Integrated Risk Assessment Framework for Evaluating the Combined Impacts of Multiple Pressures on Arctic Ecosystems

Arktiske økosystemer utsettes i dag for en rekke påvirkninger. To av hovedutfordringene er klimaendringer og eksponering for langtransporterte og persistente miljøgifter som hoper seg opp i næringskjedene. Disse temaene har stort sett blitt forsket på hver for seg, men det er et stort behov for å øke forståelsen vår av den samlede påvirkningen på arktiske økosystemer sett under ett. Dette krever bedre integrering av forskningen, både innen og på tvers av disipliner i et omfattende forskningsinitiativ. Hovedmålet med dette prosjektet er å utvikle, utforske og evaluere et nytt integrert rammeverk for risikoevaluering av samlet påvirkning på arktiske økosystemer. Fokuset i prosjektet vil være på samvirkende effekter av miljøgifter og klimaendringer på topp-predatorer i et kystøkosystem (krykkje, polarmåke og ærfugl i Kongsfjorden) og i et offshore-økosystem (isbjørn i Barentshavet). En sentral aktivitet i prosjektet har vært å utvikle rammeverket, herunder utvikling av modelleringsverktøy. En av de sentrale modellene er «Nested Exposure Model» (NEM). Denne består av en modul for miljøgifters skjebne i fysisk miljø på global skala oppløst i tid og rom, og en modul for bioakkumulering av miljøgifter i næringskjeder som er typisk for norsk-arktiske områder. Det overordnede målet er å kunne simulere hele sammenhengen mellom globale utslipp av miljøgifter og eksponering i arktiske økosystemer under klimaendringer, inkludert variasjon i tid og rom. En vitenskapelig artikkel som beskriver bioakkumuleringsmodulen i NEM, evaluerer den for PCB-153 i norsk fisk og i økosystemet i Kongsfjorden, og bruker den til å identifisere kildene til PCB-153 i norske havområder, ble publisert i 2023. Modellen utvikles nå videre for å se på hvordan klimaendringer påvirker miljøgiftdynamikk i de fire utvalgte topp-predatorene. Feltarbeid har blitt utført i 2020-2023 i Svalbard-området, og alle kjemiske analyser er nå fullført for tidsserier av miljøgifter i de fire topp-predatorene. I tillegg har vi analysert miljøgifter, stabile isotoper, fettsyrer, og energiinnhold i 12 arter som inngår i isbjørnens diett, og sammenstilt dette til et «diett-bibliotek». De empiriske tidsseriene brukes nå for å undersøke påvirkningen av klimavariasjon på observerte tidstrender av miljøgiftkonsentrasjoner i disse artene. Resultatene for ærfugl ble publisert i 2023, og viser en positiv sammenheng mellom lufttemperatur under hekking og konsentrasjoner av de fleste analyserte miljøgiftene i ærfugl. Dette indikerer indirekte klimaeffekter som fører til høyere miljøgiftkonsentrasjoner i ærfugl. Nye innovative tidsserie-analyser er underveis for krykkje og polarmåke, og forventes publisert i 2024. Tidsseriene for de fire topp-predatorne brukes også for å evaluere NEM. Komplementær modelleringsinnsats ved hjelp av bayesiansk nettverksanalyse (BNA) fokusert på isbjørn er også underveis, og bruker input fra diett-biblioteket samt utvikles med en romlig komponent. Betydelige fremskritt har blitt gjort i COPE for å utvikle et nytt integrert rammeverk for risikoevaluering. Rammeverket kobler empirisk informasjon om klima, økologi, og miljøgifter sammen med statistiske og mekanistiske modelleringstilnærminger (inkludert NEM og BNA). Vi jobber nå med å bruke isbjørn-datasettet for å illustrere dette rammeverket. Videre, har deltakelse på en internasjonal workshop resultert i publisering av en vitenskapelig artikkel om fremskritt i vurdering av eksponering for å forbedre risikoevaluering for dyreliv. For å muliggjøre forskningsbasert regulering av miljøgifter i områder som Arktis, er det også helt nødvendig å forstå hvor miljøgiftene kommer fra. COPE har derfor også bidratt til publisering av flere vitenskapelige artikler om globale utslipp av miljøgifter og romlig fordeling av miljøgifter i luft i Europa og Canada, inkludert for Dekloran Plus som i 2023 ble inkludert i Stockholmkonvensjonen. For å sikre god kommunikasjon med relevante myndigheter ble det tidlig i prosjektet etablert dialog med Miljødirektoratet, og de har deltatt på COPEs årsmøter. I tillegg har resultater fra COPE blitt presentert på både nasjonale og internasjonale konferanser. I mai 2022 ble det arrangert et sidearrangement ved Arctic Frontiers med temaet «Turning science into policy for a sustainable Arctic – How to cope with an Arctic ecosystem during multiple pressures». I tillegg ble det organisert en vitenskapelig sesjon om "Adaptive management of rapidly changing Arctic ecosystems using interdisciplinary and system-science approaches " på Arctic Frontiers i januar 2023, noe som ytterligere styrket grensesnittet mellom forskere, interessenter og beslutningstakere.

Arctic ecosystems are subject to multiple pressures, of which two of the major challenges are climate change and exposure to long-range transported, persistent, bioaccumulative, and toxic contaminants. These issues have largely been addressed individually, yet there is a critical need to enhance the understanding of combined impacts of multiple pressures and their interactions on Arctic ecosystem state and health. This calls for better integration of research both within and across disciplines in a comprehensive research initiative. The primary objective of this proposal is to develop, explore, and evaluate a novel integrated risk assessment framework for assessing combined impacts of multiple pressures on the state of Arctic ecosystems. The focus herein will be upon data-rich pressures and ecosystems to enable development and a thorough evaluation of the framework. Hence, the initial focus will be on interacting effects of environmental organic contaminants and climate change on top-predators of a coastal and an offshore Arctic marine ecosystem in the Svalbard and Barents Sea areas. Important sub-goals include research to (1) develop the framework through evaluating existing knowledge of the most relevant pressures and their interactions, (2) explore the utility of the framework to assess interactions of contaminants and climate change on the state of two selected Arctic marine ecosystems, (3) explore the utility of the framework to assess combined impacts across ecosystems, space, and time, and (4) evaluate the overall framework, guide further research, and communicate key results to regulatory bodies and institutions. Overall, the project is designed to both (i) strengthen research on critical Arctic environmental issues across disciplines and institutions, and (ii) contribute with scientific knowledge and possible mitigation strategies of interest to relevant environmental agencies as well as international programs and agreements.