av att den som population uppvisar stora svängningar mellan åren. Därtill kommer en eventuell överlappande inverkan i ljudbilden från vindkraftparken från Öresundsförbindelsen, som varit i funktion sedan år 2000.  Sammantaget gör faktorerna det svårt att visa tydliga resultat på om Rűgensillens vandring påverkats av Lillgrunds vindkraftpark.

Fiskvandring 

• Resultaten visar på att vindkraftparken vid Lillgrund inte utgör något definitivt vandringshinder för lekvandrande ål som kommer i kontakt med parken. En lika stor andel av de märkta och utsatta blankålarna (cirka en tredjedel) som naturligt passerade transektlinjen med mottagare vid Lillgrund före vindkraftparken kom till (baslinjestudien) passerade området under driftfasen 

• Ingen statistisk skillnad gick att säkerställa i förflyttningstid för ål, men enstaka längre förflyttningstider vid större elproduktion (>20 % av maximala) skulle kunna tyda på att vissa ålar påverkades av vindkraftparken. Även att ålarna visade en tendens till att registreras vid något färre tillfällen än statistiskt förväntat innanför vindkraftparken vid låg produktion (<20 %) och vid något fler tillfällen än förväntat vid högre produktion (>20 %), skulle kunna tyda på att de har svårare att navigera förbi vindkraftparken vid högre produktion än lägre.    

Inverkan på fiskvandring av vindkraftparken studerades genom märkning av vandrande ål (blankål). Totalt ingick över 300 akustiskt individmärkta ålar i försöket och av dessa bidrog drygt 100 med användbar information. Försöken under baslinjestudien påbörjades i liten skala redan år 2001 och avslutades 2005. Merparten av ålarna märktes och följdes under driftfasen (2008–2010). Samtliga märkta blankålar släpptes tillbaka till havet inom ett utsättningsområde söder om vindkraftparken.

Resultaten visade att en lika stor andel av de märkta och utsatta blankålarna, cirka en tredjedel, passerade transekten (transektlinjen med mottagare) vid Lillgrund/ vindkraftparken både under baslinjeåren 2001–2005 och driftfasen 2008–2009. Den största andelen ålar passerade i den djupare delen av transekten vid farleden Flintrännan nära den danska gränsen vid Drogden under både driftfas (31 %) och baslinje (43 %). En något större andel av ålarna registreras som passerande i transektens östligaste del nära Klagshamn under drift fasen (14 %) jämfört med baslinjeperioden (5 %). Ett avvikande beteende som förekom under driftfasen var att enstaka individer vandrade tillbaka till utsättningsområdet. Det vanligast observerade beteendet under försöken 2010 var att ålen registrerades i rörelse söder om vindkraftparken med mer eller mindre nordlig kurs, utan att sen ha registrerats norr om den.  Spridningen i tidsåtgång för ålarnas förflyttning från utsättningsområde till passage av transekten genom vindkraftparken var mycket stor (från 4 till över 1000 timmar). Ingen statistisk skillnad gick att säkerställa i förflyttningstid, mellan perioder med låg produktion i vindkraftparken (<20 %) och perioder med hög produktion (>20 %) eller för individer som passerade genom eller utanför området för vindkraftparken. 

Även om ålarna inte uppvisade något gemensamt, statistiskt signifikant beteende, kan förändringar i vandringsmönster finnas hos enskilda individer. Den icke statistiskt säkerställda spridningen mot längre förflyttningstider vid större produktion (>20 %) skulle kunna tyda på att vissa ålar påverkades av vindkraftparken. Andelen ålar med en förflyttningstid över en vecka (168 timmar) var 48 % under perioder med högre produktion (>20 %) jämfört med 28 % vid lägre produktion. Ingen skillnad i passagernas fördelning inom respektive utanför området för vindkraftparken går att visa. Ålarna visade dock en tendens till att registreras vid färre tillfällen än statistiskt förväntat innanför vindkraftparken vid låg produktion (<20 %) och vid fler tillfällen än förväntat vid högre produktion (>20 %). Ojämnheterna i fördelning, utifrån förväntat, skulle kunna tyda på att enstaka ålar har fördröjts något vid vindkraftparken vid högre produktion. Upptäcker ålarna vindkraftverken först på mycket nära håll och inte ändrar kurs får andra faktorer som strömhastigheten över grundområdet betydelse och kan göra vistelsen inne i området kortvarigare och registreringarna blir färre. Vid hög produktion kan ålarna tveka och/eller väja Förflyttningstid = den tid som förlöper från och med att den märkta ålen har blivit återutsatt, alternativt från första skymningen, till dess den passerar transekten med registrerande mottagare och registreras nära eller inom området för att sedan senare möjligen registreras vid transekten utanför vindkraftverken.  Mekanismerna bakom en eventuell påverkan från elektromagnetiska fält eller ljudbild är svåra att särskilja, då båda faktorernas påverkansområden kan sammanfalla. Vandringshastigheten uppvisade inget linjärt samband med storleken på produktionen i vindkraftparken.

