Ilmastonmuutosten aiheuttamien makean veden virtausmäärien muutosten on osoitettu vaikuttavan rannikkoekosysteemien rakenteeseen ja toimintaan. Arvioimme jokien valunnan vaikutuksen muutoksia Luoteis-Patagonian (NWP) rannikkojärjestelmiin viime vuosikymmeninä (1993–2021) analysoimalla yhdistetysti pitkän aikavälin virtausaikasarjoja, hydrologista simulaatiota, satelliittipohjaisia ja uudelleenanalyysitietoja merenpinnan olosuhteista (lämpötila, sameus ja suolapitoisuus). Merkittäviä laskuja vähimmäisvirtaamassa havaittiin kuuden suuren jokialueen kattavalla vyöhykkeellä viikoittaisella, kuukausittaisella ja kausitasolla. Nämä muutokset ovat olleet selvimpiä pohjoisissa sekavesistöissä (esim. Puelo-joki), mutta näyttävät etenevän etelään jokiin, joille on ominaista nivaalijärjestelmä. Viereisessä kaksikerroksisessa sisämeressä makean veden virtauksen väheneminen vastaa matalampaa halokliinia ja kohonneita pintalämpötiloja Pohjois-Patagoniassa. Tuloksemme korostavat jokien nopeasti kehittyvää vaikutusta viereisiin suisto- ja rannikkovesiin NWP:ssä. Korostamme ekosysteemien rajat ylittävien havainnointi-, ennustamis-, hillitsemis- ja sopeutumisstrategioiden tarvetta muuttuvassa ilmastossa sekä vastaavaa mukautuvaa valuma-alueiden hallintaa rannikkomeren valumavesijärjestelmissä.
Joet ovat ensisijainen mannerten makean veden lähde valtameriin1. Puolisuljetuissa rannikkojärjestelmissä joet ovat olennainen kiertoprosessien ajuri2 ja silta maa- ja meriekosysteemien välillä kuljettaen ravinteita, orgaanista ainesta ja sedimenttejä, jotka täydentävät rannikolta ja avomereltä tulevaa ravinnetta3. Viimeaikaiset tutkimukset ovat raportoineet muutoksista rannikon valtamereen tulevan makean veden määrässä ja ajoituksessa4. Aikasarjojen ja hydrologisten mallien analyysit osoittavat erilaisia spatiaalisia ja ajallisia malleja5, jotka vaihtelevat esimerkiksi makean veden virtaamien voimakkaasta kasvusta korkeilla leveysasteilla6 – lisääntyneen jään sulamisen vuoksi – laskeviin trendeihin keskileveysasteilla lisääntyneen hydrologisen kuivuuden vuoksi7. Viime aikoina raportoitujen trendien suunnasta ja suuruudesta riippumatta ilmastonmuutos on tunnistettu merkittäväksi hydrologisten järjestelmien muutosten ajuriksi8, kun taas rannikkovesiin ja niiden tukemiin ekosysteemeihin kohdistuvia vaikutuksia on vielä täysin arvioitava ja ymmärrettävä9. Ilmastonmuutoksen (muuttuvat sademäärät ja nousevat lämpötilat) sekä ihmisen toiminnan aiheuttamien paineiden, kuten vesivoimaloiden patojen tai tekoaltaiden10,11, kastelun ohjautumisen ja maankäytön muutosten12, aiheuttamat ajalliset muutokset virtaamassa asettavat haasteen makean veden syötteiden trendien analysoinnille13,14. Esimerkiksi useat tutkimukset ovat osoittaneet, että alueilla, joilla on paljon metsiä, ekosysteemien vastustuskyky on parempi kuivuuden aikana kuin alueilla, joilla on hallitsevia metsäistutuksia tai maatalous15,16. Keskileveysasteilla ilmastonmuutoksen tulevien vaikutusten ymmärtäminen rannikkomereen erottamalla ilmastonmuutoksen ja paikallisten ihmisen toiminnan aiheuttamien häiriöiden vaikutukset edellyttää havaintoja rajoitetusti muuttuvista vertailujärjestelmistä, jotta hydrologisen järjestelmän muutokset voidaan erottaa paikallisista ihmisen aiheuttamista häiriöistä.
Länsi-Patagonia (> 41°S Etelä-Amerikan Tyynenmeren rannikolla) on yksi näistä hyvin säilyneistä alueista, joissa jatkuva tutkimus on välttämätöntä näiden ekosysteemien seurannalle ja suojelemiselle. Tällä alueella vapaasti virtaavat joet ovat vuorovaikutuksessa monimutkaisen rannikkogeomorfologian kanssa ja muodostavat yhden maailman laajimmista makroestuaareista17,18. Syrjäisen sijaintinsa vuoksi Patagonian jokien valuma-alueet ovat huomattavan koskemattomia, ja niillä on runsas alkuperäismetsäpeite19, alhainen asukastiheys ja yleisesti ottaen vailla patoja, tekoaltaita ja kasteluinfrastruktuuria. Näiden rannikkoekosysteemien haavoittuvuus ympäristömuutoksille riippuu pääasiassa niiden vuorovaikutuksesta makean veden lähteiden kanssa. Luoteis-Patagonian (NWP; 41–46 ºS) rannikkovesiin virtaava makean veden määrä, mukaan lukien suora sademäärä ja jokien valunta, on vuorovaikutuksessa valtamerien vesimassojen, erityisesti korkeasuolaisen subantarktisen veden (SAAW), kanssa. Tämä puolestaan vaikuttaa veden kierron, veden uusiutumisen ja ilmanvaihdon malleihin20 muodostamalla voimakkaita suolapitoisuusgradienttien muutoksia, joihin liittyy suuri kausivaihtelu ja alueellinen heterogeenisuus halokliinissa21. Näiden kahden vesilähteen välinen vuorovaikutus vaikuttaa myös planktonisten yhteisöjen koostumukseen22, vaikuttaa valon vaimenemiseen23 ja johtaa typpi- ja fosforipitoisuuksien laimenemiseen suolavedessä24 ja lisääntyneeseen ortosilikaattien saantiin pintakerroksessa25,26. Lisäksi makean veden syöttö johtaa voimakkaaseen vertikaaliseen liuenneen hapen (DO) gradienttiin näissä jokisuistovesissä, ja ylemmässä kerroksessa on yleensä korkea DO-pitoisuus (6–8 ml L−1)27.
