Klimaatgerelateerde veranderingen in de zoetwatertoevoer hebben aantoonbaar invloed op de structuur en functie van kustecosystemen. We evalueerden veranderingen in de invloed van rivierafvoer op kustsystemen van Noordwest-Patagonië (NWP) in de afgelopen decennia (1993-2021) door gecombineerde analyse van langetermijnreeksen van de stroomsnelheid, hydrologische simulatie, satellietgegevens en heranalyse van zeeoppervlaktecondities (temperatuur, troebelheid en zoutgehalte). Aanzienlijke afnames in de minimale stroomsnelheid in een zone die zes grote stroomgebieden omvat, waren zichtbaar op week-, maand- en seizoenschaal. Deze veranderingen waren het meest uitgesproken in noordelijke stroomgebieden met een gemengd regime (bijv. de Puelo-rivier), maar lijken zich zuidwaarts voort te zetten naar rivieren die worden gekenmerkt door een nival regime. In de aangrenzende binnenzee met twee lagen komt een verminderde zoetwatertoevoer overeen met een ondiepere halocline en hogere oppervlaktetemperaturen in Noord-Patagonië. Onze resultaten onderstrepen de snel evoluerende invloed van rivieren op aangrenzende estuariene en kustwateren in NWP. Wij benadrukken de noodzaak van observatie-, voorspellings-, mitigatie- en aanpassingsstrategieën die het ecosysteem overstijgen in een veranderend klimaat, samen met bijbehorend adaptief bekkenbeheer van systemen die afvoer naar de kustwateren leveren.
Rivieren zijn de belangrijkste bron van continentale zoetwatertoevoer naar de oceanen1. In semi-ingesloten kustsystemen zijn rivieren een essentiële motor van circulatieprocessen2 en de brug tussen terrestrische en mariene ecosystemen, door nutriënten, organisch materiaal en sedimenten te transporteren die die van de kust en de open oceaan aanvullen3. Recente studies hebben veranderingen gemeld in het volume en de timing van de zoetwatertoevoer naar de kustoceaan4. Analyses van tijdreeksen en hydrologische modellen laten verschillende spatiotemporele patronen5 zien, variërend van bijvoorbeeld sterke toenames in zoetwaterafvoer op hoge breedtegraden6 – als gevolg van toegenomen ijssmelt – tot dalende trends op gematigde breedtegraden als gevolg van toegenomen hydrologische droogte7. Ongeacht de richting en omvang van recent gerapporteerde trends, is klimaatverandering geïdentificeerd als een belangrijke motor van veranderde hydrologische regimes8, terwijl de effecten op kustwateren en de ecosystemen die zij ondersteunen nog volledig moeten worden beoordeeld en begrepen9. Tijdelijke veranderingen in de waterafvoer, beïnvloed door klimaatverandering (veranderende neerslagpatronen en stijgende temperaturen) en door menselijke activiteit veroorzaakte druk, zoals door waterkrachtcentrales of reservoirs10,11, irrigatieomleidingen en veranderingen in landgebruik12, vormen een uitdaging bij het analyseren van trends in de aanvoer van zoet water13,14. Zo hebben verschillende studies aangetoond dat gebieden met een hoge bosdiversiteit een grotere veerkracht van het ecosysteem vertonen tijdens droogtes dan gebieden met een dominante bosaanplant of landbouw15,16. Op gematigde breedtegraden vereist het begrijpen van toekomstige gevolgen van klimaatverandering voor de kustoceaan door de effecten van klimaatverandering en lokale door menselijke activiteit veroorzaakte verstoringen te ontwarren, observaties vanuit referentiesystemen met beperkte wijzigingen, zodat veranderingen in het hydrologische regime kunnen worden onderscheiden van lokale menselijke verstoringen.