Slutsatser

Kontrollprogrammet vid Lillgrund har medfört en värdefull ökning av kunskapen om hur havsbaserad vindkraft kan påverka fisk. I dagsläget är erfarenhetsbaserade studier från havsbaserade vindkraftverk i drift fortfarande få, även internationellt.  Resultaten av tre års uppföljande driftstudier visar att effekterna av vindkraftparken på fisk och fiske varit begränsade. Bland de tydligaste resultaten var en attraktionseffekt (rev effekt) på bottenlevande fisk från vindkraftsfundamenten med tillhörande erosionsskydd. Utöver detta noterades effekter på den lokala ljudmiljön i form av ökat buller i Öresund, och resultaten av ålspårningarna skulle kunna tyda på att vissa ålar påverkades av vindkraftparken i sin vandring. En viss försiktighet bör dock gälla med att tillämpa resultaten i andra havsområden och i större skala. Undersökningarna har pågått i tre år och speglar ett korttidsperspektiv. Lillgrunds vindkraftpark utgör även en av de första storskaliga vindkraftparkerna och ligger placerad i ett område med frekvent, och bullrande, fartygstrafik och frekventa och stora växlingar i omvärldsparametrar, som salthalt och ström. En av de främsta kunskapsluckorna efter slutförandet av dessa undersökningar är bristen på studier över längre tidsperioder, för att studera långsiktiga ekologiska effekter av till exempel en reveffekt. Lämpligen återbesöks vindkraftparken efter några år för att följa den långsiktiga utvecklingen av fisk, och se om den observerade ansamlingen av vissa fiskarter nära vindkraftverken fortsatt, och eventuellt tilltagit till att även omfatta kvantitativa effekter. Studier behövs även kring om stress kan påverka de fiskarter/ individer som väljer att söka sig till de revliknande fundamenten och dess mer bullriga ljudmiljö. Ytterligare studier, framför allt för Östersjöns del, behövs även vad avser kumulativ påverkan på långvandrande fisk som blankål.

In 2001, the Swedish Government authorised the construction of an offshore wind farm at Lillgrund in the Öresund Strait between Denmark and Sweden. In 2002, the Environmental Court defined the final terms and conditions for the wind farm development and the extent of the monitoring programme required.  Lillgrund wind farm came into full operation in 2008, and is currently the largest offshore wind farm in operation in Sweden.  The Swedish National Board of Fisheries conducted a monitoring programme, in the area, in the years before (2002–2005) and after (2008– 2010) the construction of the wind farm; a base line study and a study when the wind farm was operational, respectively. No investigation was conducted during the construction phase. The aim was to investigate the impact of the wind farm during the operational phase on the benthic and pelagic fish as well as on fish migration. These studies have partly been integrated into work conducted as a part of the Vindval Research Programme, funded by the Swedish Energy Agency.

Acoustics (sound) 

• The overall sound energy from the wind farm under water is mainly generated by vibration from the gearbox.

• An analysis of the sound pressure level for the wind farm area, showed a correlation between noise level and the number of turbines in the wind farm (the so called park effect), where each individual turbine helps to increase the overall noise level in the area. 

• Sound measurements from Lillgrund wind farm showed that noise levels within a distance of 100 metres from a turbine at high wind speeds are high enough to be a risk for some species of fish to be negatively affected, e.g. in the form of direct escape behaviour, or masking of vocal communication between individuals. 

• Stress reactions can also occur at distances of more than 100 metres from a turbine. This is due to the fact that the noise from the turbines is continuous and louder than the ambient noise levels within some frequencies.   

Measurements of the underwater noise levels were carried out at varying distances from individual turbines, from longer distances away from the entire wind farm as well as within a reference site (Sjollen) 10 km north of the wind farm. The results show that the wind farm produces a broadband noise below 1 kHz as well as one or two tones where the 127 Hz tone is the most powerful (vibrations from the first stage in the gear box). The majority of the overall underwater sound energy from the wind farm lies around the tone of 127 Hz.  The maximum noise levels, generated by the wind turbine, working at full production (12 m/s), at 1 m were 136 dB re 1µPa(RMS) for the dominant tone of the turbine which was 127 Hz (integrated across 123–132 Hz) and 138 dB re 1µPa(RMS) at the full spectrum (integrated across 52–343 Hz). At a distance of 100 m from the turbine, the noise levels are reduced to 104–106 dB re 1µPa(RMS) across the full spectrum, which is close to the locally measured ambient noise in the Öresund Strait, but the noise level was still around 23 dB above the background level for the 127 Hz tone.

An analysis of the sound pressure level for the wind farm area showed a correlation between noise level and the number of turbines in the wind farm (called the park effect). Close to the wind farm (<80 m), the noise environment was dominated by the individual wind turbine with a calculated sound propagation loss of 17•log (distance). At greater distances (80 m to 7000 m) the sound propagation loss was non-linear and less than 17•log (distance). This is explained by the fact that the other turbines in the wind farm contributed to the total noise level. At even greater distances (>7 km) the entire wind farm functioned as a point source and the sound propagation loss was once again measured as 17•log (distance). The noise levels equivalent to those recorded and calculated from Lillgrund wind farm have not been shown to cause any physical injury to fish according to the current published scientific literature. It was only within some 100 metres from a turbine at high wind speeds that the noise levels were high enough to result in the risk of negative effects on some species of fish in the form of direct escape behaviour or possible masking of communication. The response depends upon the individual species’ sensitivity to sound. Fish have been shown to become stressed when they find themselves in a consistently noisy environment, which in turn can result in for example, lower growth rates or can have an impact on reproduction. Stress in general can also, in combination with other negative factors, make them more susceptible to disease etc., due to an impaired immune system. Animals can choose however, to remain in an area despite the disturbance, if the area is sufficiently important for their survival or reproduction.  Based on the calculated sound propagation around the wind farm, salmon and eel could theoretically detect the 127 Hz tone at 250 m and 1 km distances respectively at a productivity rate of 60 and 100 %, which is equivalent to a wind speed of approximately 6 and 12 m/s. The calculated distances would be limited by the hearing ability of both fish species and not the background noise levels in the Öresund Strait. For herring and cod, the theoretical detection distance was calculated to be between 13 and 16 km respectively for a production rate of 60 and 100 %. This distance should have been greater, but is limited for these species due to the ambient noise levels in the area. These calculations indicate that fish can potentially detect sound from the wind farm at relatively long distances. Local variations with regard to depth and physical barriers such as peninsulas, e.g. Falsterbonäset in the southern end of the Öresund Strait, can however, have a large impact on the actual sound propagation. 

