Klimadrevne endringer i ferskvannstilførsel har vist seg å påvirke strukturen og funksjonen til kystøkosystemer. Vi evaluerte endringer i påvirkningen av elveavrenning på kystsystemene i det nordvestlige Patagonia (NWP) de siste tiårene (1993–2021) ved å kombinert analysere langsiktige tidsserier for strømningsavrenning, hydrologisk simulering, satellittavledede og reanalysedata om havoverflateforhold (temperatur, turbiditet og saltinnhold). Signifikante reduksjoner i minimumsstrømningsavrenning over en sone som strekker seg over seks store elvebassenger var tydelige på ukentlig, månedlig og sesongmessig skala. Disse endringene har vært mest uttalt i nordlige bassenger med blandet regime (f.eks. Puelo-elven), men ser ut til å utvikle seg sørover til elver preget av et nivalt regime. I det tilstøtende tolags indre havet samsvarer redusert ferskvannstilførsel med en grunnere haloklin og økte overflatetemperaturer over det nordlige Patagonia. Resultatene våre understreker den raskt utviklende påvirkningen elver har på tilstøtende elvemunninger og kystfarvann i NWP. Vi fremhever behovet for observasjon, prognoser, tiltaksreduksjoner og tilpasningsstrategier på tvers av økosystemer i et klima i endring, sammen med tilsvarende adaptiv bassengforvaltning av systemer som forsyner kystnære havområder med avrenning.
Elver er den primære kilden til kontinental ferskvannstilførsel til havene1. I delvis lukkede kystsystemer er elver en viktig driver for sirkulasjonsprosesser2 og broen mellom terrestriske og marine økosystemer, og transporterer næringsstoffer, organisk materiale og sedimenter som supplerer de fra kyst- og åpent hav3. Nyere studier har rapportert endringer i volumet og tidspunktet for ferskvannstilførsel til kysthavet4. Analyser av tidsserier og hydrologiske modeller viser forskjellige spatiotemporale mønstre5, som for eksempel strekker seg fra sterke økninger i ferskvannsutslipp på høye breddegrader6 – på grunn av økt issmelting – til synkende trender på middels breddegrader på grunn av økt hydrologisk tørke7. Uavhengig av retningen og omfanget av nylig rapporterte trender, har klimaendringer blitt identifisert som en viktig driver for endrede hydrologiske regimer8, mens påvirkningen på kystvann og økosystemene de støtter ennå ikke er fullt ut vurdert og forstått9. Tidsmessige endringer i vannføring, påvirket av klimaendringer (endrede nedbørsmønstre og stigende temperaturer) og menneskeskapt press som vannkraftdammer eller reservoarer10,11, vanningsomdirigering og endringer i arealbruk12, utgjør en utfordring for å analysere trender i ferskvannstilførsel13,14. For eksempel har flere studier vist at områder med et høyt mangfold av skoger viser større økosystemrobusthet under tørke enn de som domineres av skogplantasjer eller jordbruk15,16. På middels breddegrader krever forståelsen av fremtidige klimaendringer på kysthavet ved å skille mellom effektene av klimaendringer og lokale menneskeskapte forstyrrelser observasjoner fra referansesystemer med begrenset endring, slik at endringer i det hydrologiske regimet kan skilles fra lokale menneskelige forstyrrelser.
Vest-Patagonia (> 41°S på Stillehavskysten av Sør-Amerika) fremstår som en av disse godt bevarte regionene, hvor kontinuerlig forskning er avgjørende for å overvåke og beskytte disse økosystemene. I denne regionen samhandler fritt rennende elver med kompleks kystgeomorfologi for å forme en av de mest omfattende makroelvemunningene i verden17,18. På grunn av sin avsidesliggende beliggenhet forblir Patagonias elvebassenger bemerkelsesverdig uforstyrret, med et høyt naturlig skogdekke19, lav befolkningstetthet og generelt fri for demninger, reservoarer og vanningsinfrastruktur. Sårbarheten til disse kystøkosystemene for miljøendringer avhenger hovedsakelig, i forlengelsen av, av deres samspill med ferskvannskilder. Ferskvannstilførsel til kystvannet i det nordvestlige Patagonia (NWP; 41–46 ºS), inkludert direkte nedbør og elveavrenning, samhandler med havvannmasser, spesielt det subantarktiske vannet med høyt saltinnhold (SAAW). Dette påvirker igjen sirkulasjonsmønstre, vannfornyelse og ventilasjon20 gjennom generering av sterke saltgradienter, med høy grad av sesongvariasjon og romlig heterogenitet i haloklinen21. Samspillet mellom disse to vannkildene påvirker også sammensetningen av planktoniske samfunn22, påvirker lysdemping23 og fører til en fortynning av nitrogen- og fosforkonsentrasjoner i SAAW24 og økt ortosilikattilførsel i overflatelaget25,26. Dessuten resulterer ferskvannstilførselen i en sterk vertikal gradient av oppløst oksygen (DO) i disse estuarine farvannene, hvor det øvre laget generelt viser høy DO-konsentrasjon (6–8 ml L−1)27.