West-Patagonië (> 41°ZB 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 werken vrijstromende rivieren samen met complexe kustgeomorfologie om een van de meest uitgestrekte macro-estuaria ter wereld te vormen17,18. Door hun afgelegen ligging blijven de stroomgebieden van Patagonië opmerkelijk ongestoord, met een hoge inheemse bosbedekking19, een lage bevolkingsdichtheid en over het algemeen vrij van dammen, reservoirs en irrigatie-infrastructuur. De kwetsbaarheid van deze kustecosystemen voor veranderingen in het milieu hangt, bij uitbreiding, voornamelijk af van hun interactie met zoetwaterbronnen. De zoetwatertoevoer naar de kustwateren van Noordwest-Patagonië (NWP; 41–46 ºZB), inclusief directe neerslag en rivierafvoer, interageert met oceanische watermassa's, met name het subantarctische water met een hoog zoutgehalte (SAAW). Dit beïnvloedt op zijn beurt patronen van circulatie, watervernieuwing en ventilatie20 door het ontstaan 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, beïnvloedt de lichtverzwakking23 en leidt tot een verdunning van de stikstof- en fosforconcentraties in de SAAW24 en een verhoogde orthosilicaataanvoer 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 de continentale bekkens van Patagonië kenmerkt, contrasteert met het intensieve gebruik van de kustlijn, met name door de aquacultuursector, 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 mosselkwekerij, die momenteel ca. 2300 concessies beslaat met een totale oppervlakte van ca. 24.000 hectare in de regio, genereert aanzienlijke economische waarde in Zuid-Chili29. Deze ontwikkeling is niet zonder gevolgen voor het milieu, met name in het geval van de zalmkwekerij, een activiteit die met exogene nutriënten bijdraagt aan deze ecosystemen30. Deze activiteit is ook zeer kwetsbaar gebleken voor klimaatgerelateerde veranderingen31,32.
Studies uitgevoerd in NWP hebben de afgelopen decennia een afname van de zoetwatertoevoer gemeld33 en een afname van de waterafvoer in de zomer en herfst34 voorspeld, evenals een verlenging van hydrologische droogtes35. Deze veranderingen in de zoetwatertoevoer beïnvloeden directe milieuparameters en hebben een cascade-effect op de bredere ecosysteemdynamiek. Zo komen extreme omstandigheden in het oppervlaktewater aan de kust tijdens zomer-herfstdroogtes vaker voor en hebben ze in sommige gevallen de aquacultuursector beïnvloed door hypoxie36, toegenomen parasitisme en schadelijke algenbloei32,37,38 (HAB's).
Studies uitgevoerd in NWP hebben de afgelopen decennia een afname van de zoetwatertoevoer gemeld33 en een afname van de waterafvoer in de zomer en herfst34 voorspeld, evenals een verlenging van hydrologische droogtes35. Deze veranderingen in de zoetwatertoevoer beïnvloeden directe milieuparameters en hebben een cascade-effect op de bredere ecosysteemdynamiek. Zo komen extreme omstandigheden in het oppervlaktewater aan de kust tijdens zomer-herfstdroogtes vaker voor en hebben ze in sommige gevallen de aquacultuursector beïnvloed door hypoxie36, toegenomen parasitisme en schadelijke algenbloei32,37,38 (HAB's).
De huidige kennis over de afname van de zoetwatertoevoer in NWP is gebaseerd op de analyse van hydrologische metrieken39, die de statistische of dynamische eigenschappen beschrijven van hydrologische datareeksen afgeleid van een beperkt aantal langetermijnrecords en minimale ruimtelijke dekking. Wat betreft de corresponderende hydrografische omstandigheden in de estuariene wateren van NWP of de aangrenzende kustoceaan, zijn er geen beschikbare langetermijn in-situ records. Gezien de kwetsbaarheid van sociaal-economische activiteiten aan de kust voor de gevolgen van klimaatverandering, is het absoluut noodzakelijk om een alomvattende land-zee interface-benadering te hanteren voor beheer en aanpassing aan klimaatverandering40. Om deze uitdaging aan te gaan, hebben we hydrologische modellering (1990-2020) geïntegreerd met satellietafgeleide en heranalysegegevens over de omstandigheden van het zeeoppervlak (1993-2020). Deze aanpak heeft twee hoofddoelen: (1) het beoordelen van historische trends in hydrologische metrieken 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 om de hydrologie en waterkwaliteit te bewaken. Neem gerust contact met ons op voor advies.
Plaatsingstijd: 18-09-2024