Perubahan input air tawar yang didorong oleh iklim telah terbukti mempengaruhi struktur dan fungsi ekosistem pesisir pantai. Kami menilai perubahan dalam pengaruh larian sungai terhadap sistem pesisir Barat Laut Patagonia (NWP) sejak beberapa dekad kebelakangan ini (1993–2021) melalui analisis gabungan siri masa aliran sungai jangka panjang, simulasi hidrologi, data terbitan satelit dan analisis semula keadaan permukaan laut (suhu, kekeruhan dan kemasinan). Penurunan ketara dalam aliran sungai minimum merentasi zon yang merangkumi enam lembangan sungai utama adalah ketara pada skala mingguan, bulanan dan bermusim. Perubahan ini paling ketara di lembangan utara rejim campuran (contohnya, Sungai Puelo) tetapi nampaknya sedang menuju ke selatan ke sungai yang dicirikan oleh rejim nival. Di laut dalam dua lapisan bersebelahan, input air tawar yang berkurangan sepadan dengan haloklin yang lebih cetek dan peningkatan suhu permukaan di seluruh utara Patagonia. Keputusan kami menggariskan pengaruh sungai yang berkembang pesat di perairan muara dan pesisir bersebelahan di NWP. Kami mengetengahkan keperluan untuk pemerhatian, peramalan, mitigasi dan strategi penyesuaian merentas ekosistem dalam iklim yang berubah-ubah, berserta pengurusan lembangan adaptif yang sepadan bagi sistem yang membekalkan larian air ke perairan marin pantai.
Sungai merupakan sumber utama input air tawar benua ke lautan1. Dalam sistem pantai separa tertutup, sungai merupakan pemacu penting proses peredaran2 dan jambatan antara ekosistem daratan dan marin, mengangkut nutrien, bahan organik dan sedimen yang menambah nutrien dari lautan pesisir dan terbuka3. Kajian terbaru telah melaporkan perubahan dalam isipadu dan masa input air tawar ke lautan pesisir4. Analisis siri masa dan model hidrologi menunjukkan corak spatiotemporal yang berbeza5, contohnya, daripada peningkatan yang ketara dalam pelepasan air tawar di latitud tinggi6—disebabkan oleh peningkatan pencairan ais—kepada trend penurunan di latitud tengah disebabkan oleh peningkatan kemarau hidrologi7. Terlepas dari arah dan magnitud trend yang dilaporkan baru-baru ini, perubahan iklim telah dikenal pasti sebagai pemacu utama rejim hidrologi yang diubah8, manakala kesan terhadap perairan pantai dan ekosistem yang disokongnya masih belum dinilai dan difahami sepenuhnya9. Perubahan temporal dalam aliran sungai, yang dipengaruhi oleh perubahan iklim (perubahan corak hujan dan peningkatan suhu) dan tekanan antropogenik seperti empangan hidroelektrik atau takungan10,11, lencongan pengairan, dan perubahan penggunaan tanah12, menimbulkan cabaran untuk menganalisis trend dalam input air tawar13,14. Sebagai contoh, beberapa kajian telah menunjukkan bahawa kawasan yang mempunyai kepelbagaian hutan yang tinggi menunjukkan daya tahan ekosistem yang lebih besar semasa kemarau berbanding kawasan yang didominasi oleh ladang hutan atau pertanian15,16. Pada latitud pertengahan, memahami kesan perubahan iklim masa depan terhadap lautan pesisir melalui penguraian kesan perubahan iklim dan gangguan antropogenik tempatan memerlukan pemerhatian daripada sistem rujukan dengan perubahan terhad supaya perubahan dalam rejim hidrologi dapat dipisahkan daripada gangguan manusia tempatan.
Patagonia Barat (> 41°S di pantai Pasifik Amerika Selatan) muncul sebagai salah satu kawasan yang terpelihara dengan baik ini, di mana penyelidikan berterusan adalah penting untuk memantau dan melindungi ekosistem ini. Di rantau ini, sungai yang mengalir bebas berinteraksi dengan geomorfologi pantai yang kompleks untuk membentuk salah satu makro-muara yang paling luas di dunia17,18. Disebabkan oleh keterpencilannya, lembangan sungai Patagonia kekal tidak terganggu, dengan litupan hutan asli yang tinggi19, kepadatan populasi manusia yang rendah, dan secara amnya bebas daripada empangan, takungan, dan infrastruktur pengairan. Kerentanan ekosistem pantai ini terhadap perubahan persekitaran bergantung terutamanya, secara lanjutan, pada interaksinya dengan sumber air tawar. Input air tawar ke perairan pantai Barat Laut Patagonia (NWP; 41–46 ºS), termasuk hujan langsung dan larian sungai, berinteraksi dengan jisim air lautan, terutamanya Air Subantartika (SAAW) yang bermasin tinggi. Ini seterusnya mempengaruhi corak peredaran, pembaharuan air dan pengudaraan20 melalui penjanaan kecerunan kemasinan yang kuat, dengan tahap variasi bermusim yang tinggi dan heterogeniti spatial dalam haloklin21. Interaksi antara kedua-dua sumber air ini juga mempengaruhi komposisi komuniti planktonik22, mempengaruhi pelemahan cahaya23, dan membawa kepada pencairan kepekatan Nitrogen dan Fosforus dalam SAAW24 dan peningkatan bekalan ortosilikat dalam lapisan permukaan25,26. Selain itu, input air tawar menghasilkan kecerunan menegak oksigen terlarut (DO) yang kuat di perairan muara ini, dengan lapisan atas secara amnya menunjukkan kepekatan DO yang tinggi (6–8 mL L−1)27.
