Quantifying the Ocean, Freshwater and Human Effects on Year-to-Year Variability of One-Sea-Winter Atlantic Salmon Angled in Multiple Norwegian Rivers

Many Atlantic salmon, Salmo salar, populations are decreasing throughout the species' distributional range probably due to several factors acting in concert. A number of studies have documented the influence of freshwater and ocean conditions, climate variability and human impacts resulting from impoundment and aquaculture. However, most previous research has focused on analyzing single or only a few populations, and quantified isolated effects rather than handling multiple factors in conjunction. By using a multi-river mixed-effects model we estimated the effects of oceanic and river conditions, as well as human impacts, on year-to-year and between-river variability across 60 time series of recreational catch of one-sea-winter salmon (grilse) from Norwegian rivers over 29 years (1979–2007). Warm coastal temperatures at the time of smolt entrance into the sea and increased water discharge during upstream migration of mature fish were associated with higher rod catches of grilse. When hydropower stations were present in the course of the river systems the strength of the relationship with runoff was reduced. Catches of grilse in the river increased significantly following the reduction of the harvesting of this life-stage at sea. However, an average decreasing temporal trend was still detected and appeared to be stronger in the presence of salmon farms on the migration route of smolts in coastal/fjord areas. These results suggest that both ocean and freshwater conditions in conjunction with various human impacts contribute to shape interannual fluctuations and between-river variability of wild Atlantic salmon in Norwegian rivers. Current global change altering coastal temperature and water flow patterns might have implications for future grilse catches, moreover, positioning of aquaculture facilities as well as the implementation of hydropower schemes or other encroachments should be made with care when implementing management actions and searching for solutions to conserve this species

Increased densities of Atlantic salmon smolts in the River Orkla, Norway, after regulation for hydropower production

The River Orkla was regulated for hydropower production in 1983. Estimates of smolt densities of Atlantic salmon Salmo salar in the river were conducted from 1983 through 1988. Each year, 3,000-5,000 wild smolts were captured in three sections of the river and marked by fin clipping. Recaptures were made during the smolt run by two traps lowered from a bridge downstream from the area where smolts were tagged. After regulation of the river, the water discharge always exceeded 10 m3/s, thereby eliminating periods with low discharge (2 m3/s). Smolt densities appear to have increased gradually from 4.0 (95% confidence interval, 2.7-6.1) per 100 m2 in 1983 to 7.9 (6.2 to 10.1) per 100 m2 in 1987, but dropped to 5.1 in 1988. Because major changes in abiotic conditions are related to stabilized discharges, increase in production area may have been responsible for increased smolt production. High minimum discharge during winter is hypothized to increase winter survival of parr. The estimated increase in smolt densities appears to have resulted in recent higher catches of adult Atlantic salmon by anglers

Development of an inflow-controlled environmental flow regime for a Norwegian river

Hydropower produces 99% of the electricity in Norway, and a large number of rivers are regulated. Currently, static minimum flow regimes are used as a mitigation measure for most of these developments, usually having fixed values for winter and summer flow. Improved knowledge on the importance of variability in flow regimes has led to research on alternative solutions to the static minimum flow regimes. This paper describes the development of an environmental flow regime that is designed to follow the variation in natural inflow. The flow regime is designed using an adaptation of the building block methodology and linked to high, normal and low natural flow conditions. The work is focused on the river Daleelva in western Norway where Atlantic salmon is the key species. The paper also describes how the variable environmental flow regime can be implemented in practice as it pertains to current Norwegian legislation

A Meso-scale Habitat Classification Method for Production Modelling of Atlantic Salmon in Norway

Meso-scale classification of rivers has been used for decades in hydrology and ecology. Recent research has demonstrated a large potential for using this in ecohydraulics. Habitat modellers have to look at complex systems (e.g. catchments), where problems inherent in applying models developed for small scales applied for larger scales need to be overcome. The use of hydro-morphological units linked to meso-habitats extends the information and helps bypassing the problems arising from scale alteration. The process is called upscaling. This paper presents a physical approach for mesohabitat assessment in small to medium sized rivers, with the purpose of serving as a scaling tool for physical habitat information from micro-scale to macro-scale. Results of the assessment are to be used for population modelling of juvenile Atlantic salmon ( Salmo salar). The system has been tested in Norway and in Great Britain on rivers of various sizes, has a flexible structure, so that it can be adapted to different situations and problems and is also rapid regarding habitat mapping

