Pokazalo se da promjene u unosu slatke vode uzrokovane klimom utiču na strukturu i funkciju obalnih ekosistema. Procijenili smo promjene u utjecaju riječnog oticanja na obalne sisteme sjeverozapadne Patagonije (NWP) tokom posljednjih decenija (1993–2021) kombinovanom analizom dugoročnih vremenskih serija protoka, hidrološke simulacije, podataka dobijenih satelitskim i reanaliznim podacima o uslovima na površini mora (temperatura, mutnoća i slanost). Značajna smanjenja minimalnog protoka u zoni koja obuhvata šest glavnih riječnih slivova bila su evidentna na sedmičnim, mjesečnim i sezonskim skalama. Ove promjene su bile najizraženije u sjevernim slivovima sa mješovitim režimom (npr. rijeka Puelo), ali čini se da napreduju prema jugu do rijeka koje karakteriše nivalni režim. U susjednom dvoslojnom unutrašnjem moru, smanjeni unos slatke vode odgovara plićem haloklinu i povećanim površinskim temperaturama širom sjeverne Patagonije. Naši rezultati naglašavaju brzo promjenjivi utjecaj rijeka na susjedne estuarijske i obalne vode u NWP. Ističemo potrebu za međuekosistemskim posmatranjem, predviđanjem, strategijama ublažavanja i prilagođavanja u promjenjivoj klimi, zajedno s odgovarajućim adaptivnim upravljanjem slivovima sistema koji snabdijevaju oticanjem obalne morske vode.
Rijeke su primarni izvor kontinentalnog unosa slatke vode u okeane1. U poluzatvorenim obalnim sistemima, rijeke su ključni pokretač procesa cirkulacije2 i most između kopnenih i morskih ekosistema, transportujući hranjive tvari, organske tvari i sedimente koji dopunjuju one iz obalnog i otvorenog okeana3. Nedavne studije su izvijestile o promjenama u količini i vremenu unosa slatke vode u obalni okean4. Analize vremenskih serija i hidroloških modela pokazuju različite prostorno-vremenske obrasce5, u rasponu, na primjer, od snažnog povećanja ispuštanja slatke vode na visokim geografskim širinama6 - zbog povećanog topljenja leda - do opadajućih trendova na srednjim geografskim širinama zbog povećane hidrološke suše7. Bez obzira na smjer i veličinu nedavno prijavljenih trendova, klimatske promjene su identificirane kao glavni pokretač izmijenjenih hidroloških režima8, dok utjecaji na obalne vode i ekosisteme koje one podržavaju tek trebaju biti u potpunosti procijenjeni i shvaćeni9. Vremenske promjene u protoku, pod utjecajem klimatskih promjena (promjena obrazaca padavina i porasta temperature) i antropogenih pritisaka poput hidroelektrana ili akumulacija10,11, preusmjeravanja navodnjavanja i promjena korištenja zemljišta12, predstavljaju izazov za analizu trendova u unosu slatke vode13,14. Na primjer, nekoliko studija je pokazalo da područja s velikom raznolikošću šuma pokazuju veću otpornost ekosistema tokom suša od onih u kojima dominiraju šumske plantaže ili poljoprivreda15,16. Na srednjim geografskim širinama, razumijevanje budućih utjecaja klimatskih promjena na obalni okean putem razdvajanja učinaka klimatskih promjena i lokalnih antropogenih poremećaja zahtijeva opažanja iz referentnih sistema s ograničenim izmjenama kako bi se promjene u hidrološkom režimu mogle odvojiti od lokalnih ljudskih poremećaja.
Zapadna Patagonija (> 41°J na pacifičkoj obali Južne Amerike) pojavljuje se kao jedna od ovih dobro očuvanih regija, gdje su kontinuirana istraživanja neophodna za praćenje i zaštitu ovih ekosistema. U ovoj regiji, rijeke slobodnog toka u interakciji sa složenom obalnom geomorfologijom oblikuju jedan od najopsežnijih makro-estuarija na svijetu17,18. Zbog svoje udaljenosti, riječni slivovi Patagonije ostaju izuzetno netaknuti, s visokim prirodnim šumskim pokrovom19, niskom gustoćom ljudske naseljenosti i općenito bez brana, akumulacija i infrastrukture za navodnjavanje. Ranjivost ovih obalnih ekosistema na promjene u okolišu uglavnom ovisi, šire gledano, o njihovoj interakciji sa izvorima slatke vode. Unosi slatke vode u obalne vode sjeverozapadne Patagonije (NWP; 41–46 ºJ), uključujući direktne padavine i oticanje rijeka, u interakciji su s okeanskim vodenim masama, posebno sa subantarktičkom vodom (SAAW) visoke slanosti. Ovo, zauzvrat, utiče na obrasce cirkulacije, obnavljanja vode i ventilacije20 kroz stvaranje jakih gradijenata slanosti, sa visokim stepenom sezonskih varijacija i prostorne heterogenosti u haloklini21. Interakcija između ova dva izvora vode takođe utiče na sastav planktonskih zajednica22, utiče na slabljenje svjetlosti23 i dovodi do razrjeđivanja koncentracija azota i fosfora u SAAW24 i poboljšane opskrbe ortosilikatima u površinskom sloju25,26. Štaviše, unos slatke vode rezultira jakim vertikalnim gradijentom rastvorenog kiseonika (DO) u ovim estuarnim vodama, pri čemu gornji sloj uglavnom pokazuje visoku koncentraciju DO (6–8 mL L−1)27.
