Dokazano je, da podnebne spremembe vnosa sladke vode vplivajo na strukturo in delovanje obalnih ekosistemov. Spremembe vpliva rečnega odtoka na obalne sisteme severozahodne Patagonije (NWP) v zadnjih desetletjih (1993–2021) smo ocenili s kombinirano analizo dolgoročnih časovnih vrst pretoka, hidroloških simulacij, satelitskih podatkov in podatkov ponovne analize o stanju morske površine (temperatura, motnost in slanost). Znatno zmanjšanje minimalnega pretoka v območju, ki zajema šest glavnih rečnih porečij, je bilo opazno na tedenski, mesečni in sezonski ravni. Te spremembe so bile najbolj izrazite v severnih porečjih z mešanim režimom (npr. reka Puelo), vendar se zdi, da napredujejo proti jugu do rek, za katere je značilen nivalni režim. V sosednjem dvoslojnem notranjem morju zmanjšan vnos sladke vode ustreza plitvejšemu haloklinu in povišanim temperaturam površine po vsej severni Patagoniji. Naši rezultati poudarjajo hitro spreminjajoči se vpliv rek na sosednje estuarijske in obalne vode v NWP. Poudarjamo potrebo po medekosistemskem opazovanju, napovedovanju, blažitvi in strategijah prilagajanja v spreminjajočem se podnebju, skupaj z ustreznim prilagodljivim upravljanjem porečij sistemov, ki oskrbujejo obalne morske vode z odtokom.
Reke so glavni vir celinskega sladkovodnega vnosa v oceane1. V polzaprtih obalnih sistemih so reke bistveno gonilo procesov kroženja2 in most med kopenskimi in morskimi ekosistemi, saj prenašajo hranila, organske snovi in usedline, ki dopolnjujejo tiste iz obalnega in odprtega oceana3. Nedavne študije so poročale o spremembah v količini in času vnosa sladke vode v obalni ocean4. Analize časovnih vrst in hidroloških modelov kažejo različne prostorsko-časovne vzorce5, ki segajo na primer od močnega povečanja izpustov sladke vode na visokih zemljepisnih širinah6 – zaradi povečanega taljenja ledu – do padajočih trendov na srednjih zemljepisnih širinah zaradi povečane hidrološke suše7. Ne glede na smer in obseg nedavno poročanih trendov so bile podnebne spremembe opredeljene kot glavni dejavnik spremenjenih hidroloških režimov8, medtem ko vplivi na obalne vode in ekosisteme, ki jih podpirajo, še niso v celoti ocenjeni in razumljeni9. Časovne spremembe v pretoku, na katere vplivajo podnebne spremembe (spreminjanje vzorcev padavin in naraščajoče temperature) in antropogeni pritiski, kot so hidroelektrarne ali rezervoarji10,11, preusmeritve namakalnih sistemov in spremembe rabe zemljišč12, predstavljajo izziv za analizo trendov vnosa sladke vode13,14. Na primer, več študij je pokazalo, da območja z veliko raznolikostjo gozdov kažejo večjo odpornost ekosistemov med sušo kot tista, kjer prevladujejo gozdni nasadi ali kmetijstvo15,16. Na srednjih zemljepisnih širinah razumevanje prihodnjih vplivov podnebnih sprememb na obalni ocean z ločevanjem učinkov podnebnih sprememb in lokalnih antropogenih motenj zahteva opazovanja iz referenčnih sistemov z omejenimi spremembami, tako da je mogoče spremembe v hidrološkem režimu ločiti od lokalnih človeških motenj.
Zahodna Patagonija (> 41° J na pacifiški obali Južne Amerike) se izkazuje kot ena od teh dobro ohranjenih regij, kjer so stalne raziskave bistvenega pomena za spremljanje in zaščito teh ekosistemov. V tej regiji prosto tekoče reke medsebojno delujejo s kompleksno obalno geomorfologijo in oblikujejo enega najobsežnejših makroestuarijev na svetu17,18. Zaradi svoje oddaljenosti ostajajo rečna porečja Patagonije izjemno nedotaknjena, z visoko stopnjo avtohtonih gozdov19, nizko gostoto prebivalstva in na splošno brez jezov, rezervoarjev in namakalne infrastrukture. Ranljivost teh obalnih ekosistemov na okoljske spremembe je v veliki meri odvisna od njihove interakcije s sladkovodnimi viri. Vnosi sladke vode v obalne vode severozahodne Patagonije (NWP; 41–46 ºJ), vključno z neposrednimi padavinami in rečnim odtokom, medsebojno delujejo z oceanskimi vodnimi masami, zlasti z visoko slanostjo subantarktične vode (SAAW). To pa posledično vpliva na vzorce kroženja, obnavljanja vode in prezračevanja20 z nastankom močnih gradientov slanosti, z visoko stopnjo sezonskih variacij in prostorske heterogenosti v haloklini21. Interakcija med tema dvema vodnima vira vpliva tudi na sestavo planktonskih združb22, vpliva na slabljenje svetlobe23 in vodi do razredčitve koncentracij dušika in fosforja v SAAW24 ter povečane oskrbe z ortosilikatom v površinski plasti25,26. Poleg tega dotok sladke vode povzroči močan vertikalni gradient raztopljenega kisika (DO) v teh estuarijskih vodah, pri čemer zgornja plast na splošno kaže visoko koncentracijo DO (6–8 mL L−1)27.