Benthic Fish

• The temporal development of the fish community in Lillgrund was similar to that observed in the reference areas during the study period. For the wind farm as a whole, no effect was observed on species richness, species composition or on the abundance of fish. 

• Several species of fish however, showed an increase in abundance close to the wind turbines compared with further away, especially eel (yellow eel) (Anguilla anguilla), cod (Gadus morhua), goldsinny wrasse (Ctenolabrus rupestris) and shorthorn sculpin (Myoxocephalus scorpius). The results reflect a redistribution of fish within the wind farm, rather than a change in productivity or migration from surrounding areas. The increase in abundance is probably due to the wind turbine foundations providing an opportunity for protection and improved foraging. The distance within which an increased abundance could be observed was estimated, for different species, to be between 50– 160 metres from a wind turbine. 

• Fish distribution may to some extent have been influenced by the local acoustic environment, as a lower degree of aggregation close to the wind turbines at higher noise levels. The effect was most obvious for eelpout and eel (yellow eel). No response was seen for cod in relation to sound levels.   

Changes in the species composition of the fish communities over time were studied in comparison with two reference areas. Of these, the northerly reference area (Sjollen) had a larger marine component than the southern reference area (Bredgrund). The species composition at Lillgrund had similarities with both of the reference areas.  The results from fish sampling with fyke nets and gill net series indicate that there have been no significant changes in the number of species, the species composition or the fish abundance after the wind farm was built, looking at the wind farm as a whole. Some changes have however been noted in relation to individual species. An increased catch of shore crab and eel (yellow eel) was observed during the first two years of production, but not in the third year. The catch of eelpout increased in all areas during the period studied, but to a slightly lesser extent at Lillgrund when compared to the reference areas. For the other species, the changes observed at Lillgrund were similar to at least one of the reference areas. These results suggest that the fish communities within the wind farm were primarily affected by the same general environmental conditions as the fish communities within the reference areas, rather than by the effects of the wind farm.  An analysis of the distribution patterns of fish close to the turbines showed an increased abundance in the immediate vicinity of the wind turbines in four of the eight species of fish studied: specifically shorthorn sculpin, goldsinny wrasse, cod and eel (yellow eel). The effects were seen already after the first year and were similar over all three years studied. An effect was also identified for eelpout, but only in 2010. The aggregation effect was seen within a distance of 50–160 metres from the wind turbines, different for the different species.  A comparison of the relative effect of different factors, based on the data from an extended survey in 2010, showed that the observed distribution pattern could be explained to a larger extent by the presence of the turbines rather than the underwater topography of the area. The analysis also indicated weak effects of the local acoustic environment on fish distribution patterns, with a reduced presence of fish at higher noise levels. The response was strongest for eelpout and eel. No response in relation to noise level was seen for cod. For shorthorn scuplin and common shore crab a response was seen only 11 Swedish Agency for Marine and Water Management Report 2013:19  during the autumn. The magnitude of the effect of noise was, however, lower than the aggregation effect. Hence, fish aggregated close to the wind turbines in all conditions, but the effect was weaker when the noise levels were higher. It is recommended that the the wind farm area is reinvestigated after a number of years to follow the long-term development of the fish populations, and to see if the aggregation effect observed continues and potentially also increases over time. A prerequisite for a long term positive development of fish abundance is that the removal of fish, such as from fishing or predation by marine mammals and fish-eating birds, does not increase in the area. 

Pelagic Fish

• There was a dramatic increase in commercial fishing for herring north of the Öresund Link (close to the north of the wind farm) in the first years of operation of the wind farm, in contrast to south of the bridge that forms a part of the Öresund Link, where it virtually completely stopped. This change may imply that the Rügen herring migration was affected by the Lillgrund Wind Farm. Due to the fact that there were other factors in addition to the wind farm contributing to the herring movements, it proved difficult to identify any correlation.   

