The Influence of Man-made Structures in the Ecosystem

(1)

The Influence of Man-made Structures in the Ecosystem

Torgeir Bakke

Bakke Engineering AS

INSITE Independent Scientific Advisory Board (ISAB)

(2)

Menneskeskapte strukturer i Nordsjøen

• Stort antall kunstige hardbunnsubstrater på bløtbunn

• Mange strekker seg fra sjøbunnen helt til overflata

• Fundamental faunaforskjell mellom hardbunn og bløtbunn

2

Kilde: INSITE RECON

Foto: J. Coolen O&G installasjoner (~1,300)

Vindmøller (>1,800) Skipsvrak (~25,000)

Forum for offshore miljøovervåking 2018

(3)

Hva er INSITE?

• Oil & Gas UK Joint Industry Project JIP (2011-2012):

– Samle kunnskap og erfaring fra nedbygging av offshore-installasjoner.

– Avdekket alvorlig mangel på data som beskriver hvordan menneskeskapte strukturer (MMS) påvirker Nordsjøens økosystem.

• 2013: Oil & Gas UK etablerte et industrifinansiert forskningsprogram (JIP) for å øke den vitenskapsbaserte forståelsen av effektene av MMS på alle sider av økosystemet – INSITE.

– Har den fysiske tilstedeværelsen av MMS de siste 40-50 årene hatt noen økologisk virkning?

– Er det en kumulative virkning av det store antallet MMS?

– Hvordan er effektene sammenliknet med effektene av andre miljøfaktorer i Nordsjø- regionen?

(4)

Begrensning av MMS

• Faste O&G-installasjoner av stål og betong, rørledninger og vindmøller til havs.

• Skipsvrak - primært som modne, analoge MMS med kjent alder.

Forum for offshore miljøovervåking 2018 4

Skip og andre bevegelige installasjoner kan bare inkluderes i den grad de kan ha direkte innflytelse på virkningene av MMS

(5)

INSITE-programmet

Tidsforløp • Industriavtale Fase 1 (Foundation Phase) signert: April 2014

• Annonsering og utvelgelse av prosjekter: 2014 - Q1 2015

• Prosjektstart: Q4 2015

• Prosjektavslutning: ~Q4 2017

• Etablering av Fase 2: 2018

• Start Fase 2: 2019

Finansiering Fase 1 ^• Åtte olje- og gass-operatører i spleiselaget(BP, Centrica, CNRI, ExxonMobil, Marathon Oil, Shell, Repsol-Sinopec, Total

• Budsjett: 2.4 mill GBP (~25 mill NOK) over 3 år

Vitenskapelig vinkling Et uavhengig, internasjonalt fagråd (Independent Scientific Advisory Board - ISAB) definerte prosjektmål og programbeskrivelse, valgte ut prosjekter og fulgte opp fremdrift og måloppnåelse.

Resultater ^• Krav om fagfellevurdert, internasjonal publisering av resultatene.

• Åpent fagsymposium ved enden av første og andre programår.

(6)

INSITE Målsetning

6

DELMÅL 1: ‘EFFEKTER’

Investigate the magnitude of the effects of man-made structures compared to the spatial and temporal variability of the North Sea ecosystem, considered on

different time and space scales.

DELMÅL 2: ‘SAMMENKOBLING (CONNECTIVITY)’

To what extent, if any, do the man-made structures in the North Sea represent a large inter-connected hard substrate system?

Overordnet mål:

“To provide stakeholders with the independent scientific evidence-base needed to better understand the influence of man-made structures on the ecosystem of the North Sea”

(7)

INSITE Fase 1 (2014-2017) Foundation Phase

Tyngdepunkt på

– Identifikasjon, innsamling, organisering og analyse av eksisterende miljødata

– I beskjeden grad generering av nye data

– Valg, utvikling, implementering og testing av egnede modellverktøy – Førstegangs modellkjøring på eksisterende data under INSITEs

målsetning

(8)

Ni prosjekter med i Fase 1 (1/2)

8

Primary Institution Countries Title of Research

Alfred Wegener Institute (AWI), Helmholtz Centre for Polar and Marine Research

Germany, Belgium, UK,

Netherlands

UNDerstanding the INfluence of man-made structures on the Ecosystem functions of the North Sea (UNDINE)

CEFAS Laboratory UK Assessing the Ecological Connectivity between man-made structures in the North Sea (EcoConnect)