Intervensi yang agak terhad yang mencirikan lembangan benua Patagonia berbeza dengan penggunaan garis pantai secara intensif, terutamanya oleh industri akuakultur, sektor ekonomi utama di Chile. Kini berada di antara pengeluar akuakultur terkemuka di dunia, Chile merupakan pengeksport salmon dan trout kedua terbesar, dan pengeksport kupang terbesar28. Penternakan salmon dan kupang, yang kini menduduki kira-kira 2300 tapak konsesi dengan keluasan kira-kira 24,000 hektar di rantau ini, menjana nilai ekonomi yang ketara di selatan Chile29. Perkembangan ini bukan tanpa impak alam sekitar, terutamanya dalam kes penternakan salmon, satu aktiviti yang menyumbang nutrien eksogen kepada ekosistem ini30. Ia juga telah terbukti sangat terdedah kepada perubahan berkaitan iklim31,32.
Dalam beberapa dekad kebelakangan ini, kajian yang dijalankan di NWP telah melaporkan penurunan input air tawar33 dan mengunjurkan penurunan aliran sungai semasa musim panas dan musim luruh34, serta pemanjangan kemarau hidrologi35. Perubahan dalam input air tawar ini mempengaruhi parameter persekitaran serta-merta dan mempunyai kesan bertingkat terhadap dinamik ekosistem yang lebih luas. Contohnya, keadaan ekstrem dalam air permukaan pantai semasa kemarau musim panas-musim luruh telah menjadi lebih kerap, dan, dalam beberapa kes, telah memberi kesan kepada industri akuakultur melalui hipoksia36, peningkatan parasitisme, dan perkembangan alga yang berbahaya32,37,38 (HAB).
Dalam beberapa dekad kebelakangan ini, kajian yang dijalankan di NWP telah melaporkan penurunan input air tawar33 dan mengunjurkan penurunan aliran sungai semasa musim panas dan musim luruh34, serta pemanjangan kemarau hidrologi35. Perubahan dalam input air tawar ini mempengaruhi parameter persekitaran serta-merta dan mempunyai kesan bertingkat terhadap dinamik ekosistem yang lebih luas. Contohnya, keadaan ekstrem dalam air permukaan pantai semasa kemarau musim panas-musim luruh telah menjadi lebih kerap, dan, dalam beberapa kes, telah memberi kesan kepada industri akuakultur melalui hipoksia36, peningkatan parasitisme, dan perkembangan alga yang berbahaya32,37,38 (HAB).
Pengetahuan semasa tentang penurunan input air tawar di seluruh NWP adalah berdasarkan analisis metrik hidrologi39, yang menggambarkan sifat statistik atau dinamik siri data hidrologi yang diperoleh daripada bilangan rekod jangka panjang yang terhad dan liputan ruang yang minimum. Bagi keadaan hidrografi yang sepadan di perairan muara NWP atau lautan pantai bersebelahan, tiada rekod in-situ jangka panjang yang tersedia. Memandangkan kerentanan aktiviti sosioekonomi pantai terhadap kesan perubahan iklim, penggunaan pendekatan antara muka darat-laut yang komprehensif untuk pengurusan dan penyesuaian terhadap perubahan iklim adalah penting40. Untuk menangani cabaran ini, kami telah mengintegrasikan pemodelan hidrologi (1990–2020) dengan data yang diperoleh daripada satelit dan analisis semula mengenai keadaan permukaan laut (1993–2020). Pendekatan ini mempunyai dua matlamat utama: (1) untuk menilai trend sejarah dalam metrik hidrologi pada skala serantau dan (2) untuk mengkaji implikasi perubahan ini untuk sistem pantai bersebelahan, terutamanya mengenai kemasinan permukaan laut, suhu dan kekeruhan.
Kami boleh menyediakan pelbagai jenis sensor pintar untuk memantau hidrologi dan kualiti air, sila berunding.
Masa siaran: 18-Sep-2024