Ukázalo sa, že zmeny v prítoku sladkej vody spôsobené klímou ovplyvňujú štruktúru a funkciu pobrežných ekosystémov. Zmeny vo vplyve riečneho odtoku na pobrežné systémy severozápadnej Patagónie (NWP) v posledných desaťročiach (1993 – 2021) sme vyhodnotili kombinovanou analýzou dlhodobých časových radov prietokov, hydrologických simulácií, údajov získaných zo satelitov a údajov z reanalýzy o podmienkach na morskej hladine (teplota, zákal a slanosť). Významné poklesy minimálneho prietoku v zóne zahŕňajúcej šesť hlavných riečnych povodí boli evidentné na týždennej, mesačnej a sezónnej úrovni. Tieto zmeny boli najvýraznejšie v severných povodiach so zmiešaným režimom (napr. rieka Puelo), ale zdá sa, že postupujú smerom na juh k riekam charakterizovaným niválnym režimom. V susednom dvojvrstvovom vnútornom mori zodpovedá znížený prítok sladkej vody plytšej haloklíne a zvýšeným povrchovým teplotám v severnej Patagónii. Naše výsledky zdôrazňujú rýchlo sa vyvíjajúci vplyv riek na susedné ústia riek a pobrežné vody v NWP. Zdôrazňujeme potrebu medziekosystémového pozorovania, predpovedania, zmierňovania a adaptačných stratégií v meniacej sa klíme spolu so zodpovedajúcim adaptívnym manažmentom povodí systémov, ktoré dodávajú odtok do pobrežných morských vôd.
Rieky sú primárnym zdrojom kontinentálneho prítoku sladkej vody do oceánov1. V polouzavretých pobrežných systémoch sú rieky základným hnacím motorom cirkulačných procesov2 a mostom medzi suchozemskými a morskými ekosystémami, pričom prepravujú živiny, organickú hmotu a sedimenty, ktoré dopĺňajú živiny z pobrežia a otvoreného oceánu3. Nedávne štúdie zaznamenali zmeny v objeme a načasovaní prítoku sladkej vody do pobrežného oceánu4. Analýzy časových radov a hydrologických modelov ukazujú rôzne časopriestorové vzorce5, ktoré siahajú napríklad od silného nárastu prietoku sladkej vody vo vysokých zemepisných šírkach6 – v dôsledku zvýšeného topenia ľadu – až po klesajúce trendy v stredných zemepisných šírkach v dôsledku zvýšeného hydrologického sucha7. Bez ohľadu na smer a rozsah nedávno hlásených trendov bola zmena klímy identifikovaná ako hlavný faktor zmenených hydrologických režimov8, zatiaľ čo vplyvy na pobrežné vody a ekosystémy, ktoré podporujú, ešte neboli plne posúdené a pochopené9. Časové zmeny v prietoku, ovplyvnené zmenou klímy (meniace sa zrážkové vzorce a rastúce teploty) a antropogénnymi tlakmi, ako sú vodné elektrárne alebo nádrže10,11, odklony zavlažovania a zmeny vo využívaní pôdy12, predstavujú výzvu pre analýzu trendov v prítokoch sladkej vody13,14. Napríklad niekoľko štúdií ukázalo, že oblasti s vysokou diverzitou lesov vykazujú počas sucha väčšiu odolnosť ekosystémov ako tie, v ktorých dominujú lesné plantáže alebo poľnohospodárstvo15,16. V stredných zemepisných šírkach si pochopenie budúcich vplyvov zmeny klímy na pobrežný oceán prostredníctvom rozdelenia účinkov zmeny klímy a lokálnych antropogénnych narušení vyžaduje pozorovania z referenčných systémov s obmedzenými zmenami, aby bolo možné oddeliť zmeny v hydrologickom režime od lokálnych ľudských narušení.
Západná Patagónia (> 41° j. š. na tichomorskom pobreží Južnej Ameriky) sa javí ako jeden z týchto dobre zachovaných regiónov, kde je prebiehajúci výskum nevyhnutný na monitorovanie a ochranu týchto ekosystémov. V tomto regióne voľne tečúce rieky interagujú s komplexnou pobrežnou geomorfológiou a formujú jedno z najrozsiahlejších makroústí na svete17,18. Vďaka svojej odľahlosti zostávajú riečne povodia Patagónie pozoruhodne nenarušené, s vysokým pôvodným lesným porastom19, nízkou hustotou obyvateľstva a vo všeobecnosti bez priehrad, nádrží a zavlažovacej infraštruktúry. Zraniteľnosť týchto pobrežných ekosystémov voči environmentálnym zmenám závisí najmä od ich interakcie so zdrojmi sladkej vody. Vstupy sladkej vody do pobrežných vôd severozápadnej Patagónie (NWP; 41 – 46 º j. š.), vrátane priamych zrážok a riečneho odtoku, interagujú s oceánskymi vodnými masami, najmä s vysoko slanou subantarktickou vodou (SAAW). To následne ovplyvňuje vzorce cirkulácie, obnovy vody a vetrania20 prostredníctvom vytvárania silných gradientov slanosti s vysokým stupňom sezónnych variácií a priestorovej heterogenity v haloklíne21. Interakcia medzi týmito dvoma zdrojmi vody tiež ovplyvňuje zloženie planktónových spoločenstiev22, ovplyvňuje útlm svetla23 a vedie k zriedeniu koncentrácií dusíka a fosforu v SAAW24 a zvýšenému prísunu ortosilikátov v povrchovej vrstve25,26. Okrem toho, prítok sladkej vody vedie k silnému vertikálnemu gradientu rozpusteného kyslíka (DO) v týchto estuarínnych vodách, pričom horná vrstva vo všeobecnosti vykazuje vysokú koncentráciu DO (6–8 mL L−1)27.