CEFAS Laboratory UK Coupled Spatial Modelling (COSM) – trophic effects due to structures and habitat change in the North Sea IMARES Netherlands Reef effects of structures in the North Sea: Islands or

connections? (RECON) Royal Netherlands

Institute for Marine Research (NIOZ)

Netherlands Norway

Measuring the shadow effect of artificial structures in the North Sea on the surrounding soft bottom community (Shadow)

(9)

Ni prosjekter med i Fase 1 (2/2)

Primary Institution Country Title of Research

University of Edinburgh UK Appraisal of network connectivity between North Sea subsea oil and gas platforms (ANCHor)

Sea Mammal Research Unit (SMRU), University of St Andrews

UK Man-made structures and Apex Predators: Spatial interactions and overlap (MAPS).

Sir Alistair Hardy Foundation for Ocean Science (SAHFOS)

UK Influence of Man-Made Structures in the ecosystem: Is there a planktonic signal? (Signal)

University of Edinburgh UK INSITE Data Initiative

Ett norsk prosjektforslag var sendt inn, men nådde ikke opp i konkurransen

(10)

Prosjektplassering under målsetningen

10

Delmål 1: EFFEKTER Delmål 2: SAMMENKOBLING

EcoConnect

ANChor

UNDINE RECON

MAPS COSM

Shadow Signal

(11)

Konklusjoner Delmål 1: The magnitude of the effects of MMS compared to the spatial and temporal variability of the North Sea ecosystem 1/4

Effekter på hardbunnssamfunn

• Installasjon av MMS har endret den geografiske fordelingen av hardbunnssamfunn i Nordsjøen, og derved endret hele

biodiversitetsstrukturen

• Informasjon om artssammensetning er samlet og systematisert fra ca. 80 engelske, nederlandske og danske O&G installasjoner og vindmølleparker (ingen norske)

• Detaljert beskrivelse av påvekstsamfunn bare tilgjengelig fra MMS i sørlige Nordsjøen:

– Tre geografiske klynger av installasjoner med innbyrdes noenlunde lik økosystemstruktur

– Samfunnsstruktur på vindmølle-installasjoner avviker fra det som er funnet på O&G- installasjoner

Kilde: INSITE RECON

(12)

Effekter på omgivende benthos

• Modell- og feltstudier, men bare fra sørlige Nordsjøen

• Fysisk tilstedeværelse av MMS alene (ikke utslipp) påvirker det omgivende bløtbunnsamfunnet

– Endring i kjemiske sedimentforhold, produksjon, organisk omsetning og faunatetthet

– Effekter på artssammensetning, taksonomisk diversitet og økologiske særtrekk bare indikert

– Empirisk påviste effekter er svake og begrenset til en radius på ca. 1 km – Validering av modellresultater gjennom observasjoner er ikke tilstrekkelig

– Gyldigheten av ekstrapolering til øvrige Nordsjøen er ikke kjent, men sannsynligvis lav

Forum for offshore miljøovervåking

2018 12

(13)

Effekter på plankton

• Modellstudier basert på 55.000 prøver tatt fra 1970 til 2013 over hele Nordsjøen med Hardys Continuous Plankton Recorder (CPR)

• Langtids- og sesongmessige planktonvariasjoner korrelerer i hovedsak med overflatetemperatur og vind.

• Effekter av MMS, også på pelagiske larver av benthos, synes i beste fall å være marginale.

• Innsamlingsstrategien med CPR er ikke egnet for å studere lokale effekter av MMS på plankton

Kilde: INSITE Signal

(14)

Effekter på topp-predatorer

• Fordeling og atferd hos fisk, sjøfugl og marine pattedyr er i hovedsak regulert av naturlige miljøfaktorer

• Det er bare en svak kobling til tilstedeværelse av MMS

• Fjerning av O&G installasjoner og rørledninger kan over tid bidra til reduksjon i noen dyregrupper, men økning av andre

• MMS er påvist å ha innvirkning på atferd hos enkeltindivider, men effekter på populasjonsnivå er ikke sannsynlig

2018 14

:

Kilde: INSITE MAPS

(15)

Konklusjoner Delmål 2: To what extent, if any, do the man-made structures in the North Sea represent a large inter-connected hard substrate system? 1/4

• Nettverksanalyse har identifisert to godt integrerte nettverk for larveutveksling av utvalgte hardbunnsarter

– Ett i den sørlige regionen av Nordsjøen

– Ett i den nordlige, sentrale regionen (inndelt i undergrupper av MMS)

• For enkelte arter og under bestemte oseanografiske forhold utgjør Nordsjøen ett sammenkoblet nettverk for larveutveksling

• Det er sannsynligvis forbindelser mellom nettverk i åpent hav og langs kysten

• Nettverksmønster er artsavhengig og sterkt koblet til artenes reproduktive særtrekk – Gytesesong, varighet av pelagisk larvestadium

• Varierer fra år til år som funksjon av oseanografiske forhold.