The evaluation was based on catch statistics from the commercial fisheries in the Öresund Strait (ICEs subdivision SD 23) and fisheries independent statistics from ICES for adult herring (Rügen herring) (ICES subdivision SD 21–23, western Baltic Sea and southern Kattegatt) and density of juvenile fish (ICES subdivision SD 24). There was a dramatic increase in commercial fishing for herring north of the Öresund Link in the first years of operation of the wind farm, in contrast to south of the bridge where it virtually completely stopped. The reason may be largely explained by the regulations banning drift-net fishing and a favourable market for herring, but potentially also because of the Öresund Link which was completed in 2000.The potential impacts of the wind farm are therefore difficult to distinguish from the impacts of these other factors because detailed resolution in the catch statistics are missing from the years before 1995 prior to the start of the building work on the Öresund Link. The statistics independent of commercial fishing from ICES showed no significant correlation between the density of herring juveniles in the western Baltic Sea and the number of adult herring (3 years old or more) in the following years in the Öresund Strait (ICES SD 21–24). There was however a weak tendency towards a negative development of the fish population over the period 1993 – 2010. The presence of Rügen herring and their migration through the Öresund Strait is likely strongly influenced by the fact that the population shows large fluctuations between the years. In addition, there is a possible overlapping effect on the soundscape from the wind farm and the Öresund Link, which has been in use since 2000.  Overall, the variety of factors together mean that it is difficult to identify any clear results with regard to if the migration of Rűgen herring is influenced by Lillgrund wind farm.

Fish Migration 

• According to the results from this work, the wind farm at Lillgrund is not a barrier for the migration of the eels that come into contact with it. An equally large proportion of the tagged and released silver eels (approximately one third) passed the transect line with receivers, at Lillgrund both before the wind farm was constructed (baseline study) and after it was in operation. 

• There was no statistically significant difference indicating any alteration in the migration speed of eels, but there were occasional longer migration times when the wind farm was working at higher levels of production (>20 % of maximum) which may indicate that some eels are affected by the wind farm. The fact that the eels also showed a tendency towards being noted on fewer occasions than expected within the wind farm at low productivity (<20 %) and on slightly more occasions than expected at higher productivity (>20 %), could indicate that they have greater difficulty in navigating past the wind farm at higher levels of productivity than lower. 

The impact of the wind farm on migration was studied via tagging of migrating silver eels. In total, 300 acoustically individually tagged eels were included in the study and of these, 100 contributed with useable information. The baseline study period started on a small scale in 2001 and ended in 2005. The majority of the eels were tagged and monitored during the production period (2008– 2010). All tagged silver eels were released south of the wind farm. 

The results showed that an equally large proportion of the tagged and released silver eels; approximately one third, passed a transect with receivers at Lillgrund wind farm, both during the baseline period 2001–2005, and when it was in production 2008–2009. The greatest proportion of eels passed through the deeper part of the transect by the navigation channel Flintrännan close to the Danish border at Drogden during the production phase (31 %) and baseline period (43 %). A somewhat larger proportion of the eels were registered passing the most easterly part of the transect, close to Klagshamn, during the production phase (14 %) compared with the baseline period (5 %). A behaviour which occurred during the production phase, was that some individuals moved back to the release site, after being in the vicinity of wind farm. The most commonly observed behaviour during the study in 2010 was that an eel was registered moving south of the wind farm in a more or less northerly direction, but without being registered to the north of the wind farm.  The range in the time taken for the movement of the eels from the release site to the transect running through the wind farm was very great, from four to more than 1000 hours. There was no statistically significant difference in the time taken to travel, between periods with low production (<20 % of maximum) and periods with high production (>20 %) or for individuals which passed through or outside of the wind farm.  Even if the eels did not show any statistically significant behaviour, changes in movement patterns may occur for some individuals. The fact that there was a tendency towards longer periods of time taken for movement at higher production levels (not statistically significant) (>20 %) could indicate that some individual eels are influenced by the wind farm. The proportion of eels that took more than a week (168 hours) to make the journey was 48 % during the period with higher production (>20 %) compared with 28 % at lower production. No significant difference in the proportion of passes within or outside of the wind farm respectively could be shown. The eels showed however, – a tendency of being recorded on fewer occasions than expected inside the wind farm at low production levels (<20 %) and on more occasions than expected at higher production levels (>20 %). The irregularities in the proportions, compared with the expected result, could indicate that individual eels stayed longer in the wind farm when it was functioning at higher productivity. If the eels discover the wind turbine only when they are very close and do not change course, then other factors such as the speed of the current across the shallow marine areas become significant and can mean that the time spent in the area is shorter and records fewer. At high productivity, the eels may hesitate and/or divert their course and be recorded from close to or within the area, to then be recorded on the transect outside of the wind farm.  The mechanisms that lie behind the possible impact from the electromagnetic field or the noise pattern are difficult to distinguish, as both can have an impact on the same areas. Travelling speed showed no linear relationship with the level of production in the wind farm. 

Conclusions

The study at Lillgrund has resulted in an increase in the understanding of how offshore wind farms can affect fish, which is very valuable. Even within an international context, there are currently very few experience-based studies of offshore wind farms in operation.  The results from three years of monitoring during the operational phase show that the effects of the wind farm on fish populations and fishing were limited. One of the clearest results showed that some benthic fish species were attracted to the foundations of the wind turbines with their associated scour protection (reef effect). In addition, the effect on the local noise environment in the form of increased noise in the Öresund Strait was documented. The results of the eel tracking study may indicate that some eels are influenced by the wind farm on their migration. Some care should be taken however, when applying the results of these studies in other offshore environments and on a larger scale. The monitoring has only been carried out for three years and thus reflects only a short-term perspective. Lillgrund wind farm is also one of the first large-scale wind farms and is situated in an area with regular and noisy shipping traffic and both frequent and large variations in environmental factors such as salinity and currents.  A key knowledge gap that remains after the completion of this work is the lack of studies over a longer period of time, to help identify the long term ecological effects of, for example, the reef effect. Ideally, the wind farm should be re-visited after a number of years to see how the fish populations have developed over the longer term, and see if the observed aggregation of certain fish species close to the wind turbines continues, and to possibly see if any quantitative effects have taken place. Studies are also required in relation to how stress may affect fish species/individuals which choose the reef-like foundations and their noisier environment. Additional studies, primarily for the Baltic Sea, are also required to establish if there are any cumulative effects on migratory fish such as silver eels.