Den relativt begrensede intervensjonen som kjennetegner Patagonias kontinentalbassenger står i kontrast til den intensive bruken av kystlinjen, spesielt av akvakulturnæringen, en viktig økonomisk sektor i Chile. Chile er for tiden rangert blant verdens største akvakulturprodusenter, og er den nest største eksportøren av laks og ørret, og den største eksportøren av blåskjell28. Lakse- og blåskjelloppdrett, som for tiden okkuperer ca. 2300 konsesjonsområder med et totalt areal på ca. 24 000 hektar i regionen, genererer betydelig økonomisk verdi i det sørlige Chile29. Denne utviklingen er ikke uten miljøpåvirkninger, spesielt når det gjelder lakseoppdrett, en aktivitet som bidrar med eksogene næringsstoffer til disse økosystemene30. Det har også vist seg å være svært sårbart for klimarelaterte endringer31,32.
I de siste tiårene har studier utført i NWP rapportert en nedgang i ferskvannstilførsel33 og anslått en reduksjon i strømningshastigheten om sommeren og høsten34, samt forlengelse av hydrologisk tørke35. Disse endringene i ferskvannstilførsel påvirker umiddelbare miljøparametere og har kaskadeeffekter på bredere økosystemdynamikk. For eksempel har ekstreme forhold i kystnære overflatevann under sommer-høsttørke blitt hyppigere, og i noen tilfeller har de påvirket akvakulturnæringen gjennom hypoksi36, økt parasittisme og skadelige algeoppblomstringer32,37,38 (HAB).
I de siste tiårene har studier utført i NWP rapportert en nedgang i ferskvannstilførsel33 og anslått en reduksjon i strømningshastigheten om sommeren og høsten34, samt forlengelse av hydrologisk tørke35. Disse endringene i ferskvannstilførsel påvirker umiddelbare miljøparametere og har kaskadeeffekter på bredere økosystemdynamikk. For eksempel har ekstreme forhold i kystnære overflatevann under sommer-høsttørke blitt hyppigere, og i noen tilfeller har de påvirket akvakulturnæringen gjennom hypoksi36, økt parasittisme og skadelige algeoppblomstringer32,37,38 (HAB).
Nåværende kunnskap om nedgangen i ferskvannstilførsel på tvers av NWP er basert på analyse av hydrologiske målinger39, som beskriver de statistiske eller dynamiske egenskapene til hydrologiske dataserier utledet fra et begrenset antall langsiktige registreringer og minimal romlig dekning. Når det gjelder de tilsvarende hydrografiske forholdene i estuarine farvann i NWP eller det tilstøtende kysthavet, finnes det ingen tilgjengelige langsiktige in situ-registreringer. Gitt sårbarheten til kystnære sosioøkonomiske aktiviteter for klimaendringer, er det avgjørende å ta i bruk en omfattende land-sjø-grensesnittstilnærming til forvaltning og tilpasning til klimaendringer40. For å møte denne utfordringen har vi integrert hydrologisk modellering (1990–2020) med satellittavledede og reanalyserte data om havoverflateforhold (1993–2020). Denne tilnærmingen har to hovedmål: (1) å vurdere historiske trender i hydrologiske målinger på regional skala og (2) å undersøke implikasjonene av disse endringene for det tilstøtende kystsystemet, spesielt med hensyn til havoverflatens saltinnhold, temperatur og turbiditet.
Vi kan tilby ulike typer smarte sensorer for å overvåke hydrologi og vannkvalitet. Velkommen til å ta kontakt.
Publisert: 18. september 2024