È stato dimostrato che i cambiamenti climatici negli apporti di acqua dolce influenzano la struttura e la funzione degli ecosistemi costieri. Abbiamo valutato i cambiamenti nell'influenza del deflusso fluviale sui sistemi costieri della Patagonia nordoccidentale (NWP) negli ultimi decenni (1993-2021) mediante l'analisi combinata di serie temporali di deflusso a lungo termine, simulazioni idrologiche, dati satellitari e di rianalisi sulle condizioni della superficie marina (temperatura, torbidità e salinità). Sono state evidenti significative diminuzioni del deflusso minimo in una zona che abbraccia sei bacini fluviali principali a scala settimanale, mensile e stagionale. Questi cambiamenti sono stati più pronunciati nei bacini settentrionali a regime misto (ad esempio, il fiume Puelo), ma sembrano progredire verso sud verso fiumi caratterizzati da un regime nivale. Nel mare interno adiacente a due strati, la riduzione dell'apporto di acqua dolce corrisponde a un aloclino più superficiale e a un aumento delle temperature superficiali nella Patagonia settentrionale. I nostri risultati sottolineano la rapida evoluzione dell'influenza dei fiumi sulle acque estuariali e costiere adiacenti nella NWP. Sottolineiamo la necessità di strategie di osservazione, previsione, mitigazione e adattamento inter-ecosistema in un clima in cambiamento, insieme alla corrispondente gestione adattiva dei bacini dei sistemi che forniscono deflusso alle acque marine costiere.
I fiumi sono la principale fonte di apporto di acqua dolce continentale agli oceani1. Nei sistemi costieri semi-chiusi, i fiumi sono un motore essenziale dei processi di circolazione2 e il ponte tra gli ecosistemi terrestri e marini, trasportando nutrienti, materia organica e sedimenti che integrano quelli provenienti dalla costa e dall'oceano aperto3. Studi recenti hanno riportato alterazioni nel volume e nella tempistica degli apporti di acqua dolce all'oceano costiero4. Analisi di serie temporali e modelli idrologici mostrano diversi modelli spaziotemporali5, che vanno, ad esempio, da forti aumenti degli scarichi di acqua dolce alle alte latitudini6 – a causa dell'aumento dello scioglimento dei ghiacci – a tendenze in calo alle medie latitudini a causa dell'aumento della siccità idrologica7. Indipendentemente dalla direzione e dall'entità delle tendenze recentemente segnalate, il cambiamento climatico è stato identificato come uno dei principali fattori di alterazione dei regimi idrologici8, mentre gli impatti sulle acque costiere e sugli ecosistemi che supportano devono ancora essere pienamente valutati e compresi9. I cambiamenti temporali nel flusso dei corsi d'acqua, influenzati dai cambiamenti climatici (cambiamenti nei modelli di precipitazione e aumento delle temperature) e dalle pressioni antropiche come dighe o bacini idroelettrici10,11, deviazioni dell'irrigazione e cambiamenti nell'uso del suolo12, rappresentano una sfida per l'analisi delle tendenze negli apporti di acqua dolce13,14. Ad esempio, diversi studi hanno dimostrato che le aree con un'elevata diversità di foreste mostrano una maggiore resilienza degli ecosistemi durante i periodi di siccità rispetto a quelle dominate da piantagioni forestali o agricoltura15,16. Alle medie latitudini, comprendere i futuri impatti dei cambiamenti climatici sull'oceano costiero, distinguendo gli effetti dei cambiamenti climatici e i disturbi antropici locali, richiede osservazioni da sistemi di riferimento con alterazioni limitate, in modo che i cambiamenti nel regime idrologico possano essere separati dai disturbi umani locali.
La Patagonia occidentale (> 41° S sulla costa pacifica del Sud America) emerge come una di queste regioni ben preservate, dove la ricerca continua è essenziale per monitorare e salvaguardare questi ecosistemi. In questa regione, i fiumi a corso libero interagiscono con una complessa geomorfologia costiera per formare uno dei macroestuari più estesi al mondo17,18. A causa della loro lontananza, i bacini fluviali della Patagonia rimangono sorprendentemente indisturbati, con un'elevata copertura forestale nativa19, una bassa densità di popolazione umana e, in generale, privi di dighe, bacini idrici e infrastrutture di irrigazione. La vulnerabilità di questi ecosistemi costieri ai cambiamenti ambientali dipende principalmente, per estensione, dalla loro interazione con le fonti di acqua dolce. Gli apporti di acqua dolce nelle acque costiere della Patagonia nordoccidentale (NWP; 41–46° S), comprese le precipitazioni dirette e il deflusso fluviale, interagiscono con le masse d'acqua oceaniche, in particolare con l'acqua subantartica ad alta salinità (SAAW). Ciò, a sua volta, influenza i modelli di circolazione, il ricambio idrico e la ventilazione20 attraverso la generazione di forti gradienti di salinità, con un elevato grado di variazione stagionale ed eterogeneità spaziale nell'aloclino21. L'interazione tra queste due fonti d'acqua influenza anche la composizione delle comunità planctoniche22, influisce sull'attenuazione della luce23 e porta a una diluizione delle concentrazioni di azoto e fosforo nel SAAW24 e a un maggiore apporto di ortosilicati nello strato superficiale25,26. Inoltre, l'apporto di acqua dolce determina un forte gradiente verticale di ossigeno disciolto (DO) in queste acque estuariali, con lo strato superiore che mostra generalmente un'elevata concentrazione di DO (6–8 mL L−1)27.
