Water and material transports between the Gulf of Bothnia and the Baltic Proper

Ett forskningsprojekt finansierat av SNV:s forskningsnämnd startade 1973 i norra Ålands hav. Dess syfte var att beräkna vatten-, värme ochmaterialtransporter mellan Bottniska Viken och Östersjön. Mätningar har utförts huvudsakligen i tröskelområdet i norra Ålands hav på linjen Understen-Märket Samtidiga mätningar i Skärgårdshavet öster om Åland har endast utförts under 1977. Resultaten visar hur stort utbytet är mellan bassängerna och var det äger rum. Fem årliga delrapporter speglar de löpande resultaten. Den nu föreliggandeslutrapporten innehåller en övergripande sammanställning. För att kartlägga vattenutbytet mellan Bottniska viken och Östersjön behöver man veta dels hur stora mängder vatten som förs till och från respektive bassäng, dels vilken sorts vatten som transporteras. Härvid är t ex vattnets salthalt, näringsinnehåll och föroreningsgrad intressant. Erforderliga data erhålls genom att mäta med både horisontell och vertikal upplösning tvärs de kanaler som binder samman de båda bassängerna. Nästa steg är att ta fram en budget för hur stora mängder av intressanta ämnen som förs in eller ut. Härigenom speglas hur väl ventilerad Bottniska viken är, dvs i vilken utsträckning de föroreningar som tillförs Bottniska viken stannar där. Inom detta projekt har en kartläggning utförts över vattenutbytets struktur och storlek i Ålands hav och i begränsad omfattning även i Skärgårdshavet. Denna kan ligga till grund för ytterligare beräkningar av transporter av olika ämnen. En god kännedom har erhållits om strömförhållandena samt om hur de olika delarna av tröskelområdet fungerar ur utbytessynpunkt. Kunskaperna om detta var tidigare mycket begränsade. Materialet rymmer naturligtvis stora möjligheter till ytterligare studier. Ett nästa steg som ter sig angeläget är att fortsätta arbetet på en dynamisk modell för Ålands hav, samt att koppla samman vattenutbytet med de meteorologiska förhållandena. Sommartid finns den största temperaturförändringen mellan 10 och 40 m djup. Ett svagt salthaltssprångskikt som bildas under denna period ligger inom samma djupintervall. Övriga årstider ökar salthalten ganska jämnt med djupet. Under sommarperioden är ytskiktet varmare, och oftast även sötare, i den västra delen av tröskelområdet.Within the framework of the Swedish-Finnish Joint Cornmitte on the Gulf of Bothnia, investigations have been carried out in the Åland Sea and in the Finnish Archipelago Sea in order to study water exchange and transports of heat and nutrients between the Gulf of Bothnia and the Baltic proper. The work has been a cooperation between the Swedish Meteorological and Hydrological Institute (SMHI) and the Finnish Institute of Marine Research. Measurements have been performed by SMHI during the periods June-December 1973, July-December 1974, August 1975-May 1976 and June- August 1977, most intensively in 1974 and 1977. The following parameters have been measured: current speed and direction, water temperature, salinity, oxyge , total phosphorus and total nitrogen. The current patterns in the northern part of the Åland Sea are described .An expansion of the north- south current components into empirical orthogonal functions shows the main characteristics of the current systems. The mean circulation during thermally stratified conditions shows southgoing currents in the upper layer and northgoing in the lower. A simple numerical model shows that the main driving force on the net current, when the vertical stratificationis weak, is the surface slope along the channel. Local acceleration and bottom friction are also important. Water transports have been calculated from the current measurements.The water exchange is most probably largest during the autumn. In the surnmer of 1977 measurements were made on both sides of Åland. The net transport was southgoing in the Åland Sea (46-95 km3 month- l to the north and 78-236 to the south) and northgoing in the Archipelago Sea (28-44 km3 • month- l to the north and 14-31 to the south) . Comparing the net exchange between the central Baltic and the Gulf of Bothnia with the volume changes in the latter , determined from water level records , gives a difference that probably depends on the choice of representative areas for the current meters. Calculations of transports of total phosphorus, total nitrogen and heat have also been made. English translations of captions to figures and tables are found in appendix 11 (the last pages of this report)