BalticSTERN (Systems Tools and Ecological-economic evaluation – a Research Network) is a research network with partners in all countries around the Baltic Sea.

The aim of the network is to combine ecological and economic models to make cost-benefit analyses and identify cost-effective measures to improve the environmental state of the Sea.

Results from BalticSTERN research during the period of 2009-2012 is presented in this final report aimed at decision makers. Supplementing this final report there are Background Papers (BG Papers), published on the BalticSTERN website and on the website of the Swedish Agency for Marine and Water Management.

This final report gives an overview and presents main results, while the BG Papers explore policy and research questions, as well as methods and results in more detail. Focus is on eutrophication, but some case studies on fish and fishery, oil spills and invasive species have also been undertaken within BalticSTERN and are discussed in a wider perspective in this report.

Svensk naturvård är idag starkt kopplad till naturvårdsarbetet inom EU och styrs till en väsentlig del av olika direktiv. EU:s art- och habitatdirektiv är ett viktigt sådant direktiv som fokuserar på bevarande av den biologiska mångfalden. Den här rapporten presenterar en nationell studie, där det främsta syftet har varit att utvärdera undervattensvideo som visuell metod för uppföljning av marina naturtyper och typiska arter definierade i EU:s art- och habitatdirektiv. Det övergripande målet är att utveckla ett väl fungerande och harmoniserat miljöövervakningsprogram i syfte att skydda och följa upp våra kuster och hav. 

Projektet är utfört inom ramarna för ett samarbetsprojekt mellan Havs- och vattenmyndigheten, Naturvårdsverket och ArtDatabanken (SLU). Resultaten ligger till grund för undersökningstypen Visuella undervattensmetoder för uppföljning av marina naturtyper och typiska arter (Havs- och vattenmyndigheten manus) samt bidrar till det övergripande projektet Biogeografisk uppföljning (uppdragsavtal 2574-13). Studien utfördes under sommaren 2012 med huvudsyftet att jämföra och utvärdera data insamlat genom fyra olika fotografiska metoder: två videoanalysmetoder och två bildanalysmetoder, sinsemellan samt mot data insamlat genom dykning. Variabler som testades inkluderade taxonomisk upplösning, möjlighet att skatta olika organismers täckningsgrad med god precision samt de olika metodernas kostnadseffektivitet. För att få en helhetsbild av Sveriges kustzon så valdes fem geografiskt väl utspridda områden (från Bottenviken i norra Östersjön till Kosterarkipelagen nära den norska gränsen). Inom varje område gjordes undersökningarna på hård- respektive mjukbotten och inkluderade fem replikat per bottentyp. 

Resultaten visar att dykmetoden ger en högre taxonomisk upplösning än samtliga fotografiska metoder, och skattning av hela videofilmen (videoanalysmetoder) ger en högre taxonomisk upplösning än en skattning av stillbilder från filmen (bildanalysmetoder). Intressant ur ett miljöövervakningsperspektiv är att videoanalysmetoder visade likvärdig precision och replikerbarhet som dykmetoden. Kostnadsmässigt visade resultaten att video- och bildanalysmetoderna är klart fördelaktiga i jämförelse med dykning. För att skapa ett harmoniserat miljöövervakningsinstrument och för att följa upp marina naturtyper och typiska arter enligt EU:s art- och habitatdirektiv kan undervattensvideo således anses vara ett intressant och lämpligt alternativ, vilket även andra nyligen utförda studier (t.ex. Sundblad m.fl. 2013 a, b, c) indikerar.  

This paper is based on the results from a long-term zooplankton investigation in the Baltic proper in the years 1968—1972. Additional results, obtained by the authors in more recent investigations, have also been used in order to enrich the material with information not obtained in the principal investigation.

Seven standard plankton stations, covering seven sub-areas of the Baltic proper have been visited on average four to five times per year. All cruises have been made in connection with ordinary hydrographical expeditions which means that all zooplankton samples are accompanied by a complete list of hydrographical data.

The paper describes the zooplankton fauna of the Baltic proper which comprises about 40 regularly appearing species excluding the micro zooplankton. The main part of the fauna in respect of biomass and production consists, however, of only 10—12 species. The most important were the cnidarian Aurelia aurita. the rotifers Synchaeta spp., the cladocerans Bosmina coregoni maritima and Evadne nordmanni, the copepods Pseudocalanus minutas elongatus, Temora longicornis, Acartia bifilosa, A. longiremis and Centropages hamatus and the larvacean Fritillariaborealis.

Species of less importance were the larvae of Pleurobrachia pileus, the cladocerans Podon intermedius, P. leuckarti and Pleopsis polyphemodides (the latter is abundant in coastal areas), the copepods Eurytemora sp. and Oithona similis, the larvae of gastropod species, Mytilus edulis, Macoma baltica, Cardium glaucum. C.hauniense and My a arenaria, the chaetognath Sagitta elegans baltica and the larvacean Oikopleura dioica.