Relativno omejeni posegi, značilni za celinske bazene Patagonije, so v nasprotju z intenzivno rabo obale, zlasti s strani akvakulturne industrije, ki je ključni gospodarski sektor v Čilu. Čile, ki se trenutno uvršča med največje svetovne proizvajalce akvakulturnih izdelkov, je drugi največji izvoznik lososa in postrvi ter največji izvoznik školjk28. Gojenje lososa in školjk, ki trenutno zaseda približno 2300 koncesijskih lokacij s skupno površino približno 24.000 ha v regiji, ustvarja znatno gospodarsko vrednost v južnem Čilu29. Ta razvoj ni brez vplivov na okolje, zlasti v primeru gojenja lososa, dejavnosti, ki tem ekosistemom prispeva z eksogenimi hranili30. Izkazalo se je tudi, da je zelo ranljivo za podnebne spremembe31,32.
V zadnjih desetletjih so študije, izvedene v NWP, poročale o zmanjšanju vnosa sladke vode33 in napovedovale zmanjšanje pretoka poleti in jeseni34, pa tudi podaljšanje hidroloških suš35. Te spremembe vnosa sladke vode vplivajo na neposredne okoljske parametre in imajo kaskadne učinke na širšo dinamiko ekosistemov. Na primer, ekstremne razmere v obalnih površinskih vodah med poletno-jesenskimi sušami so postale pogostejše in so v nekaterih primerih vplivale na akvakulturno industrijo s hipoksijo36, povečanim parazitizmom in škodljivim cvetenjem alg32,37,38 (HAB).
V zadnjih desetletjih so študije, izvedene v NWP, poročale o zmanjšanju vnosa sladke vode33 in napovedovale zmanjšanje pretoka poleti in jeseni34, pa tudi podaljšanje hidroloških suš35. Te spremembe vnosa sladke vode vplivajo na neposredne okoljske parametre in imajo kaskadne učinke na širšo dinamiko ekosistemov. Na primer, ekstremne razmere v obalnih površinskih vodah med poletno-jesenskimi sušami so postale pogostejše in so v nekaterih primerih vplivale na akvakulturno industrijo s hipoksijo36, povečanim parazitizmom in škodljivim cvetenjem alg32,37,38 (HAB).
Trenutno znanje o upadanju vnosov sladke vode v severozahodnem delu morja temelji na analizi hidroloških metrik39, ki opisujejo statistične ali dinamične lastnosti hidroloških podatkovnih serij, pridobljenih iz omejenega števila dolgoročnih zapisov in minimalne prostorske pokritosti. Kar zadeva ustrezne hidrografske razmere v estuarijskih vodah severozahodnega dela morja ali sosednjega obalnega oceana, ni na voljo dolgoročnih zapisov in situ. Glede na ranljivost obalnih družbeno-ekonomskih dejavnosti za vplive podnebnih sprememb je nujno sprejetje celovitega pristopa k upravljanju in prilagajanju podnebnim spremembam na stičišču kopnega in morja40. Za reševanje tega izziva smo integrirali hidrološko modeliranje (1990–2020) s satelitskimi in ponovno analiziranimi podatki o stanju morske površine (1993–2020). Ta pristop ima dva glavna cilja: (1) oceniti zgodovinske trende hidroloških metrik na regionalni ravni in (2) preučiti posledice teh sprememb za sosednji obalni sistem, zlasti glede slanosti, temperature in motnosti morske površine.
Ponujamo različne vrste pametnih senzorjev za spremljanje hidrologije in kakovosti vode, vabljeni k posvetovanju.
Čas objave: 18. september 2024