Relativno ograničene intervencije koje karakteriziraju kontinentalne bazene Patagonije u suprotnosti su s intenzivnim korištenjem obale, posebno od strane industrije akvakulture, ključnog ekonomskog sektora u Čileu. Čile, koji se trenutno rangira među vodećim svjetskim proizvođačima akvakulture, drugi je najveći izvoznik lososa i pastrmke, te najveći izvoznik dagnji28. Uzgoj lososa i dagnji, koji trenutno zauzima oko 2300 koncesijskih lokacija ukupne površine od oko 24.000 hektara u regiji, generira značajnu ekonomsku vrijednost u južnom Čileu29. Ovaj razvoj nije bez utjecaja na okoliš, posebno u slučaju uzgoja lososa, aktivnosti koja doprinosi egzogenim hranjivim tvarima ovim ekosistemima30. Također se pokazalo da je vrlo osjetljiv na klimatske promjene31,32.
U posljednjim decenijama, studije provedene u NWP-u su pokazale pad unosa slatke vode33 i predviđale smanjenje protoka tokom ljeta i jeseni34, kao i produženje hidroloških suša35. Ove promjene u unosu slatke vode utiču na neposredne parametre okoline i imaju kaskadne efekte na širu dinamiku ekosistema. Na primjer, ekstremni uslovi u priobalnim površinskim vodama tokom ljetno-jesenjih suša postali su češći i, u nekim slučajevima, uticali su na industriju akvakulture kroz hipoksiju36, povećan parazitizam i štetno cvjetanje algi32,37,38 (HAB).
U posljednjim decenijama, studije provedene u NWP-u su pokazale pad unosa slatke vode33 i predviđale smanjenje protoka tokom ljeta i jeseni34, kao i produženje hidroloških suša35. Ove promjene u unosu slatke vode utiču na neposredne parametre okoline i imaju kaskadne efekte na širu dinamiku ekosistema. Na primjer, ekstremni uslovi u priobalnim površinskim vodama tokom ljetno-jesenjih suša postali su češći i, u nekim slučajevima, uticali su na industriju akvakulture kroz hipoksiju36, povećan parazitizam i štetno cvjetanje algi32,37,38 (HAB).
Trenutno znanje o smanjenju unosa slatke vode u NWP-u zasniva se na analizi hidroloških metrika39, koje opisuju statistička ili dinamička svojstva hidroloških serija podataka izvedenih iz ograničenog broja dugoročnih zapisa i minimalne prostorne pokrivenosti. Što se tiče odgovarajućih hidrografskih uslova u estuarnim vodama NWP-a ili susjednog obalnog okeana, ne postoje dostupni dugoročni in-situ zapisi. S obzirom na ranjivost obalnih socio-ekonomskih aktivnosti na uticaje klimatskih promjena, usvajanje sveobuhvatnog pristupa upravljanja i prilagođavanja klimatskim promjenama na relaciji kopno-more je imperativ40. Da bismo se suočili s ovim izazovom, integrirali smo hidrološko modeliranje (1990–2020) sa satelitskim i reanaliznim podacima o stanju površine mora (1993–2020). Ovaj pristup ima dva glavna cilja: (1) procijeniti historijske trendove u hidrološkim metrikama na regionalnoj skali i (2) ispitati implikacije ovih promjena na susjedni obalni sistem, posebno u pogledu slanosti, temperature i mutnoće površine mora.
Možemo vam ponuditi različite vrste pametnih senzora za praćenje hidrologije i kvaliteta vode, dobrodošli na konsultacije.
Vrijeme objave: 18. septembar 2024.