Patagonian manneralueille tyypillinen suhteellisen rajallinen alueellinen toiminta on ristiriidassa rannikon intensiivisen käytön kanssa, erityisesti vesiviljelyalalla, joka on Chilen keskeinen talouden ala. Chile, joka on tällä hetkellä yksi maailman suurimmista vesiviljelytuottajista, on toiseksi suurin lohen ja taimenen viejä ja suurin simpukoiden viejä28. Lohen ja simpukoiden viljely, joka tällä hetkellä kattaa noin 2300 lupa-aluetta, joiden kokonaispinta-ala on noin 24 000 hehtaaria, tuottaa merkittävää taloudellista arvoa Etelä-Chilessä29. Tällä kehityksellä on myös ympäristövaikutuksia, erityisesti lohenviljelyn tapauksessa, joka tuo ulkoisia ravinteita näihin ekosysteemeihin30. Sen on myös osoitettu olevan erittäin altis ilmastonmuutoksille31,32.
Viime vuosikymmeninä NWP:ssä tehdyissä tutkimuksissa on raportoitu makean veden syötön vähenemistä33 ja ennustettu virtaaman vähenemistä kesällä ja syksyllä34 sekä hydrologisten kuivuuksien pitkittymistä35. Nämä makean veden syötön muutokset vaikuttavat välittömiin ympäristöparametreihin ja niillä on ketjureaktiovaikutuksia laajempaan ekosysteemidynamiikkaan. Esimerkiksi rannikkojen pintavesien äärimmäiset olosuhteet kesän ja syksyn kuivuuden aikana ovat yleistyneet ja joissakin tapauksissa vaikuttaneet vesiviljelyteollisuuteen hypoksian36, lisääntyneen loistoiminnan ja haitallisten leväkukintojen32,37,38 kautta.
Viime vuosikymmeninä NWP:ssä tehdyissä tutkimuksissa on raportoitu makean veden syötön vähenemistä33 ja ennustettu virtaaman vähenemistä kesällä ja syksyllä34 sekä hydrologisten kuivuuksien pitkittymistä35. Nämä makean veden syötön muutokset vaikuttavat välittömiin ympäristöparametreihin ja niillä on ketjureaktiovaikutuksia laajempaan ekosysteemidynamiikkaan. Esimerkiksi rannikkojen pintavesien äärimmäiset olosuhteet kesän ja syksyn kuivuuden aikana ovat yleistyneet ja joissakin tapauksissa vaikuttaneet vesiviljelyteollisuuteen hypoksian36, lisääntyneen loistoiminnan ja haitallisten leväkukintojen32,37,38 kautta.
Nykyinen tietämys makean veden päästöjen vähenemisestä luoteis-amerikkalaisessa merenpohjassa perustuu hydrologisten mittareiden analyysiin39, jotka kuvaavat rajallisesta määrästä pitkäaikaisia tietoja ja minimaalisesta alueellisesta kattavuudesta johdettujen hydrologisten tietosarjojen tilastollisia tai dynaamisia ominaisuuksia. Luoteis-amerikkalaisen merenpohjan suistovesien tai viereisen rannikkovaltameren vastaavien hydrografisten olosuhteiden osalta ei ole saatavilla pitkäaikaisia in-situ-tietoja. Koska rannikkoalueiden sosioekonomiset toimet ovat haavoittuvaisia ilmastonmuutoksen vaikutuksille, on välttämätöntä omaksua kattava maa-meri-rajapintalähestymistapa ilmastonmuutoksen hallintaan ja siihen sopeutumiseen40. Tämän haasteen ratkaisemiseksi olemme integroineet hydrologisen mallinnuksen (1990–2020) satelliittipohjaisiin ja uudelleenanalyysitietoihin merenpinnan olosuhteista (1993–2020). Tällä lähestymistavalla on kaksi päätavoitetta: (1) arvioida hydrologisten mittareiden historiallisia trendejä alueellisella tasolla ja (2) tutkia näiden muutosten vaikutuksia viereiseen rannikkojärjestelmään, erityisesti merenpinnan suolapitoisuuden, lämpötilan ja sameuden osalta.
Voimme tarjota erityyppisiä älykkäitä antureita hydrologian ja vedenlaadun seurantaan, tervetuloa konsultoimaan.
Julkaisun aika: 18.9.2024