Preparing for the unprecedented – Moving towards quantitative understanding of oil spill impacts on Arctic marine biota

Show full item record

Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-5182-7
Title: Preparing for the unprecedented – Moving towards quantitative understanding of oil spill impacts on Arctic marine biota
Author: Nevalainen, Maisa
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Biological and Environmental Sciences, Organismal and Evolutionary Biology Research Programme
Doctoral Programme in Interdisciplinary Environmental Sciences
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Belongs to series: Dissertationes Schola Doctoralis Scientiae Circumiectalis, Alimentariae, Biologicae - URN:ISSN:2342-5431
Abstract: The risk of a major oil spill in the Arctic has become a matter of global concern, since climate change is extending the ice-free period and bringing more shipping to the area. The Arctic is already under great pressure from climate change, and an oil spill in this unique and sensitive environment could be a catastrophe for its biota. Fortunately, no major oil spill has happened in the true Arctic yet, but as the probability of one is increasing, we need to prepare for the potential consequences. Understanding the likely impacts of Arctic oil spills could greatly benefit conservation of the area as, for example, spatially and temporally varying risk could be taken into account when selecting shipping routes. Hence, comprehensive knowledge about the impacts of oil spills on Arctic ecosystems is needed. So far, however, knowledge about the likely impacts of oil on Arctic biota is scarce and insufficient for comprehensive risk assessment. The thesis constructs and applies a probabilistic framework for assessing the environmental risk oil spills pose for marine biota in the data-poor Arctic. The work consists of the summary and four research papers. Paper I brings together the current understanding about Arctic oil spills and their environmental impacts, and conceptualizes that knowledge as a probability-based framework that can guide further risk assessment. It further identifies the key Arctic marine functional groups that environmental risk assessment should focus on. Paper II carries out an expert elicitation to quantify the acute oil spill -induced mortality of adult and offspring individuals belonging to each functional group. Paper III develops a vulnerability index describing the acute mortality and the longer-term recovery potential of the functional groups based on scientific and grey literature. Paper IV uses the information collected in papers I–III and combines it with estimates of oil spreading and species distributions to compare the spatiotemporally varying mortality risk for polar bears, ringed seals and walrus in a case study area, the Kara Sea. The results of the thesis suggest that, in general, polar bears and marine birds are most at risk from spilled oil in the Arctic, but there is great variation in the risk depending on the timing of the spill and the type of oil spilled. Moreover, the distribution of biota in relation to shipping routes can have a major impact on the risk the spilled oil poses to them. Furthermore, the amount of ice present at the spill site can alter the risk to biota, as ice cover affects both the spreading of oil and the abundance of species in the vicinity of the oil spill. On an acute scale, medium density oil spilled when ice concentration are relatively low seems to be the worst-case accident scenario when considering the joint impact on all biota, but determining the safest shipping route may prove to be challenging. This thesis offers new insights into the risk that oil spills pose to Arctic biota, and is a step on the way towards a comprehensive understanding of the impact of Arctic oil spills. However, there are still great knowledge gaps, which this thesis both identifies and aims to minimize by suggesting different methods for efficient data collection to benefit risk management related