Modelleren van primaire productie en waterkwaliteit Oosterschelde : bepalende en sturende factoren van primaire productie

De Oosterschelde is een dynamisch ecosysteem waarin primaire productie een cruciale rol speelt voor de bepaling van de ecologische draagkracht van het systeem als ook de natuurbeheer doeleinden. Dit onderzoek richt zich op het modelleren van pelagische primaire productie en waterkwaliteit met behulp van het D-HYDRO waterkwaliteitsmodel, om inzicht te krijgen in de ecologische draagkracht en inschatting van effecten van toekomstige maatregelen. Dit rapport beschrijft vooral resultaten, vergelijkingen en een eerste analyse en dient als basis voor meer gedetailleerde vervolgstudies. Het benoemt afwijkingen en mogelijke verklaringen, maar laat bewust enkele vragen open; dit weerspiegelt de huidige status van kennis- en modelontwikkeling. Het model is opgezet in zowel 2D- als 3D-variant voor beschrijving van waterbeweging en waterkwaliteit en uitgebreid met begrazing door schelpdieren, omdat deze een grote invloed hebben op de dynamiek van fytoplankton en daarmee op het functioneren van het systeem. Primaire productie in de Oosterschelde vindt voornamelijk plaats tussen maart en september, met de hoogste waarden op de overgang van platen naar geulen. Het groeiseizoen is korter in het westelijke deel dan in het oostelijke en noordelijke deel, en jaar-op-jaar variatie is vooral zichtbaar in het oosten. Deze patronen worden goed gereproduceerd door de modellen, die ook realistische concentraties van nutriënten en zuurstof laten zien. De resultaten geven inzicht in de ruimtelijke en temporele dynamiek van het systeem en vormen een basis voor het beoordelen van ecologische draagkracht. De belangrijkste sturende factoren voor primaire productie zijn licht, temperatuur, nutriënten en begrazing. In de winter beperken licht en temperatuur de productie, terwijl na de voorjaarsbloei nutriëntendepletie optreedt. In de zomer en herfst speelt begrazing door schelpdieren een cruciale rol. Modellen die grazers expliciet meenemen, sluiten beter aan bij de waarnemingen, vooral in gebieden met hoge schelpdierdensiteit zoals het oostelijke en noordelijke deel. De gevoeligheidsanalyse toont dat een 2D-model in de meeste gevallen volstaat, behalve nabij de Krammersluis, Flakkeese Spuisluis en Bergse Diepsluis waar een 3D-model meerwaarde kan hebben. Verder blijkt dat verschillen in verblijftijd tussen west (kort) en oost/noord (lang) een belangrijke verklaring vormen voor regionale verschillen in primaire productie. Uitwisseling met de Noordzee domineert de stikstof- en koolstofbalans, terwijl atmosferische depositie en polderlozingen aanvullende bronnen zijn. Naast deze modelstudie is ook een vergelijking gemaakt tussen uitkomsten van het D-HYDRO waterkwaliteitsmodel en het DEMO model van WMR. Het D‑HYDRO waterkwaliteitsmodel is een geavanceerd numeriek advectie‑diffusie‑reactiemodel voor o.a. 2D en 3D‑simulaties van waterkwaliteit en ecologische processen, gekoppeld aan hydrodynamische modellen. Het DEMO‑model is een getijgemiddeld en stikstof gebaseerd ecosysteemmodel dat de stikstof‑, fytoplankton‑ en grazerdynamiek simuleert voor het analyseren van voedselweb interacties en beheermaatregelen in de Oosterschelde. De ruimtelijke en temporele patronen in primaire productie zijn grotendeels vergelijkbaar, maar D‑HYDRO toont een sterkere ruimtelijke gradiënt en laat seizoensdynamiek zien die op detailniveau afwijkt, met name door expliciete begrazing. Over het algemeen biedt het D-HYDRO-model een proces gebaseerde aanpak voor scenarioanalyses en lange termijnstudies, terwijl het DEMO-model geschikt is voor snelle verkenningen. Beide modellen vullen elkaar aan en kunnen samen inzicht geven in systeemdynamiek en onzekerheden. Voor wat betreft het D-HYDRO waterkwaliteitsmodel liggen er mogelijke verbeterpunten in het toevoegen van microfytobenthos, de ruimtelijke verdeling van algen (zowel biomassa als productie), de graasdruk en de slibdynamiek . Ook is er in mindere mate behoefte aan betere invoerdata voor lozingen en sedimentparameters. Verdere verfijning van deze aspecten en een gezamenlijke gevoeligheidsanalyse van beide modellen zal bijdragen aan robuustere voorspellingen van ecologische draagkracht en de effecten van toekomstige beheermaatregelen.