:

Kilde: INSITE ANChor

(16)

• Regioner og klynger av MMS er identifisert som "Kilder ",

"Formidlere" og "Mottakere" av hardbunnslarver

– "Kilde"-MMS finnes først og fremst i den sentrale del av Nordsjøen, "Mottakere" i kystnære farvann

• Enkelte MMS fungerer som kritiske broer mellom separate nettverk

• Det er ikke gjort noen undersøkelse eller evaluering av om disse nettverksfunksjonene er signifikante eller ikke

2018 16

:

Kilde: INSITE EcoConnect

(17)

• Nettverksanalyse indikerer klart at pelagiske larver fra MMS kan nå naturlige hardbunnshabitater

• Larver fra dypvannskorallen Lophelia pertusa har ca. 60 dager pelagisk liv.

• Lophelia-larver fra Muchison og Thistle A installasjonene kan nå fram til naturlige korallrev langs norskekysten, og derfor også slå seg ned

• Har de betydning for opprettholdelse av naturlige Lophelia- forekomster?

• Vil nettverkene forenkle spredning av nye og eventuelt uønskede arter?

:

Kilde: INSITE ANChor

(18)

Kobling mellom MMS også forsøkt studert ved genetisk analyse (bare sørlige Nordsjøen)

• Mytilus galloprovincialis (blåskjell) – Langt pelagisk stadium (~30 dager)

– Ikke indikasjon til genetisk separasjon mellom MMS, men resultatene er motstridende

– Larvetransport synes å ha bidratt til førstegangs kolonisering på MMS, men ingen støtte for at dette pågår nå

• Jassa herdmani (amfipod) – Intet pelagisk stadium

– Genetisk mønster viser isolerte populasjoner på de undersøkte MMS

– Hypotese om at J. herdmani koloniserte installasjonene en gang og deretter utviklet distinkte populasjoner

• Ulogisk at kolonisering skal ha skjedd bare en gang i tiden og ikke nå lenger, men ingen forklaring gitt

2018 18

:

Kilde: INSITE RECON Kilde: RECON

(19)

Sluttkommentar INSITE Fase 1

• En innledende fase (Foundation Phase). Sterkt behov for validering a

modellresultatene. Hindres av utilstrekkelige feltdata (ikke tilgjengelig eller mangler)

• Stort arbeid gjennomført med å identifisere og sammenfatte eksisterende feltdata fra MMS og gjøre disse tilgjengelig

• Utviklet modellverktøy er ansett som optimalt for videre studier under INSITE, men det er behov for sammenlikning av resultater fra ulike modeller

• Nettverksmodelleringen har også potensiale som støtte for nedbyggings- beslutninger

• Fase 1 var geografisk ubalansert.

– Fire prosjekter dekker hele Nordsjøen, resten dekker bare sørlige region eller britisk sokkel

– Norske MMS, feltdata og økologiske forhold mangler i praksis helt

(20)

INSITE Fase 2 (Data acquisition and enhancement)

• Fase 2 ble etablert finansielt i år, programstart 2019 (invitasjon til prosjektforslag), 5 års tidshorisont

• Legge til rette for utvikling av rimelig verktøy for skaffe nye miljødata på og nær MMS

• Utvikle protokoller og prosedyrer for innsamling av relevante feltdata

• Etablere et omfattende, konsistent og standardisert miljødatamateriale fra hele Nordsjøen tilgjengelig for operatører, regulerende myndigheter og forskermiljøet

• Utnytte datamaterialet til validering av modellverktøy og resultater fra Fase 1

• Sponsorer:

– 7 O&G operatører,

– Forskningsrådet NERC (UK National Environmental Research Council), – Forskningsrådet NWO (Netherlands Organisation for Scientific Research) – Hva med Norge?

2018 20

(21)

The Influence of Man-made Structures in the Ecosystem