Het is aangetoond dat klimaatverandering en veranderingen in de zoetwateraanvoer de structuur en functie van kustecosystemen beïnvloeden. We hebben de veranderingen in de invloed van rivierafvoer op de kustsystemen van Noordwest-Patagonië (NWP) in de afgelopen decennia (1993-2021) geëvalueerd door middel van een gecombineerde analyse van langetermijngegevens over de waterafvoer, hydrologische simulaties, satellietgegevens en heranalysegegevens over de omstandigheden aan het zeeoppervlak (temperatuur, troebelheid en zoutgehalte). Significante dalingen in de minimale waterafvoer in een zone die zes grote rivierbekkens omvat, waren zichtbaar op wekelijkse, maandelijkse en seizoensschaal. Deze veranderingen waren het meest uitgesproken in noordelijke bekkens met een gemengd regime (bijvoorbeeld de Puelo-rivier), maar lijken zich zuidwaarts uit te breiden naar rivieren met een nivaal regime. In de aangrenzende tweelaagse binnenzee correspondeert de verminderde zoetwateraanvoer met een ondiepere halocline en hogere oppervlaktetemperaturen in Noord-Patagonië. Onze resultaten benadrukken de snel veranderende invloed van rivieren op de aangrenzende estuariene en kustwateren in NWP. We benadrukken de noodzaak van ecosysteemoverkoepelende observatie-, voorspellings-, mitigatie- en adaptatiestrategieën in een veranderend klimaat, samen met bijbehorend adaptief beheer van stroomgebieden die afvoerwater leveren aan de kustwateren.
Rivieren zijn de belangrijkste bron van zoetwateraanvoer vanuit het vasteland naar de oceanen¹. In semi-gesloten kustsystemen zijn rivieren een essentiële drijvende kracht achter circulatieprocessen² en de brug tussen land- en mariene ecosystemen, door het transport van voedingsstoffen, organisch materiaal en sedimenten die een aanvulling vormen op de aanvoer vanuit de kust en de open oceaan³. Recente studies hebben veranderingen in het volume en de timing van de zoetwateraanvoer naar de kustzee gerapporteerd⁴. Analyses van tijdreeksen en hydrologische modellen tonen verschillende ruimtelijke en temporele patronen⁵, variërend bijvoorbeeld van sterke toenames in zoetwaterafvoer op hoge breedtegraden⁶ – als gevolg van toegenomen ijssmelting – tot dalende trends op middelbreedtegraden door toenemende hydrologische droogte⁷. Ongeacht de richting en omvang van de recent gerapporteerde trends, is klimaatverandering aangewezen als een belangrijke drijvende kracht achter veranderde hydrologische regimes⁸, terwijl de gevolgen voor kustwateren en de ecosystemen die ze ondersteunen nog niet volledig zijn beoordeeld en begrepen⁹. Tijdelijke veranderingen in de waterafvoer, beïnvloed door klimaatverandering (veranderende neerslagpatronen en stijgende temperaturen) en antropogene druk zoals waterkrachtcentrales of stuwmeren10,11, irrigatieomleidingen en veranderingen in landgebruik12, vormen een uitdaging voor het analyseren van trends in zoetwateraanvoer13,14. Verschillende studies hebben bijvoorbeeld aangetoond dat gebieden met een grote diversiteit aan bossen een grotere ecologische veerkracht vertonen tijdens droogtes dan gebieden die gedomineerd worden door bosplantages of landbouw15,16. Op middelbreedtes vereist het begrijpen van toekomstige klimaatveranderingseffecten op de kustzee, door de effecten van klimaatverandering en lokale antropogene verstoringen van elkaar te scheiden, observaties van referentiesystemen met beperkte veranderingen, zodat veranderingen in het hydrologische regime kunnen worden gescheiden van lokale menselijke verstoringen.
West-Patagonië (> 41°S aan de Pacifische kust van Zuid-Amerika) komt naar voren als een van deze goed bewaarde regio's, waar voortdurend onderzoek essentieel is om deze ecosystemen te monitoren en te beschermen. In deze regio interageren vrij stromende rivieren met complexe kustgeomorfologie om een van de grootste macro-estuaria ter wereld te vormen17,18. Door hun afgelegen ligging blijven de rivierbekkens van Patagonië opmerkelijk ongestoord, met een hoge bedekking van inheems bos19, een lage bevolkingsdichtheid en over het algemeen vrij van dammen, reservoirs en irrigatie-infrastructuur. De kwetsbaarheid van deze kustecosystemen voor milieuveranderingen hangt voornamelijk, indirect, af van hun interactie met zoetwaterbronnen. Zoetwatertoevoer naar de kustwateren van Noordwest-Patagonië (NWP; 41–46 ºS), inclusief directe neerslag en rivierafvoer, interageert met oceanische watermassa's, met name het zoutrijke Subantarctische Water (SAAW). Dit beïnvloedt op zijn beurt de circulatiepatronen, waterverversing en ventilatie20 door de vorming van sterke zoutgradiënten, met een hoge mate van seizoensvariatie en ruimtelijke heterogeniteit in de halocline21. De interactie tussen deze twee waterbronnen beïnvloedt ook de samenstelling van planktongemeenschappen22, heeft invloed op de lichtverzwakking23 en leidt tot een verdunning van de stikstof- en fosforconcentraties in het SAAW24 en een verhoogde aanvoer van orthosilicaten in de oppervlaktelaag25,26. Bovendien resulteert de zoetwatertoevoer in een sterke verticale gradiënt van opgeloste zuurstof (DO) in deze estuariene wateren, waarbij de bovenste laag over het algemeen een hoge DO-concentratie vertoont (6–8 ml L−1)27.