Bestandsutvikling hos sjøaure og laks i Aurlandsvassdraget

Ugedal, O., Pulg, U., Espedal, E.O., Jensås, J.G., Postler, C., Skoglund, H. & Stranzl, S. 2023. Bestandsutvikling hos sjøaure og laks i Aurlandsvassdraget. NINA Rapport 2313. Norsk institutt for naturforskning. Kraftutbyggingen av Aurlandsvassdraget utnytter fallhøyden fra en rekke magasiner på fjellet i flere trinn ned til Aurlandsfjorden. Avløpsvannet fra de tre kraftverkene som ligger på fjellet føres til Viddalsvatn (HRV: 930 moh.) og videre ned til kraftverket Aurland 1, som har utløp i Vassbygdvatn (HRV: 55,4 moh.). Vassbygdvatn ligger midt på strekningen med laks og sjøaure, med Vassbygdelva oppstrøms og Aurlandselva nedstrøms innsjøen. Vangen kraftverk utnytter fallet fra Vassbygdvatn og ned til fjorden. Utbyggingen foregikk etappevis over mange år, fra anleggsarbeidene startet høsten 1969 og første aggregat i Aurland 1 ble tatt i bruk i januar 1973 til tredje aggregat i samme kraftstasjon ble startet opp høsten 1989. På 1900-tallet, før kraftutbyggingen, var Aurlandselva kjent som en av Norges beste elver for sportsfiske etter sjøaure. I tillegg hadde vassdraget en god bestand av laks. Utover 1980-tallet avtok fangstene av sjøaurer markant. Laksefangstene ble ytterligere redusert inntil laksefisket ble stanset i 1989. For å undersøke hva som forårsaket nedgangen i fiskebestan-dene ble det igangsatt årlige fiskebiologiske undersøkelser i vassdraget fra og med 1989. I rapportene fra disse undersøkelsene ble det først og fremst fremhevet to flaskehalser for fiskeproduksjon som følge av kraftverksreguleringen, redusert vannføring i Vassbygdelva og Midjeelva (Løelva) og redusert vanntemperatur i Aurlandselva. I 2009 ble Aurlandsvassdraget tatt inn som et demovassdrag i prosjektet EnviDORR. Målet var å utvide perspektivet, finne eventuelle andre faktorer som kunne være flaskehalser for fiskeproduksjonen i vassdraget og å sette i gang tiltak for å avbøte eventuelle flaskehalser. Gjennom kartlegging av gyteforholdene og bunnsubstratet ble det diagnostisert at mangel på gyteareal ga dårlige rekrutteringsforhold i Aurlandselva og at mangel på skjul i elvebunnen ga ugunstige oppvekstforhold for ungfisk i deler av elva. Dette ble vurdert som sannsynlige flaskehalser for fiskeproduksjonen i vassdraget. I tråd med prinsipper for miljødesign i regulerte vassdrag ble det fra 2010 satt i gang omfattende tiltak for å skape flere og bedre fordelte gyteplasser og å øke skjultilgang i elvebunnen i Aurlandselva. I tillegg ble det gjennomført tiltak for å bedre habitatforholdene for fisk i sideløp. For å dokumentere utviklingen i bestandene av sjøaure og laks i vassdraget har NORCE-LFI utført årlige gytefisktellinger i perioden 2009-2022 og elektrisk fiske på seks nylagede gyteområder fra og med 2010, mens NINA har gjennomført årlige undersøkelser av ungfisk-bestand i perioden 2009-2022 ved elektrisk fiske på opptil 20 stasjoner i Aurlandselva og åtte stasjoner i Vassbygdelva. I denne rapporten presenteres oppdaterte resultater fra gytefisktellinger og elektrisk fiske i 2019-2022. Resultatene ses i sammenheng med tidligere undersøkelser i vassdraget og det gis en oppdatert vurdering av status til bestandene av laks og sjøaure i vassdraget. Vanntemperatur Vassdragsreguleringen har ført til at vanntemperaturen i Aurlandselva, som i utgangspunktet var sommerkald, har blitt enda kaldere om sommeren. En analyse av tilgjengelige ungfiskdata for 32 årsklasser viser en sammenheng mellom temperaturforholdene gjennom den første vekstsesongen og rekruttering av årsyngel. Både tetthet og vekst hos årsyngel av aure og laks økte signifikant med sommertemperaturen i Aurlandselva, målt som gjennom-snittlig vanntemperatur i perioden juli-august. Den økte årsklassestyrken med økt temperatur den første vekstsesongen ga også utslag i økte tettheter av 1+ aure og laks og 2+ aure henholdsvis ett og to år etterpå. Dette tilsier at lave sommertemperaturer er en flaskehals for rekrutteringen av aure og laks i kalde år. Tidligere beregninger tyder på at redusert temperatur som følge av vassdragsreguleringen har bidratt til 15-20 % redusert rekruttering av aure i Aurlandselva. Sammenhengen mellom temperatur og rekruttering var vesentlig svakere hos laks enn hos aure. Dette skyldes trolig at laksebestanden i store deler av den aktuelle perioden har vært rekrutteringsbegrenset av lav gytebestand. Resultater fra laboratorieforsøk tilsier at lakse-ungene kan tolerere lave temperaturer i ”swim-up” perioden, og lave temperaturer vurderes ikke som en begrensende faktor for å opprettholde en selvreproduserende laksebestand i Aurlandselva. År med lave sommertemperaturer er imidlertid også en flaskehals for rekruttering hos laks, og redusert vanntemperatur har bidratt til redusert potensial for produksjon av laks i Aurlandselva. I tillegg viser eksperimentelle forsøk at ungfisk av aure i større grad kan utkonkurrere laks på lave temperaturer. Dermed kan redusert vanntemperatur ha gitt aureungene et konkurransemessig fortrinn over laksen i Aurlandsvassdraget. Årsyngel av både aure og laks har i de aller fleste år mindre størrelse i Aurlandselva enn i Vassbygdelva som følge av at vanntemperaturen om sommeren er høyere i Vassbygdelva. Forskjellene i aurens størrelse ved alder avtar ettersom fisken blir eldre. Dette kan tyde på at forholdene for vekst hos eldre ungfisk av aure er noe bedre i Aurlandselva til tross for at vanntemperaturen er lavere. Forskjellene i fiskestørrelse ved alder mellom de to elveavsnittene har blitt mindre de siste 14 årene, til tross for at fisketettheten i Aurlandselva har økt noe. Dette tilsier at vekstforholdene i Aurlandselva ikke har utviklet seg negativt sammenliknet med forholdene i Vassbygdelva i løpet av perioden 1989-2022, og at forholdene for aurevekst kan ha bedret seg i de siste årene. Redusert vanntemperatur om sommeren fører fremdeles til redusert rekruttering i Aurlandselva og tiltak som øker sommertemperaturen, spesielt i kalde år, kunne ha bidratt til økt produksjon av både sjøaure og laks i vassdraget. Utvikling i tetthet av ungfisk I Aurlandselva økte tettheten av både yngel og eldre ungfisk av aure med om lag 30 % på NINA sitt stasjonsnett for elektrisk fiske langs elvebredden i løpet av perioden 2009-2019. Økningen i tetthet av ungfisk skyldes trolig både økning i mengde gyteareal og en økning i gytebestanden, og tettheten av eldre ungfisk kan trolig også være positivt påvirket av tiltakene for å øke mengden skjul i vassdraget. De siste tre årene har det vært noe redusert rekruttering av aureyngel, trolig som følge av at gytebestanden er redusert, og også en gradvis avtakende tetthet av eldre aureunger. Utviklingen i ungfisktetthet på NORCE sitt stasjonsnett på og ved restaurerte gyteområder var i store trekk lik utviklingen på NINA sitt stasjonsnett, men nedgangen i yngeltetthet har vært mindre på disse områdene de siste årene. Tettheten av presmolt aure, det vil si ungfisk som sannsynligvis vil vandre til sjøen kommende vår, har økt noe i Aurlandselva perioden 1989-2022. Resultatene tyder på at produksjonen av auresmolt har vært relativt høy fra og med 2001, men likevel noe økende de siste 14 årene. I Vassbygdelva økte den gjennomsnittlige tettheten av aureyngel fra 2010 og frem mot en topp i 2019, og har deretter avtatt. Redusert rekruttering i de siste tre årene skyldes trolig redusert antall gytefisk og mindre eggdeponering. I perioden 2009-2022 var det en svak negativ trend i tetthet av eldre ungfisk av aure. Tettheten av presmolt aure har vært variabel i Vassbygdelva og uten noen signifikant tidstrend i perioden 1989-2022 sett under ett. Tettheten var gjennomgående lav fra 1989-1995 og økte markert