Occaisonal species were the cnidarians Sarsia tubulosa and Cyanea capillata, the rotifers Keratella quadrata quadrata, K. qu. platei, K. cruciformis eichwaldi and K.cochlearis recurvispina, the larvae of Pygospio elegans and Balanus improvisus, the copepods Calanus finmarchicus, Limnocalanus macrurus and Cyclops sp., the mysidaceans Mysis relicta and M. mixta, the amphipod Hyperia galba and the chaetognath Sagitta setosa.

All samples have been collected by vertical, fractionated hauls with a Nansennet. The mesh size was 0.160 mm in the years 1968—1971 and 0.090 mm in 1972. A correction of all results due to the poor filtering capacity of the Nansen net has been made. The additional results are mainly based on samples from the UNESCOWP 2 net.

All specimens have been analysed to species and the copepods also to developmental stages. The biomass has been calculated as the sum of all individual volumes.

The paper also describes the hydrography of the Baltic proper in general and presents the data for temperature, salinity and oxygen in the years 1968—1972.The relationship between the unique hydrography of the Baltic with its stable, brackish water contidions and the planktonfauna is discussed.

The regulating factors for the vertical and horizontal distribution of the fauna were found to be either temperature or salinity or a combination of these factors.

The seasonal variation in biomass values showed a rather good correlation with the temperature of the surface layer viz. the lowest biomass values (< 10 g m-2) were usually found in March—April, an increase started in May—June and a maximum (30—60 g m-2) was most often reached in August—September. There were great variations in biomass between the seven stations. The highest mean values (20—25 gm"2) were found in the southern and south-eastern parts of the Baltic proper and the lowest (12—13 gm-2) in the northern and south-western parts. Looking at the biomass values over the whole period of investigation, a remarkable stability has been found. There is no evidence of either increasing or decreasing trend.

The production of zooplankton has also been estimated. According to our calculations the production amounts to about 20 gC m-2 year-1 (380 g wwt) in the southern Baltic proper and 10 gC m-2 year-1 (190 g wwt) in the northern part.

The last part of the paper discusses the role of zooplankton in the energy flow of the whole pelagic ecosystem, i.e. from primary phytoplankton production to reproduction and recruitment of pelagic fishes.

Havs- och vattenmyndigheten har fått i uppdrag från regeringen att utreda bakgrunden och orsakerna till problematiken i Hanöbukten. Denna rapport är en del i HaV:s arbete med regeringsuppdraget.

Under de senaste åren har rapporter om problem hos kustfisk, sjöfågel samt förekomsten av brunt illaluktande vatten uppmärksammats i Hanöbukten och en utredning kring denna problematik startades därför 2011.

Havs- och vattenmyndigheten, HaV, hade under 2013 ett regeringsuppdrag att utreda bakgrunden och orsakerna till problematiken, Havs- vattenmyndigheten 2013. De utredningar som HaV och Länsstyrelsen i Skåne tidigare genomfört har inte kunnat fastställa deras orsaker.

Januari 2013 fick Havs- och vattenmyndigheten som regeringsuppdrag att vidare utreda bakgrunden och orsakerna till problematiken i Hanöbukten. Denna rapport är en del i HaV:s arbete med regeringsuppdraget.

Anledningen till att vitmärlan inkluderades i studierna var att vi 2012 studerat reproduktionen hos vitmärlan på en station i norra delen av Hanöbukten inom det nationella miljöövervakningsprogrammet ”Missbildade embryon hos vitmärla”. Metoden är en rekommenderad metod inom ICES för att detektera effekter av miljögifter i sediment och är en ”precore indicator” inom HELCOM.

Flodkräftodling i Norrland - biologiska och ekonomiska förutsättningar

Flodkräftan utgör sedan länge en av de mest värdefulla sötvattensresurserna i Sverige. I början av 1900-talet uppgick årsfångsten i landet till uppskattningsvis 1 000-1 500 ton, men kräftpest och olika miljöförändringar har medfört att dagens fångst i naturvatten sannolikt är endast ca 50 ton.

Endast en liten del av Norrland ingår i flodkräftans naturliga utbredningsområde, vilket nådde upp till mellersta Värmland, södra Dalarna och södra Hälsingland. Under de senaste ca 100 åren har emellertid gränsen flyttats åt norr och väster och idag (1996) fö­rekommer flodkräftor på minst 300 lokaler i Norrland. Genom denna utökade spridningökade allmänhetens intresse för kräftor och kräftodling i Norrland. I Västernorrlands och Jämtlands län inleddes i slutet av 1980-talet ett arbete med att skapa ett projekt för att studera förutsättningarna för norrländsk odling av flodkräfta. Fiskeriverket, med Sötvattenslaboratoriet i Drottningholm engagerade sig i detta arbete och 1989 inleddes forsknings- och försöksprojektet ”Kräftodling i Norrland”. Försöksodlingar byggdes upp i Ensillre i Västernorrlands län och i Vaine i Jämtlands län, medel ställdes till förfogande av en rad finansiärer och en projektorganisation byggdes upp. Projektet avsågspågå under två treårsperioder, eller sammanlagt sex år.