De relatief beperkte interventie die kenmerkend is voor de continentale bekkens van Patagonië contrasteert met het intensieve gebruik van de kustlijn, met name door de aquacultuurindustrie, een belangrijke economische sector in Chili. Chili, dat momenteel tot de grootste aquacultuurproducenten ter wereld behoort, is de op één na grootste exporteur van zalm en forel en de grootste exporteur van mosselen28. De zalm- en mosselkweek, die momenteel zo'n 2300 concessiegebieden beslaat met een totale oppervlakte van circa 24.000 hectare in de regio, genereert een aanzienlijke economische waarde in Zuid-Chili29. Deze ontwikkeling is niet zonder milieueffecten, vooral in het geval van de zalmkweek, een activiteit die met exogene voedingsstoffen bijdraagt aan deze ecosystemen30. Het is ook gebleken dat deze sector zeer kwetsbaar is voor klimaatverandering31,32.
In de afgelopen decennia hebben studies in NWP een afname van de zoetwateraanvoer gerapporteerd33 en een daling van de waterafvoer in de zomer en herfst voorspeld34, evenals een verlenging van hydrologische droogtes35. Deze veranderingen in de zoetwateraanvoer beïnvloeden directe milieuparameters en hebben een domino-effect op de bredere ecosysteemdynamiek. Zo komen extreme omstandigheden in het oppervlaktewater van kustgebieden tijdens zomer- en herfstdroogtes vaker voor en hebben ze in sommige gevallen de aquacultuursector getroffen door hypoxie36, toegenomen parasitisme en schadelijke algenbloei32,37,38 (HABs).
In de afgelopen decennia hebben studies in NWP een afname van de zoetwateraanvoer gerapporteerd33 en een daling van de waterafvoer in de zomer en herfst voorspeld34, evenals een verlenging van hydrologische droogtes35. Deze veranderingen in de zoetwateraanvoer beïnvloeden directe milieuparameters en hebben een domino-effect op de bredere ecosysteemdynamiek. Zo komen extreme omstandigheden in het oppervlaktewater van kustgebieden tijdens zomer- en herfstdroogtes vaker voor en hebben ze in sommige gevallen de aquacultuursector getroffen door hypoxie36, toegenomen parasitisme en schadelijke algenbloei32,37,38 (HABs).
De huidige kennis over de afname van de zoetwateraanvoer in Noordwest-Pennsylvania is gebaseerd op de analyse van hydrologische parameters39, die de statistische of dynamische eigenschappen beschrijven van hydrologische datareeksen die zijn afgeleid van een beperkt aantal langetermijnreeksen en een minimale ruimtelijke dekking. Wat betreft de overeenkomstige hydrografische omstandigheden in de estuariene wateren van Noordwest-Pennsylvania of de aangrenzende kustzee, zijn er geen langetermijngegevens beschikbaar van metingen ter plaatse. Gezien de kwetsbaarheid van sociaaleconomische activiteiten aan de kust voor de gevolgen van klimaatverandering, is het van essentieel belang om een alomvattende benadering van de land-zee-interface te hanteren voor beheer en aanpassing aan klimaatverandering40. Om deze uitdaging aan te gaan, hebben we hydrologische modellering (1990-2020) geïntegreerd met satellietgegevens en reanalysegegevens over de omstandigheden aan het zeeoppervlak (1993-2020). Deze aanpak heeft twee hoofddoelen: (1) het beoordelen van historische trends in hydrologische parameters op regionale schaal en (2) het onderzoeken van de implicaties van deze veranderingen voor het aangrenzende kustsysteem, met name met betrekking tot het zoutgehalte, de temperatuur en de troebelheid van het zeeoppervlak.
Wij kunnen verschillende soorten slimme sensoren leveren voor het monitoren van hydrologie en waterkwaliteit. Neem gerust contact met ons op voor meer informatie.
Geplaatst op: 18 september 2024