to Arctic shipping. Additional research is needed to evaluate the longer-term impacts of spilled oil and the persistence of oil in cold environments in particular. Furthermore, the need for a valuing method to guide both risk assessment and management is recognized.Arktinen öljyonnettomuus on globaali huoli. Kun ilmastonmuutos pidentää pohjoisen jäätöntä kautta, lisääntyy alueen meriliikenne. Ilmastonmuutos itsessään aiheuttaa suurta painetta arktiselle luonnolle, ja öljyonnettomuus tällä ainutlaatuisella ja herkällä alueella voi johtaa ympäristökatastrofiin. Alueella ei ole toistaiseksi sattunut suurta öljyvuotoa, mutta koska sellaisen todennäköisyys kasvaa laivaliikenteen lisääntyessä, myös seurauksiin tulee varautua. Öljyonnettomuuden seurauksien ymmärtäminen voi hyödyttää arktisen luonnon suojelua jos esimerkiksi ajallisesti ja alueellisesti vaihteleva öljyvuodon aiheuttama riski voidaan huomioida laivareittien valinnassa. Tämä kuitenkin vaatii kattavaa tietoa öljyvuodon vaikutuksista arktiselle ekosysteemille. Toistaiseksi tieto on hajanaista ja riittämätöntä kattavaan riskianalyysiin. Väitöskirja rakentaa todennäköisyyspohjaisen viitekehyksen, jonka avulla voidaan tutkia arktisten öljyvuotojen aiheuttamaa riskiä arktiselle merilajistolle tilanteessa, jossa kovaa dataa on vähän eikä perinteisiä öljymalleja siten voida käyttää. Väitöskirja myös käyttää rakentamaansa viitekehystä riskin kvantifioimiseksi. Työ koostuu tiivistelmästä ja neljästä tutkimusartikkelista. Artikkeli I koostaa nykyisen tiedon arktisista öljyonnettomuuksista ja niiden ympäristövaikutuksista, sekä rakentaa viitekehyksen, jota voidaan käyttää riskianalyysissä. Lisäksi artikkeli identifioi tärkeimmät funktionaaliset lajiryhmät, joihin meriympäristöön keskittyvän riskianalyysin tulisi kohdistua. Artikkeli II suorittaa asiantuntijaelisitaation kvantifioidakseen öljyvuotoihin liittyvää merilajiston akuuttia kuolleisuutta. Artikkeli III kehittää haavoittuvuusindeksin, joka kuvaa sekä merilajiston akuuttia kuolleisuutta että populaatioiden pidemmän aikavälin elpymistä. Artikkeli IV käyttää artikkeleissa I–III kerättyä tietoa ja yhdistää sen arvioihin öljyn leviämisestä sekä lajien levinneisyydestä. Tulosten perusteella verrataan merinisäkkäisiin kohdistuvaa, ajallisesti ja alueellisesti vaihtelevaa riskiä tapaustutkimusalueella, Karanmerellä. Väitöskirjan tulokset osoittavat, että jääkarhut ja merilinnut ovat suurimmassa riskissä öljyonnettomuuden sattuessa, mutta riski vaihtelee suuresti riippuen vuodon ajoituksesta ja vuotaneen öljyn ominaisuuksista. Lisäksi lajien levinneisyys suhteessa laivareittien sijaintiin vaikuttaa riskiin suuresti. Myös jään määrä vuotokohdan läheisyydessä muokkaa eliöstölle kohdistuvaa riskiä koska se vaikuttaa sekä öljyn leviämiseen että lajien levinneisyyteen. Akuutilla aikavälillä vaarallisin onnettomuus näyttäisi olevan keskitiheän öljyn vuotaminen jääpeitteen ollessa kohtalaisen pieni. Turvallisimman laivareitin määrittäminen voi kuitenkin olla vaikeaa, koska eri reitit ja onnettomuusskenaariot aiheuttavat erilaisen riskin eri lajeille. Väitöskirja tuottaa uutta tietoa öljyonnettomuuksien aiheuttamista riskeistä arktiselle eliöstölle, ja on askel kohti öljyvuotojen ympäristövaikutusten kokonaisvaltaista hahmottamista. Aiheeseen liittyy kuitenkin vielä paljon epävarmuutta, ja väitöskirja sekä tunnistaa näiden epävarmuuksien lähteitä että ehdottaa erilaisia keinoja tiedonkeruun tehostamiseksi ja riskinhallinnan parantamiseksi. Tulevaisuudessa lisätietoa tarvitaan erityisesti öljyn pidemmän aikavälin ympäristövaikutuksista sekä öljyn säilymisestä luonnossa kylmissä olosuhteissa. Lisäksi väitöskirja tunnistaa tarpeen arvonmääritysmenetelmälle, joka voi auttaa päätöksentekijöitä vertaamaan ja arvottamaan eri lajeihin kohdistuvaa riskiä.
URI: URN:ISBN:978-951-51-5182-7
http://hdl.handle.net/10138/301453
Date: 2019-05-24
Subject: Ympäristötieteet
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Preparin.pdf 919.1Kb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record