Syftet med föreliggande rapport är att sammanställa tillgänglig kunskap om odling av flodkräfta, med särskild inriktning på norrländska förhållanden. Samtidigt utgör den en slutrapport över ekonomi och organisation i ”Kräftodling i Norrland”, riktad till projektets intressenter och finansiärer. Erfarenheterna från ”Kräftodling i Norrland” utgör vä­sentliga delar av rapporten. En utveckling av kräftodling i Norrland bedöms vara motiverad utifrån kommersiella, regionalpolitiska och turistiska skäl, men även bevarandeaspekten är betydelsefull. I Fiskeriverkets och Naturvårdsverkets nyligen publicerade ”Åtgärdsprogram för flodkräfta” pekas på att odlingsproducerade flodkräftor kan komma att användas till återetableringar i pestdrabbade och i försurade/kalkade vatten. Med erfarenheterna från projektet och uppgifter hämtade från tillgänglig litteratur kan vi ge följande råd till framtida kräftodlare. Åretruntdammar bör vara relativt stora med flacka strandprofiler och de bör anläggas i ”täta” jordarter. Sommardammar bör vara små, grunda och tömningsbara för att underlätta insamlingen av småkräftorna. Det är viktigt att noga kontrollera råvattentäkterna inför odlingsstarten. Därigenom kan problem med dålig vattenkvalitet och olika fiskarter undvikas. För reglering av åretruntdammars vattenstånd och förtömning fungerar de plastmunkar som finns i marknaden tillfredsställande. Munkarna bör placeras i ”brunnar” av grova plåtrör i dammvallarna för att de inte skall frysa. Rikligt med gömslematerial fördelas på bottnarna. Lämpliga undervattensväxter bör planteras i dammarna. Växterna bidrar till att höja produktionen av viktiga födoorganismer. Kläckerilokaler med tråg eller bassänger, recirkuleringssystem, filter och uppvärmningsutrustning behövs för vinterförvaring av avelskräftor och för produktion av kräftyngel. Kläckning av”strippad” rom som inkuberas i kläckningsapparat vid 18-20 °C ger bäst kläckningsresultat. Efter ynglens första skalömsning efter ca 10 dygn kan de samlas ihop och överföras till tråg eller sommardammar för vidare uppfödning. Kräftors tillväxt styrs av skalömsningar under tillväxtsäsongen. I dammar bör de kunna ömsa två gånger per säsong och därmed nå en tillväxt av ca 10 mm CL (motsvarar ca 20 mm TL) per säsong. Om denna tillväxt kan uppnås kan kräftbeståndet i en kräftdamm öka sin biomassa med ca 40%, vilket bör kunna ge utrymme för en ekonomisk avkastning.

Rapid environmental changes in the Arctic

During the last two decades, the Arctic region has become an area of international strategic importance for states, businesses, NGOs and other stakeholders. The rapid environmental changes in the Arctic create new opportunities for different actors that may impact negatively on ecological and social values. Global climate change and ocean acidification change the habitats of the cold-adapted organisms living in the Arctic, with the risk of exterminating unique biodiversity. Human-induced emissions of greenhouse gases (primarily carbon dioxide, methane and nitrous oxide) affect the balance between energy entering and leaving the Earth’s system resulting in global warming, melting of sea-ice (which increases heat absorption by the Arctic Ocean), and associated climate change. Approximately 27 % of the carbon dioxide released to the atmosphere every year is absorbed by the oceans. This keeps the atmosphere from warming as much as it otherwise would, but creates ocean acidification. In the Arctic region climate change and ocean acidification take place 10-100 times faster than at any time in the last 65 million years.

Intention of the workshop

This third expert workshop on Marine Protected Area (MPA) networks in the Arctic, organised by Sweden and Finland, was held in Helsinki (Finland) and its outcome is a contribution to the ‘‘PAME MPA-network toolbox’’ project. An MPA, as defined by PAME, is ‘‘a clearly defined geographical space recognized, dedicated, and managed, through legal or other effective means, to achieve the long-term conservation of nature with associated ecosystem services and cultural values’. An MPA network is a collection of individual MPAs or reserves operating cooperatively and synergistically, at various spatial scales, and with a range of protection levels that are designed to meet objectives that a single reserve cannot achieve. During this third expert workshop the scientific basis of how MPA networks may reduce negative effects of climate change and ocean acidification in the Arctic region was discussed. Workshop participants were mainly scientists with expertise on Arctic marine ecosystems, climate change, ocean acidification and/or MPAs. The intention of the workshop was not to reach consensus and provide a fixed list of recommendations, but rather to summarize: (1) the best available knowledge that can already be applied to the planning of a pan-Arctic MPA network, and (2) the primary uncertainties and, hence, what necessary scientific knowledge is still lacking. As such, the six main outcomes from the workshop below contribute to the scientific basis for the potential of MPAs as a tool to meet the threats posed by climate change and ocean acidification to Arctic ecosystems and livelihoods.

A paradigm shift for establishing MPAs is necessary

Given the rapid environmental changes and unprecedented rate of loss of Arctic sea ice there is an urgency to protect habitats that are essential for ecosystem functioning and to link MPAs in an international network. Humanity has now the opportunity of a pro-active and precautionary approach vis-à-vis the largely intact, highly sensitive and unique cold-adapted Arctic marine ecosystems. The current paradigm for the creation of MPAs seems to be that a direct regional or local threat needs to be proven before an MPA can be designated. However, climate change and ocean acidification are global processes that operate across the whole Arctic, and therefore this paradigm should be shifted towards one that establishes MPA networks to protect what is valued and cherished before it is harmed. This calls for applying the precautionary principle and creating Arctic MPA networks that will support resilience of biodiversity and ecosystem services to climate change and ocean acidification. Scientists are aware that not all desired knowledge for planning such networks is available at this time. This includes uncertainty associated with projecting the consequences of climate change across the physical (e.g. climate models), ecological (e.g. species diversity, ecosystem processes) to the human domain (e.g. ecosystem services, human well-being). Uncertainty about the effects of climate change and ocean acidification grows when moving from physical processes to ecology and finally to human well-being. Nonetheless, general ecological principles and additional experience from other regions (e.g. Antarctica, Baltic Sea) provide sufficient basic understanding to start designing a robust pan-Arctic MPA network already now and to develop and implement the necessary connected management measures.

