Perubahan yang didorong oleh iklim dalam input air tawar telah ditunjukkan mempengaruhi struktur dan fungsi ekosistem pantai. Kami menilai perubahan dalam pengaruh larian sungai pada sistem pantai Northwestern Patagonia (NWP) sejak beberapa dekad kebelakangan ini (1993–2021) dengan analisis gabungan siri masa aliran aliran jangka panjang, simulasi hidrologi, data terbitan satelit dan analisis semula pada keadaan permukaan laut (suhu, kekeruhan dan kemasinan). Penurunan ketara dalam aliran aliran minimum merentasi zon yang merangkumi enam lembangan sungai utama terbukti pada skala mingguan, bulanan dan bermusim. Perubahan ini paling ketara di lembangan utara rejim campuran (cth, Sungai Puelo) tetapi nampaknya bergerak ke selatan ke sungai yang dicirikan oleh rejim nival. Di laut dalam dua lapisan bersebelahan, input air tawar yang berkurangan sepadan dengan halocline yang lebih cetek dan peningkatan suhu permukaan di seluruh Patagonia utara. Keputusan kami menggariskan pengaruh sungai yang berkembang pesat di muara dan perairan pantai bersebelahan di NWP. Kami menyerlahkan keperluan untuk strategi pemerhatian, ramalan, mitigasi dan penyesuaian merentas ekosistem dalam iklim yang berubah-ubah, bersama-sama dengan pengurusan lembangan penyesuaian yang sepadan bagi sistem yang membekalkan air larian ke perairan marin pantai.
Sungai merupakan sumber utama input air tawar benua ke lautan1. Dalam sistem pantai separuh tertutup, sungai merupakan pemacu penting proses peredaran2 dan jambatan antara ekosistem daratan dan marin, mengangkut nutrien, bahan organik, dan sedimen yang melengkapi mereka dari pantai dan lautan terbuka3. Kajian terkini telah melaporkan perubahan dalam jumlah dan masa input air tawar ke lautan pantai4. Analisis siri masa dan model hidrologi menunjukkan corak spatiotemporal5 yang berbeza, contohnya, daripada peningkatan kuat dalam pelepasan air tawar di latitud tinggi6—disebabkan peningkatan pencairan ais—hingga aliran menurun di latitud pertengahan akibat peningkatan kemarau hidrologi7. Tanpa mengira arah dan magnitud trend yang dilaporkan baru-baru ini, perubahan iklim telah dikenal pasti sebagai pemacu utama rejim hidrologi yang diubah8, manakala kesan ke atas perairan pantai dan ekosistem yang mereka sokong masih belum dinilai dan difahami sepenuhnya9. Perubahan sementara dalam aliran sungai, dipengaruhi oleh perubahan iklim (mengubah corak kerpasan dan peningkatan suhu) dan tekanan antropogenik seperti empangan hidroelektrik atau takungan10,11, lencongan pengairan, dan perubahan guna 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 tinggi semasa kemarau berbanding kawasan yang didominasi oleh ladang hutan atau pertanian15,16. Di latitud pertengahan, memahami kesan perubahan iklim masa depan ke atas lautan pantai melalui merungkai kesan perubahan iklim dan gangguan antropogenik tempatan memerlukan pemerhatian daripada sistem rujukan dengan pengubahan terhad supaya perubahan dalam rejim hidrologi boleh 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 satu daripada muara makro yang paling luas di dunia17,18. Disebabkan 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. Keterdedahan ekosistem pantai ini kepada perubahan alam sekitar bergantung terutamanya, secara lanjutan, pada interaksinya dengan sumber air tawar. Input air tawar ke dalam perairan pantai Northwestern Patagonia (NWP; 41–46 ºS), termasuk kerpasan langsung dan larian sungai, berinteraksi dengan jisim air lautan, terutamanya Air Subantarctic (SAAW) dengan kemasinan tinggi. Ini, seterusnya, mempengaruhi corak peredaran, pembaharuan air, dan pengudaraan20 melalui penjanaan kecerunan kemasinan yang kuat, dengan tahap variasi bermusim yang tinggi dan heterogeniti ruang dalam halocline21. Interaksi antara kedua-dua sumber air ini juga mempengaruhi komposisi komuniti planktonik22, menjejaskan pengecilan cahaya23, dan membawa kepada pencairan kepekatan Nitrogen dan Fosfor dalam SAAW24 dan meningkatkan 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 umumnya menunjukkan kepekatan DO yang tinggi (6–8 mL L−1)27.
Campur tangan yang agak terhad yang mencirikan lembangan benua Patagonia berbeza dengan penggunaan intensif pantai, terutamanya oleh industri akuakultur, sektor ekonomi utama di Chile. Pada masa ini disenaraikan antara pengeluar akuakultur terkemuka dunia, Chile ialah pengeksport kedua terbesar salmon dan trout, dan pengeksport terbesar kerang28. Penternakan ikan salmon dan kerang, yang kini menduduki kira-kira. 2300 tapak konsesi dengan jumlah keluasan ca. 24,000 ha di rantau ini, menjana nilai ekonomi yang ketara di selatan Chile29. Perkembangan ini bukan tanpa kesan alam sekitar, terutamanya dalam kes penternakan salmon, aktiviti yang menyumbang dengan nutrien eksogen kepada ekosistem ini30. Ia juga telah terbukti sangat terdedah kepada perubahan berkaitan iklim31,32.
Dalam dekad kebelakangan ini, kajian yang dijalankan di NWP telah melaporkan penurunan dalam 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 segera dan mempunyai kesan melata pada dinamik ekosistem yang lebih luas. Sebagai contoh, keadaan melampau 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 mekar alga yang berbahaya32,37,38 (HABs).
Dalam dekad kebelakangan ini, kajian yang dijalankan di NWP telah melaporkan penurunan dalam 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 segera dan mempunyai kesan melata pada dinamik ekosistem yang lebih luas. Sebagai contoh, keadaan melampau 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 mekar alga yang berbahaya32,37,38 (HABs).
Pengetahuan semasa tentang kemerosotan input air tawar di seluruh NWP adalah berdasarkan analisis metrik hidrologi39, yang menerangkan sifat statistik atau dinamik siri data hidrologi yang diperoleh daripada bilangan rekod jangka panjang yang terhad dan liputan spatial yang minimum. Bagi keadaan hidrografi yang sepadan di perairan muara NWP atau lautan pantai bersebelahan, tiada rekod in-situ jangka panjang tersedia. Memandangkan kelemahan aktiviti sosio-ekonomi pantai kepada kesan perubahan iklim, penggunaan pendekatan antara muka darat-laut yang komprehensif terhadap pengurusan dan penyesuaian kepada perubahan iklim adalah penting40. Untuk menangani cabaran ini, kami telah menyepadukan pemodelan hidrologi (1990–2020) dengan data terbitan 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 penderia pintar untuk memantau hidrologi dan kualiti air, dialu-alukan untuk berunding.
Masa siaran: Sep-18-2024