È stato dimostrato che le variazioni degli apporti di acqua dolce, indotte dal clima, influenzano la struttura e la funzione degli ecosistemi costieri. Abbiamo valutato le variazioni dell'influenza del deflusso fluviale sui sistemi costieri della Patagonia nordoccidentale (NWP) negli ultimi decenni (1993-2021) mediante un'analisi combinata di serie temporali di portata a lungo termine, simulazioni idrologiche e dati satellitari e di rianalisi sulle condizioni della superficie marina (temperatura, torbidità e salinità). Sono state osservate diminuzioni significative della portata minima in una zona che comprende sei principali bacini fluviali, su scala settimanale, mensile e stagionale. Queste variazioni sono state più pronunciate nei bacini settentrionali a regime misto (ad esempio, il fiume Puelo), ma sembrano progredire verso sud, raggiungendo i fiumi caratterizzati da un regime nivale. Nel mare interno adiacente, costituito da due strati, la riduzione dell'apporto di acqua dolce corrisponde a un aloclino meno profondo e a un aumento delle temperature superficiali in tutta la Patagonia settentrionale. I nostri risultati sottolineano la rapida evoluzione dell'influenza dei fiumi sulle acque estuarine e costiere adiacenti nella NWP. Sottolineiamo la necessità di strategie di osservazione, previsione, mitigazione e adattamento inter-ecosistema in un clima che cambia, unitamente alla corrispondente gestione adattiva dei bacini idrografici che alimentano le 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 elemento essenziale per i 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 segnalato alterazioni nel volume e nella tempistica degli apporti di acqua dolce all'oceano costiero4. Le analisi delle serie temporali e dei modelli idrologici mostrano diversi andamenti spazio-temporali5, che vanno, ad esempio, da forti aumenti delle portate di acqua dolce alle alte latitudini6 – dovuti all'aumento dello scioglimento dei ghiacci – a tendenze al ribasso alle medie latitudini dovute all'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 determinanti delle alterazioni dei regimi idrologici8, mentre gli impatti sulle acque costiere e sugli ecosistemi che esse sostengono devono ancora essere pienamente valutati e compresi9. Le variazioni temporali del flusso dei corsi d'acqua, influenzate dai cambiamenti climatici (variazione dei modelli di precipitazione e aumento delle temperature) e dalle pressioni antropiche come dighe o bacini idroelettrici10,11, deviazioni per l'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 dell'ecosistema durante i periodi di siccità rispetto a quelle dominate da piantagioni forestali o agricoltura15,16. Alle medie latitudini, la comprensione dei futuri impatti dei cambiamenti climatici sull'oceano costiero, attraverso la distinzione tra gli effetti dei cambiamenti climatici e le perturbazioni antropiche locali, richiede osservazioni da sistemi di riferimento con alterazioni limitate, in modo che i cambiamenti nel regime idrologico possano essere separati dalle perturbazioni umane locali.
La Patagonia occidentale (> 41°S sulla costa pacifica del Sud America) si distingue come una di queste regioni ben conservate, dove la ricerca continua è essenziale per monitorare e salvaguardare questi ecosistemi. In questa regione, i fiumi a corso libero interagiscono con la complessa geomorfologia costiera, dando forma a uno dei macro-estuari più estesi al mondo17,18. Grazie alla loro posizione remota, i bacini fluviali della Patagonia rimangono straordinariamente incontaminati, con un'elevata copertura forestale autoctona19, una bassa densità di popolazione umana e, in generale, privi di dighe, bacini artificiali 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 ºS), tra cui le precipitazioni dirette e il deflusso fluviale, interagiscono con le masse d'acqua oceaniche, in particolare con l'acqua subantartica ad alta salinità (SAAW). Questo, 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 nelle SAAW24 e a un maggiore apporto di ortosilicato nello strato superficiale25,26. Inoltre, l'apporto di acqua dolce determina un forte gradiente verticale di ossigeno disciolto (DO) in queste acque estuarine, con lo strato superiore che generalmente mostra un'elevata concentrazione di DO (6–8 mL L−1)27.
Il relativo limitato intervento che caratterizza i bacini continentali della Patagonia contrasta con l'uso intensivo della costa, soprattutto da parte dell'industria dell'acquacoltura, un settore economico chiave in Cile. Attualmente tra i principali produttori mondiali di acquacoltura, il Cile è il secondo esportatore di salmone e trota e il maggiore esportatore di cozze28. L'allevamento di salmone 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 esente da impatti ambientali, soprattutto nel caso dell'allevamento di salmone, un'attività che contribuisce con nutrienti esogeni a questi ecosistemi30. Si è inoltre dimostrato altamente vulnerabile ai cambiamenti climatici31,32.
Negli ultimi decenni, studi condotti nel Nord-Ovest del Pacifico hanno segnalato un calo degli apporti di acqua dolce33 e previsto una diminuzione della portata dei corsi d'acqua durante l'estate e l'autunno34, nonché un prolungamento delle siccità idrologiche35. Questi cambiamenti 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 sull'industria dell'acquacoltura attraverso l'ipossia36, l'aumento del parassitismo e le fioriture algali nocive32,37,38 (HAB).
Negli ultimi decenni, studi condotti nel Nord-Ovest del Pacifico hanno segnalato un calo degli apporti di acqua dolce33 e previsto una diminuzione della portata dei corsi d'acqua durante l'estate e l'autunno34, nonché un prolungamento delle siccità idrologiche35. Questi cambiamenti 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 sull'industria dell'acquacoltura attraverso l'ipossia36, l'aumento del parassitismo e le fioriture algali nocive32,37,38 (HAB).
Le attuali conoscenze sul declino degli apporti di acqua dolce nel Nord-Ovest del Pacifico si basano sull'analisi di metriche idrologiche39, che descrivono le proprietà statistiche o dinamiche di serie di dati idrologici derivate da un numero limitato di registrazioni a lungo termine e da una copertura spaziale minima. Per quanto riguarda le corrispondenti condizioni idrografiche nelle acque estuarine del Nord-Ovest del Pacifico o nell'oceano costiero adiacente, non sono disponibili registrazioni in situ a lungo termine. Data la vulnerabilità delle attività socio-economiche costiere agli impatti dei cambiamenti climatici, l'adozione di un approccio globale all'interfaccia terra-mare per la gestione e l'adattamento ai cambiamenti climatici è imperativa40. Per affrontare questa sfida, abbiamo integrato la modellazione idrologica (1990-2020) con dati derivati da satellite e dati di rianalisi sulle condizioni della superficie marina (1993-2020). Questo approccio ha due obiettivi principali: (1) valutare le tendenze storiche delle metriche idrologiche 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 diverse tipologie di sensori intelligenti per il monitoraggio dell'idrologia e della qualità dell'acqua. Non esitate a contattarci per maggiori informazioni.
Data di pubblicazione: 18 settembre 2024