Klimadrevne ændringer i ferskvandstilførsel har vist sig at påvirke strukturen og funktionen af kystøkosystemer. Vi evaluerede ændringer i indflydelsen af flodafstrømning på kystsystemerne i det nordvestlige Patagonien (NWP) i de seneste årtier (1993-2021) ved at kombineret analysere langsigtede tidsserier for strømningshastighed, hydrologisk simulering, satellit-afledte og reanalyserede data om havoverfladeforhold (temperatur, turbiditet og saltindhold). Signifikante fald i minimumsstrømningshastigheden på tværs af en zone, der spænder over seks store flodbassiner, var tydelige på ugentlig, månedlig og sæsonbestemt skala. Disse ændringer har været mest udtalte i nordlige bassiner med blandet regime (f.eks. Puelo-floden), men ser ud til at udvikle sig sydpå til floder, der er karakteriseret af et nivalt regime. I det tilstødende tolags indre hav svarer reduceret ferskvandstilførsel til en lavere haloklin og øgede overfladetemperaturer i det nordlige Patagonien. Vores resultater understreger den hurtigt udviklende indflydelse af floder på tilstødende flodmundinger og kystvande i NWP. Vi fremhæver behovet for tværgående økosystemobservation, prognoser, afbødnings- og tilpasningsstrategier i et klima i forandring, sammen med tilsvarende adaptiv bassinforvaltning af systemer, der leverer afstrømning til kystnære havområder.
Floder er den primære kilde til kontinental ferskvandstilførsel til havene1. I delvist lukkede kystsystemer er floder en væsentlig drivkraft for cirkulationsprocesser2 og broen mellem terrestriske og marine økosystemer, hvor de transporterer næringsstoffer, organisk materiale og sedimenter, der supplerer tilførslerne fra kyst- og åbent hav3. Nylige undersøgelser har rapporteret ændringer i mængden og timingen af ferskvandstilførsel til kysthavet4. Analyser af tidsserier og hydrologiske modeller viser forskellige spatiotemporale mønstre5, der f.eks. spænder fra stærke stigninger i ferskvandsudledninger på høje breddegrader6 - på grund af øget issmeltning - til faldende tendenser på mellembreddegrader på grund af øget hydrologisk tørke7. Uanset retningen og omfanget af de nyligt rapporterede tendenser er klimaændringer blevet identificeret som en væsentlig drivkraft for ændrede hydrologiske regimer8, mens påvirkningerne af kystvande og de økosystemer, de understøtter, endnu ikke er fuldt ud vurderet og forstået9. Tidsmæssige ændringer i vandløbsstrømmen, påvirket af klimaændringer (ændrede nedbørsmønstre og stigende temperaturer) og menneskeskabte pres såsom vandkraftdæmninger eller reservoirer10,11, omledning af kunstvanding og ændringer i arealanvendelse12, udgør en udfordring for at analysere tendenser i ferskvandstilførsel13,14. For eksempel har flere undersøgelser vist, at områder med en høj diversitet af skove udviser større økosystemmodstandsdygtighed under tørke end dem, der er domineret af skovplantager eller landbrug15,16. På mellembreddegrader kræver forståelsen af fremtidige klimaændringers påvirkning af kysthavet ved at adskille virkningerne af klimaændringer og lokale menneskeskabte forstyrrelser observationer fra referencesystemer med begrænset ændring, så ændringer i det hydrologiske regime kan adskilles fra lokale menneskelige forstyrrelser.
Det vestlige Patagonien (> 41°S på Stillehavskyst i Sydamerika) fremstår som en af disse velbevarede regioner, hvor løbende forskning er afgørende for at overvåge og beskytte disse økosystemer. I denne region interagerer fritflydende floder med kompleks kystgeomorfologi og former dermed en af de mest omfattende makroflodmundinger i verden17,18. På grund af deres afsides beliggenhed forbliver Patagoniens flodbassiner bemærkelsesværdigt uforstyrrede med et højt oprindeligt skovdække19, lav befolkningstæthed og generelt fri for dæmninger, reservoirer og kunstvandingsinfrastruktur. Disse kystøkosystemers sårbarhed over for miljøændringer afhænger hovedsageligt i forlængelse heraf af deres interaktion med ferskvandskilder. Ferskvandstilførsel til kystvandet i det nordvestlige Patagonien (NWP; 41-46 ºS), herunder direkte nedbør og flodafstrømning, interagerer med oceaniske vandmasser, især det subantarktiske vand med højt saltindhold (SAAW). Dette påvirker igen cirkulationsmønstre, vandfornyelse og ventilation20 gennem dannelsen af stærke saltindholdsgradienter med en høj grad af sæsonbestemt variation og rumlig heterogenitet i haloklinen21. Samspillet mellem disse to vandkilder påvirker også sammensætningen af planktoniske samfund22, påvirker lysdæmpning23 og fører til en fortynding af kvælstof- og fosforkoncentrationer i SAAW24 og forbedret ortosilikatforsyning i overfladelaget25,26. Desuden resulterer ferskvandstilførslen i en stærk vertikal gradient af opløst ilt (DO) i disse flodmundinger, hvor det øvre lag generelt viser en høj DO-koncentration (6-8 mL L−1)27.