etter at det frivillige vannslippet i tørkeperioder ble satt i verk fra og med vinteren 1995/96. De høyeste tetthetene ble registrert i 1997 og 2002, men deretter har tetthetene avtatt. Fra og med 2001 til og med 2009 var tettheten av presmolt aure gjennomgående noe høyere i Vassbygdelva enn i Aurlandselva, mens tetthetene har vært lavere i Vassbygdelva de siste 13 årene med unntak av i 2014. Lavere tettheter av presmolt av aure i Vassbygdelva kan være noe påvirket av ugunstige forhold ved fiske og/eller endringer i elvebunn og produksjonsforhold i elva de siste årene. I tillegg kan utviklingen av auretetthet i Vassbygdelva de siste 15 årene være negativt påvirket av økt konkurranse med laks. Dette kan ha gitt større og tidligere nedvandring av aureunger til Vassbygdvatn og/eller økt dødelighet. I Aurlandselva har det vært stor variasjon i årsklassestyrke hos laks i perioden 1989-2022. Med unntak av årsklassen som klekket i 1991 (gyting i 1990) var alle årsklasser på 1990-tallet relativt svake. Årsklasse 1991 var til gjengjeld en av de sterkeste i hele undersøkelsesperioden. Årsklassene klekket i 2001-2003 var også blant de mest tallrike i tidsserien. I de siste seks årene har tettheten av laksunger gjennomgående vært høyere enn gjennomsnittet for hele tidsperioden. Alt i alt tyder resultatene på at produksjonen av laks i Aurlandselva de siste 14 årene har vært høyere enn i flesteparten av de tidligere årene i perioden 1989-2022, med unntak av årene 2003-2006 da produksjonen trolig var på nivå med i dag. Fram til årtusenskiftet ble det registrert svært lav tetthet av laksunger i Vassbygdelva. Tetthetene økte mye på første halvdel av 2000-tallet og årsklassene som klekte i 2001-2003 ga opphav til vesentlig høyere tetthet av eldre laksunger enn de foregående 12 årsklassene. Denne økningen sammenfaller med økt lakseinnsig til vassdraget i årene 2000-2002. I tillegg ble det plantet ut øyerogn i Vassbygdelva i perioden 2003-2009 og denne kultiveringen synes å ha hatt stor positiv betydning for utviklingen i ungfiskbestanden av laks i de påføl-gende årene. Rognplantingene i Vassbygdelva startet opp igjen i 2013 og ble videreført i 2015-2022, og disse sammen med noe økt gytebestand i 2014-2017 og økt gyteareal har gitt økte tettheter av både yngel, eldre ungfisk og presmolt de siste seks årene. Vurdert ut fra tetthet av ungfisk og presmolt var ungfiskbestanden av laks noe større i Vassbygdelva i årene 2003-2006 enn den har vært de siste årene. Tettheten av presmolt laks har økt i perioden 1998-2022 både i Aurlandselva og Vassbygdelva. Utviklingen over tid har store likhetstrekk i de to elvene med en signifikant positiv samvariasjon. Den naturlige lakseproduksjonen i vassdraget er begrenset av antall gytefisk og ungfiskproduksjonen varierer derfor med innsiget av laks og omfanget av rognplanting. Økt produksjon av laks i Vassbygdelva har i stor grad vært avhengig av utlegging av øyerogn og vil trolig også være det i årene framover. Antallet presmolt synes å ha vært størst i årene 2003-2006 i begge elvene. De siste fire årene har gjennomsnittlig tetthet (snitt av snitt) vært noe høyere i Aurlandselva enn i Vassbygdelva med henholdsvis 6,1 og 4,6 presmolt per 100 m2 i de to elvene. Resultatene tyder på at det har vært en varierende, men ikke ubetydelig smoltproduksjon av laks i vassdraget de siste 20 årene. Utvikling i bestand av voksen fisk Utviklingen i gytebestander ble undersøkt ved årlige drivtellinger av gytefisk i Aurlandselva og Vassbygdelva. Det årlige innsiget av laks og gytemoden sjøaure i vassdraget ble beregnet med basis i tellingene av gytefisk og antall fisk rapportert avlivet i sportsfisket. Antallet registrerte gytefisk av sjøaurer i Aurlandsvassdraget økte kraftig fra 482 i 2009 til en topp i 2014 med 1893 individer. Deretter har antallet gradvis avtatt, og i 2022 ble det