Relatívne obmedzené zásahy charakterizujúce kontinentálne panvy Patagónie kontrastujú s intenzívnym využívaním pobrežia, najmä akvakultúrnym priemyslom, ktorý je kľúčovým hospodárskym sektorom v Čile. Čile, ktoré sa v súčasnosti radí medzi popredných svetových producentov akvakultúry, je druhým najväčším vývozcom lososov a pstruhov a najväčším vývozcom mušlí28. Chov lososov a mušlí, ktorý v súčasnosti zaberá približne 2 300 koncesných lokalít s celkovou rozlohou približne 24 000 ha v regióne, vytvára v južnom Čile významnú ekonomickú hodnotu29. Tento vývoj nie je bez environmentálnych vplyvov, najmä v prípade chovu lososov, čo je činnosť, ktorá prispieva k týmto ekosystémom exogénnymi živinami30. Ukázalo sa tiež, že je veľmi zraniteľný voči klimatickým zmenám31,32.
V posledných desaťročiach štúdie vykonané v rámci NWP zaznamenali pokles prísunu sladkej vody33 a predpokladali pokles prietoku počas leta a jesene34, ako aj predĺženie hydrologických období sucha35. Tieto zmeny v prísune sladkej vody ovplyvňujú okamžité environmentálne parametre a majú kaskádovité účinky na širšiu dynamiku ekosystémov. Napríklad extrémne podmienky v pobrežných povrchových vodách počas letných a jesenných období sucha sa stali častejšími a v niektorých prípadoch ovplyvnili odvetvie akvakultúry prostredníctvom hypoxie36, zvýšeného parazitizmu a škodlivého kvitnutia rias32,37,38 (HABs).
V posledných desaťročiach štúdie vykonané v rámci NWP zaznamenali pokles prísunu sladkej vody33 a predpokladali pokles prietoku počas leta a jesene34, ako aj predĺženie hydrologických období sucha35. Tieto zmeny v prísune sladkej vody ovplyvňujú okamžité environmentálne parametre a majú kaskádovité účinky na širšiu dynamiku ekosystémov. Napríklad extrémne podmienky v pobrežných povrchových vodách počas letných a jesenných období sucha sa stali častejšími a v niektorých prípadoch ovplyvnili odvetvie akvakultúry prostredníctvom hypoxie36, zvýšeného parazitizmu a škodlivého kvitnutia rias32,37,38 (HABs).
Súčasné poznatky o poklese prísunu sladkej vody v rámci NWP sú založené na analýze hydrologických metrík39, ktoré opisujú štatistické alebo dynamické vlastnosti hydrologických dátových radov odvodených z obmedzeného počtu dlhodobých záznamov a minimálneho priestorového pokrytia. Pokiaľ ide o zodpovedajúce hydrografické podmienky v ústí riek NWP alebo priľahlého pobrežného oceánu, nie sú k dispozícii žiadne dlhodobé záznamy in situ. Vzhľadom na zraniteľnosť pobrežných socioekonomických aktivít voči vplyvom zmeny klímy je nevyhnutné prijať komplexný prístup k riadeniu a adaptácii na zmenu klímy založený na rozhraní pevnina-more40. Na riešenie tejto výzvy sme integrovali hydrologické modelovanie (1990 – 2020) so satelitnými a reanalytickými údajmi o stave morskej hladiny (1993 – 2020). Tento prístup má dva hlavné ciele: (1) posúdiť historické trendy v hydrologických metrikách na regionálnom úrovni a (2) preskúmať dôsledky týchto zmien pre priľahlý pobrežný systém, najmä pokiaľ ide o slanosť, teplotu a zákal morskej hladiny.
Ponúkame rôzne typy inteligentných senzorov na monitorovanie hydrológie a kvality vody, radi sa s vami poradíme.
Čas uverejnenia: 18. septembra 2024