Existing MPA criteria need to be adapted to Arctic conditions

Creating an MPA network for the Arctic will require adaptation of established criteria to the unique, and rapidly changing, character of the region. For example, optimal MPA locations for some MPAs in the Arctic Ocean may not be stationary in space and time; e.g. high-biodiversity marginal ice zone (MIZ) ecosystems will become more dynamic in time and space, contracting in winter and expanding in summer, with climate change. In order to account for the migration of species with moving physico-chemical conditions (so-called ‘climate tracking’) creating dynamic MPAs along oceanographic and climatic gradients may be a feasible and effective approach. Such focus on ocean features, the integration of other effective area-based measures next to MPAs, as well as the systematic integration of traditional and local knowledge (TLK), will be essential in the process of designating MPA networks. In so doing, the vulnerability and status of Arctic ecosystems to cumulative drivers and pressures from not only regional and local scales (fishing, tourism, pollution, etc.) but also global scales (climate change and ocean acidification) should be monitored and reviewed on a regular basis.

Arctic MPAs should be located in areas that are expected to become refugia

Climate change and ocean acidificationdo not operate in isolation but combine with regional and local environmental stressors to affect Arctic species, habitats, and ecosystems. It is possible to lessen the total stress burden and increase the resilience of biodiversity to the impacts of climate change and ocean acidification by mitigating stresses from direct anthropogenic pressures, such as habitat destruction, fishing, shipping, discharges of hazardous substances, etc., through establishing MPA networks. This will not ‘solve’ the underlying problems of climate change and ocean acidification, which can only be done by reducing atmospheric greenhouse gas emissions, but it will ‘buy time’ during which the underlying problems are addressed globally.

Additional stresses should be targeted

A key aspect is how to identify the location of prospective MPAs within a network. Since the effects of climate change and ocean acidification are unevenly distributed across the Arctic Ocean, it would be recommended to protect habitats that will act as refugia for Arctic biodiversity. For example, protecting the areas north of Greenland, where summer sea ice is projected to be most long-lasting, or parts of the Arctic Ocean where the supply of organic matter through permafrost melt, glacier melt, higher precipitation and higher river runoff (with increasing coastal CO2 concentrations through microbial activity) will be lowest. The 18 Arctic large marine ecosystems (LMEs) reflect the marine ecosystem variability in the region, and should be used to draft plans for MPA networks to more effectively consider representativeness.

The scientific knowledge basis must be improved

The workshop highlighted the need for a dedicated group to compile relevant geophysical and biological data for the purpose of MPA network planning. These data should include the changing environment, ‘spatial adaptation planning’, biochemical gradients, and identification of areas of high and low impact of climate change and ocean acidification. There is a wealth of information available (both reviews and analyses of knowledge gaps from CAFF, AMAP and others), that can be used for MPA planning but this information is highly scattered and needs to be collated and made spatially explicit, when possible. While the planning for MPA networks can start already now, there remains a large need for monitoring and relevant scientific research. This would require not only improved scientific cooperation between countries but also truly integrated international monitoring and research to decrease fragmentation and duplication of research.

Identification of research priorities

Gaps in knowledge identified by the workshop participants mainly concern the winter season, the vulnerability and resilience of the Arctic marine ecosystems and the need to support sustainable development. With respect to climate change much more is known about species higher up in the food web (seabirds, marine mammals, some fish) than about species lower in food web. For ocean acidification, most of the experimental work has been done on lower trophic levels. Much uncertainty surrounds the fate of Arctic ecosystems in a future world and how to deal with uncertainties is an issue that should be addressed in scientific studies. For example, the disappearance of strongly ice-associated species in many places will likely lead to a state-change in the associated ecosystem, yet the timing and nature of that change is currently unpredictable. While the basic drivers of the Arctic shelf-sea ecosystems are quite well understood, there is a massive lack of information at all trophic levels for the Central Arctic Ocean  LME, i.e. the deep central basin, and key species are difficult to identify. Presently, this high-latitude ecosystem is ice-bound, but climate projections indicate that it will become ice-free during summer within decades; the projected spatial and temporal variability is however very large and is likely not predictable. It is not known if native species will be able to adapt to the very rapid rates of change. It is also not known if more southern species that may migrate into the new ice-free areas will be able to adapt to certain local conditions that are not likely to change, e.g. the low nutrient availability in the Central Arctic Ocean . While many coastal areas may become more productive as melting terrestrial ice and snow transports nutrients to the sea, the Central Arctic Ocean is expected to remain nutrient-poor since no new nutrients are projected to reach this remote area with climate change. Clear is that the ecosystems of the Arctic Ocean, and especially the Central Arctic Ocean, face critical changes, which will be large and unprecedented, and that there is an urgent need for food-web studies and ecosystem modelling to inform the establishment of marine protection regimes in the Arctic.