registrert 459 gytefisk ved tellingene. Beregnet årlig minimumsinnsig (oppgang) av gytemoden sjøaure økte fra 640 individer i 2009 til i overkant av 2100 individer i 2014 og avtok deretter gradvis til 900 individer i 2018 og ytterligere til 470 individer i 2022. Utviklingen i det årlige innsiget av sjøaure i vassdraget de siste 22 årene samvarierer signifikant med utviklingen i andre nærliggende bestander i Sognefjorden som Nærøydalselva og Flåmselva. Dette tyder på at variasjoner i sjøoverlevelse påvirker disse bestandene på samme måte. Vurdert ut fra elveareal var gytebestanden i Aurlandsvassdraget til dels betydelig tettere og mer tallrik enn de to nabobestandene i perioden 2010-2018. Noe av denne forskjellen kan forklares med at Vassbygdvatn bidrar til produksjon av sjøaure i Aurlandsvassdraget, mens aureproduksjonen i de to andre vassdragene kun skjer i elvearealer. I Flåmselva og Nær-øydalselva har laksebestandene vært vesentlig mer tallrike enn i Aurlandsvassdraget og svakere konkurranse fra laks kan være en medvirkende årsak til at sjøaurebestanden i Aurlandsvassdraget har hatt relativt sett høyere tetthet enn i de to andre elvene. De tre-fire siste årene har imidlertid gytebestanden av sjøaure i Aurlandsvassdraget avtatt til samme tetthet som bestandene i Flåmselva og Nærøydalselva. Økt lakselusindusert dødelighet hos smolt og/eller umoden sjøaure (blenkje) framstår som en sannsynlig viktig årsak til nedgangen i gytebestand i Aurlandsvassdraget de siste årene. I tillegg kan andre faktorer som gir økt sjødødelighet, som for eksempel redusert tilgang til høvelige byttedyr eller beskatning i sjøen ha bidratt til nedgangen, men det finnes ikke kvan-titative opplysninger som kan belyse betydningen av slike faktorer. Beskatningsratene i ferskvann har vært lave (< 10 %) i Aurlandsvassdraget de siste åtte årene. Den lave beskatningsraten i ferskvann har imidlertid ikke forhindret at sjøaurebestanden i Aurlandsvassdraget har vært i nedgang de siste årene. Antallet registrerte gytefisk av laks i økte fra 13 og 26 individer i 2009 og 2010 til 87 individer i 2011 og med en topp i årene 2014-2016 med 87-97 individer. Deretter har gytebestanden avtatt, og de siste seks årene har antallet variert fra 28 til 61. Laksen i vassdraget er fredet og svært få fisk rapporteres fanget i sportsfiske og nesten alle av disse er rapportert gjenut-satt etter fangst. Tellingene av gytelaks gir dermed også et minimumsinnsig til vassdraget. Hos laks var det også en signifikant samvariasjon i utvikling av det årlige innsiget mellom Aurlandsvassdraget og de to nabobestandene. Dette tyder på at disse tre bestandene påvirkes av variasjoner i sjøoverlevelse på samme måte. Vurdert ut fra elveareal har gytebestanden i Aurlandsvassdraget vært betydelig mindre tett enn de to nabobestandene de siste sju årene (med unntak av for Flåm i 2018 og 2019). Sjøauren dominerte også i vassdraget før regulering, men laksebestanden var på et vesentlig høyere nivå. Årsak til sjøaurens dominans kan være at den er mer konkurransedyktig ved lave sommertemperaturer og at dette ble forsterket av reguleringen som førte til enda kaldere sommertemperaturer i Aurlandselva. Laksebestanden i Aurlandsvassdraget har vært og er fortsatt svært fåtallig og dermed svært sårbar overfor ytre påvirkningsfaktorer. Kombinasjonen av generell lav sjøoverlevelse, svært høyt smittepress fra lakselus og andre påvirkninger gjør at bestandstilstanden har blitt kritisk lav i vassdraget som i flere andre bestander i indre del av Sognefjorden. Forsterkningsutsettingene av rogn har helt klart en positiv effekt på ungfiskproduksjonen, men det er usikkert om utsettingene er store nok til å øke bestanden av voksen laks gitt den tilsynelatende lave sjøoverlevelsen i dag og sannsynlige trusselsfaktorer fra oppdrettsnæringen i sjøen fremover for laksen fra vassdraget