Collaborative Studies of Two Resource Ecosystems in Shelf, Slope and Oceanic Regions of the Norwegian and South-China Seas

Farvannene utenfor Lofoten, Vesterålen og Troms og den sterkt befolkete Guandong regionen, med flere storbyer, er karakterisert som høyproduktive marine områder på sokklene og sokkelskråningene som leder ned til dyphavet. Begge områder har tradisjonelle fiskerier med stor viktighet for lokalbefolkningen og regionene, og stor lokal, regional og internasjonal maritim trafikk. Sør-Kina-havet og farvannene utenfor Nord-Norge er påvirket av klimaendringer og potensiell forurensing og støy fra maritim trafikk, fiskerier og fangst på flere trofiske nivå, petroleumsaktivitet, og i tillegg er sokkelområder utenfor Kina påvirket av forurensing fra storbyene. Storskala og medium virvelstrukturer i havet utenfor Lofoten ble beskrevet i Carta Marina allerede i 1693, og er godt kjent av lokale fiskere. Disse virvelstrukturer er typiske for de marine systemene både i Sør-Kina-havet og i farvannene utenfor Nord-Norge. Begge områdene har en typisk oppblomstring av planteplankton og en effektiv transport av lipidbasert (marint fett) energi gjennom økosystemet via åte og krill (Calanus og krill) til fisk, pattedyr og sjøfugl. I dette prosjektet studerte vi de fysiske forhold i havet og hvordan virveldannelse påvirket fordeling av næringsstoffer, de biologiske prosessene knyttet til planteplankton dynamikk, og stim og svermdannelse hos åte (struktur hos dyreplankton). Vi fant at havet utenfor Lofoten-Vesterålen er svært produktivt pga en effektiv front som virker som transportbarriere for plankton og torskelarver. Dette gjør at larvene og dens foretrukne føde, åte, holder seg på samme plass på sokkelen og ikke blir vasket ut til storhavet. Samtidig fant vi også at store virvler i Norskehavet samler opp raudåte når den overvintrer ved store dyp, og fører den tilbake mot sokkelkanten hvor den så stiger opp til overlaten om våren og fremyngler naupliiene, som danner hovedføde for fiskelarvene. Alle disse prosesser er påvirket av naturlige og menneskeskapte stressfaktorer. Coronapandemien gjorde at vi aldri fikk undersøkt systemet i det nordlige Sørkinahavet, men resultatene i Norskehavet ble mulig pga bruk av både forskningskip med det mest moderne utstyr og autonome platformer utstyrt med nyutviklede ekkolodd for å studere virveldannelse langs sokkelkanten og dyreplankton og fiskelarver i det øverste vannlag. I tillegg brukte vi en Seaglider som gikk ned fra overflaten til 1000 m med instrumenter for å studere strøm, temperatur og saltholdighet i virvlene. Vi gjorde også store fremskrit i å kvantifisere dyreplankton fra satellittmålinger.

The scientific outlet was through 12 open-access articles in peer reviewed scientific journals, along with presentations at international science conferences. Results from Stressor were incorporated into lectures in courses at UiT and SJTU. Results were communicated to fishing companies for improving fishing technologies and efficiency and were also communicated to the Norwegian Directorate of Fisheries to aid in an awareness of mesoscale patterns to prepare against oil spills and to protect fish stocks. Outlet to the wider public was somewhat limited due to the pandemic, so were mostly conveyed through popular science publications.

Marine ecosystems around the world are under threat from a growing number of anthropogenic stressors with large predicted effects on coastal communities. Our Sino-Norway collaborative research proposal STRESSOR directly addresses this issue as outlined in the research area “Integrated multi-stressor impacts on ecosystems” by the joint call. STRESSOR will seek new understandings on responses of shelf-slope-oceanic ecosystems in two pressured slope regions, the northern Norwegian Sea and the northern South China Sea, to anthropogenic impacts and climate change. Both slope regions are biological hot spots with large aggregations of plankton and fish species, and both systems feature permanent shelf slope currents and meso- and submeso-scale eddies that are responsible for the shelf-ocean transport of nutrients, contaminants and populations of key species. The two systems are stressed to a varying degree by heavy fisheries, oil field development, and/or contaminants from megacities and industries. STRESSOR will examine quantitative and qualitative impacts of anthropogenic and natural stressors on the ecosystems by addressing biophysical interactions in the shelf-ocean ecosystems. We will take a holistic systematic approach to study the similarities and differences between Chinese and Norwegian shelf-slope-oceanic ecosystems by developing novel interdisciplinary sensor packages and fieldwork strategies, and by establishing a collaborative Chinese and Norwegian research team. One of our novel technical features is to integrate already developed multiple physical-biogeochemical sensor systems, traditional ship and contemporary automated surface and underwater vehicle based observations, satellite remote sensing and modeling for developing a systematic statistically based approach for mapping and long term monitoring of key stressors so that we can monitor ecosystem and resource changes and delineate anthropogenic and climate change impacts.