Den relativt begrænsede intervention, der kendetegner Patagonias kontinentale bassiner, står i kontrast til den intensive udnyttelse af kystlinjen, især af akvakulturindustrien, en central økonomisk sektor i Chile. Chile, der i øjeblikket er blandt verdens førende akvakulturproducenter, er den næststørste eksportør af laks og ørred og den største eksportør af muslinger28. Lakse- og muslingeopdræt, som i øjeblikket optager ca. 2300 koncessionsområder med et samlet areal på ca. 24.000 ha i regionen, genererer betydelig økonomisk værdi i det sydlige Chile29. Denne udvikling er ikke uden miljøpåvirkninger, især i tilfælde af lakseopdræt, en aktivitet, der bidrager med eksogene næringsstoffer til disse økosystemer30. Det har også vist sig at være meget sårbart over for klimarelaterede ændringer31,32.
I de seneste årtier har undersøgelser udført i NWP rapporteret et fald i ferskvandstilførsel33 og forudsagt et fald i vandføringen i løbet af sommeren og efteråret34, samt forlængelse af hydrologisk tørke35. Disse ændringer i ferskvandstilførsel påvirker de umiddelbare miljøparametre og har kaskadeeffekter på den bredere økosystemdynamik. For eksempel er ekstreme forhold i kystnære overfladevande under sommer-efterårstørke blevet hyppigere og har i nogle tilfælde påvirket akvakulturindustrien gennem hypoxi36, øget parasitisme og skadelige algeopblomstringer32,37,38 (HAB'er).
I de seneste årtier har undersøgelser udført i NWP rapporteret et fald i ferskvandstilførsel33 og forudsagt et fald i vandføringen i løbet af sommeren og efteråret34, samt forlængelse af hydrologisk tørke35. Disse ændringer i ferskvandstilførsel påvirker de umiddelbare miljøparametre og har kaskadeeffekter på den bredere økosystemdynamik. For eksempel er ekstreme forhold i kystnære overfladevande under sommer-efterårstørke blevet hyppigere og har i nogle tilfælde påvirket akvakulturindustrien gennem hypoxi36, øget parasitisme og skadelige algeopblomstringer32,37,38 (HAB'er).
Den nuværende viden om faldet i ferskvandstilførsler på tværs af NWP er baseret på analyse af hydrologiske målinger39, som beskriver de statistiske eller dynamiske egenskaber ved hydrologiske dataserier, der stammer fra et begrænset antal langtidsregistreringer og minimal geografisk dækning. Hvad angår de tilsvarende hydrografiske forhold i flodmundingerne i NWP eller det tilstødende kysthav, er der ingen tilgængelige langtidsregistreringer på stedet. I betragtning af de kystnære socioøkonomiske aktiviteters sårbarhed over for klimaændringers påvirkning er det bydende nødvendigt at anvende en omfattende land-hav-grænsefladetilgang til forvaltning og tilpasning til klimaændringer40. For at imødegå denne udfordring har vi integreret hydrologisk modellering (1990-2020) med satellitbaserede og reanalyserede data om havoverfladeforhold (1993-2020). Denne tilgang har to hovedmål: (1) at vurdere historiske tendenser i hydrologiske målinger på regional skala og (2) at undersøge konsekvenserne af disse ændringer for det tilstødende kystsystem, især med hensyn til havoverfladesalinitet, temperatur og turbiditet.
Vi kan tilbyde forskellige typer smarte sensorer til overvågning af hydrologi og vandkvalitet. Er du velkommen til at kontakte os?
Opslagstidspunkt: 18. september 2024