L'intervento relativamente limitato che caratterizza i bacini continentali della Patagonia contrasta con l'uso intensivo della costa, in particolare da parte dell'industria dell'acquacoltura, un settore economico chiave in Cile. Attualmente classificato tra i principali produttori di acquacoltura al mondo, il Cile è il secondo maggiore esportatore di salmone e trota e il maggiore esportatore di cozze28. L'allevamento di salmoni e cozze, che attualmente occupa circa 2300 siti in concessione con una superficie totale di circa 24.000 ettari nella regione, genera un valore economico significativo nel Cile meridionale29. Questo sviluppo non è privo di impatti ambientali, soprattutto nel caso dell'allevamento di salmoni, un'attività che contribuisce con nutrienti esogeni a questi ecosistemi30. È stato anche dimostrato che è altamente vulnerabile ai cambiamenti climatici31,32.
Negli ultimi decenni, gli studi condotti nel NWP hanno segnalato un calo degli apporti di acqua dolce33 e hanno previsto una diminuzione della portata d'acqua durante l'estate e l'autunno34, nonché un prolungamento delle siccità idrologiche35. Queste variazioni negli apporti di acqua dolce influenzano i parametri ambientali immediati e hanno effetti a cascata sulle dinamiche più ampie dell'ecosistema. Ad esempio, le condizioni estreme nelle acque superficiali costiere durante le siccità estive-autunnali sono diventate più frequenti e, in alcuni casi, hanno avuto un impatto sul settore dell'acquacoltura attraverso ipossia36, aumento del parassitismo e fioriture algali dannose32,37,38 (HAB).
Negli ultimi decenni, gli studi condotti nel NWP hanno segnalato un calo degli apporti di acqua dolce33 e hanno previsto una diminuzione della portata d'acqua durante l'estate e l'autunno34, nonché un prolungamento delle siccità idrologiche35. Queste variazioni negli apporti di acqua dolce influenzano i parametri ambientali immediati e hanno effetti a cascata sulle dinamiche più ampie dell'ecosistema. Ad esempio, le condizioni estreme nelle acque superficiali costiere durante le siccità estive-autunnali sono diventate più frequenti e, in alcuni casi, hanno avuto un impatto sul settore dell'acquacoltura attraverso ipossia36, aumento del parassitismo e fioriture algali dannose32,37,38 (HAB).
Le attuali conoscenze sul declino degli apporti di acqua dolce nell'area del NWP si basano sull'analisi di parametri idrologici39, che descrivono le proprietà statistiche o dinamiche di serie di dati idrologici derivati da un numero limitato di registrazioni a lungo termine e da una copertura spaziale minima. Per quanto riguarda le corrispondenti condizioni idrografiche nelle acque estuariali dell'area del NWP o dell'oceano costiero adiacente, non sono disponibili registrazioni in situ a lungo termine. Data la vulnerabilità delle attività socioeconomiche costiere agli impatti dei cambiamenti climatici, è imperativo adottare un approccio completo di interfaccia terra-mare per la gestione e l'adattamento ai cambiamenti climatici40. Per affrontare questa sfida, abbiamo integrato la modellazione idrologica (1990-2020) con dati derivati da satellite e di rianalisi sulle condizioni della superficie marina (1993-2020). Questo approccio ha due obiettivi principali: (1) valutare le tendenze storiche dei parametri idrologici su scala regionale e (2) esaminare le implicazioni di questi cambiamenti per il sistema costiero adiacente, in particolare per quanto riguarda la salinità, la temperatura e la torbidità della superficie marina.
Possiamo fornire diversi tipi di sensori intelligenti per monitorare l'idrologia e la qualità dell'acqua. Siete invitati a contattarci.
Data di pubblicazione: 18/09/2024