Environmental impacts of floating bridges

Abstract

Follestad, A., Järnegren, J., Mul, E.J., Rosten, C. & Singsaas, F.T. 2022. Environmental impacts of floating bridges. NINA Report 2057. Norwegian Institute for Nature Research. The Norwegian government has an ambition of better connecting the west coast of Norway between Kristiansand and Trondheim. Improvement of the fjord crossings will be the primary means of improving connections and reducing travel time. This project has been termed the Ferry Free E39 project and is the responsibility of the Norwegian Public Roads Administration (NPRA). Many of the fjord crossings on the west coast present difficulties for existing bridge and tunnel technologies due to the spans that need to be crossed, or the depths of the fjords. The NPRA is therefore scoping new solutions in the form of floating bridges and submerged, floating tube bridges (SFTB). Floating bridges and SFTB use new approaches such as suspension of bridges, or submerged tunnels, from pontoons. This enables deeper (over 400 m), or wider (over 2 km) stretches to be crossed. When evaluating new technological solutions, it is important to consider their potential environmental footprints. For this reason, the NPRA has commissioned the Norwegian Institute for Nature Research (NINA) to evaluate the potential environmental effects of floating bridges and SFTB through literature study and expert evaluation. We applied a semi-systematic literature review approach and identified 193 potentially relevant publications. Since floating bridge technology is new and has, as of yet, rarely been applied in practice, little literature that directly assesses environmental effects of floating bridges is available. We addressed this by including literature from other anthropogenic structures in marine environments (e.g., offshore wind farms) which have met some of the same challenges during their construction or operation. The literature review identified four main classes of environmental impact: habitat alterations, noise pollution, light pollution, and gateways to new ecosystems (e.g. islands) for predators. These impacts were discussed in depth with consideration for both aquatic (benthic invertebrates, zooplankton, fishes and marine mammals) and terrestrial (birds, mammals) organisms and communities. Since fjord crossings already exist in the form of ferries at all locations being considered for floating bridges, potential environmental impacts were compared to ferries, and not a null-crossing situation. We then present our expert evaluation based upon findings from the literature review and the authors expertise. Two phases were considered during the expert evaluation, the construction phase and the operation phase, since these present different environment challenges. We identified the following groups of effects: (i) habitat changes in the form of reduction in habitat quality through avoidance or acoustic masking, and new habitat availability through additional physical structures for benthic organism growth or removal of barriers to island habitats for predators and other mammals; (ii) physical injury, specifically from noise produced during the construction phase; and (iii) barrier effects in the form of either physical barriers (e.g. SFTBs) or barriers to migration caused by noise, light, or hydrodynamics. Finally, we present mitigation possibilities to reduce the negative environmental impacts of floating bridges and SFTBs, and highlight some key future research needs in this novel and largely unexplored field.

Follestad, A., Järnegren, J., Mul, E.J., Rosten, C. & Singsaas, F.T. 2022. Miljøeffekter av flytende bruer. NINA Rapport 2057. Norsk institutt for naturforskning Norske myndigheter har en ambisjon om en bedre veiforbindelse langs kysten mellom Kristiansand og Trondheim. Nye og bedre måter å krysse fjordene på vil være det beste virkemidlet for å redusere reisetiden. Prosjektet har blitt kalt ferjefri E39, der Statens vegvesen (SVV) er ansvarlig for prosjektet. Mange av fjordene på Vestlandet er for brede eller for dype til å bygge tradisjonelle broer eller tunneler. Prosjektet undersøker derfor konsekvensene av alternative løsninger i form av flytende broer. De kan ha forskjellig utforming, fra nedsenkbare tuneller som kan festes til bunn eller henge i pongtonger på overflaten, til flytebroer montert på pongtonger. Flytende broer kan være et alternativ for å krysse dype fjorder, der største dyp er fra 400 meter eller mer, og der fjorden er over to kilometer bred. Ved vurdering av nye teknologiske løsninger er det viktig å ta hensyn til mulige miljøeffekter. Statens Vegvesen ga derfor NINA oppdraget med å vurdere mulige miljøeffekter av slike broløsninger gjennom et litteraturstudium og en ekspertvurdering. Vi utførte en semi-systematisk litteraturstudie og identifiserte 193 potensielt relevante publikasjoner. Siden teknologien bak flytende broer er ny, og foreløpig i liten grad tatt i bruk, finnes det lite litteratur som direkte tar for seg miljøeffekter av flytende broer. Vi løste problemet ved å inkludere litteratur fra liknende menneskeskapte strukturer i marine miljøer, som offshore vindmøller, som har hatt flere av de samme utfordringene knyttet til konstruksjon og drift. Litteraturstudien indentifiserte fire hovedtyper av miljøpåvirkning: habitatendring, lydforurensing, lysforurensing, og inngangsporter til nye økosystemer (for eksempel øyer) for predatorer. Vi diskuterte disse påvirkningsfaktorene med hensyn til både vannlevende (bunndyr, dyreplankton, fisk og sjøpattedyr) og landlevende (fugler og pattedyr) arter og samfunn. Siden ferger allerede krysser fjorden på alle lokalitetene hvor flytende broer vurderes, har vi sammenliknet mulige miljøeffekter med ferger, og ikke uberørte områder uten trafikk over fjorden. Vi presenter vår ekspertvurdering basert på funn i litteraturstudien og artikkelforfatternes ekspertise. Vurderingen ble gjennomført i to faser, konstruksjons- og driftsfase, siden disse medfører ulike miljømessige utfordringer. Vi delte miljøeffektene inn i følgende grupper: (i) habitatendringer i form av redusert kvalitet på eksisterende habitat, nye fysiske strukturer danner nye habitater eller fjerning av barrierer, (ii) fysiske skader, spesielt fra støy i konstruksjonsfasen og (iii) barriereeffekter i form av enten fysiske barrierer (for eksempel nedsenkbare tuneller) eller lyd- og lysbarrierer. Vi presenterer til slutt mulige avbøtende tiltak som kan redusere negative miljø-påvirkninger av flytende broer og nedsenkbare tuneller, og fremhever framtidige forskningsbehov i dette nye, og i stor grad uutforskede fagfeltet.