Những thay đổi do biến đổi khí hậu gây ra trong lượng nước ngọt đầu vào đã được chứng minh là ảnh hưởng đến cấu trúc và chức năng của hệ sinh thái ven biển. Chúng tôi đã đánh giá những thay đổi trong ảnh hưởng của dòng chảy sông ngòi đến hệ thống ven biển vùng Tây Bắc Patagonia (NWP) trong những thập kỷ gần đây (1993–2021) bằng cách phân tích kết hợp chuỗi thời gian dòng chảy dài hạn, mô phỏng thủy văn, dữ liệu vệ tinh và dữ liệu phân tích lại về điều kiện bề mặt biển (nhiệt độ, độ đục và độ mặn). Sự suy giảm đáng kể về lưu lượng dòng chảy tối thiểu trên một khu vực trải dài sáu lưu vực sông lớn đã được ghi nhận ở các thang thời gian hàng tuần, hàng tháng và theo mùa. Những thay đổi này rõ rệt nhất ở các lưu vực phía bắc có chế độ hỗn hợp (ví dụ: sông Puelo) nhưng dường như đang lan rộng về phía nam đến các con sông có chế độ tuyết phủ. Ở vùng biển nội địa hai lớp liền kề, lượng nước ngọt đầu vào giảm tương ứng với tầng nước mặn nông hơn và nhiệt độ bề mặt tăng lên trên khắp miền bắc Patagonia. Kết quả của chúng tôi nhấn mạnh ảnh hưởng đang phát triển nhanh chóng của các con sông đối với vùng nước cửa sông và ven biển liền kề ở NWP. Chúng tôi nhấn mạnh sự cần thiết của việc quan sát, dự báo, giảm thiểu và các chiến lược thích ứng trên nhiều hệ sinh thái trong bối cảnh biến đổi khí hậu, cùng với việc quản lý lưu vực thích ứng tương ứng đối với các hệ thống cung cấp dòng chảy cho vùng biển ven bờ.
Sông ngòi là nguồn cung cấp nước ngọt chính từ lục địa ra đại dương1. Trong các hệ thống ven biển bán kín, sông ngòi là động lực thiết yếu của các quá trình tuần hoàn2 và là cầu nối giữa hệ sinh thái trên cạn và dưới biển, vận chuyển chất dinh dưỡng, chất hữu cơ và trầm tích bổ sung cho các nguồn từ vùng ven biển và đại dương mở3. Các nghiên cứu gần đây đã báo cáo những thay đổi về khối lượng và thời gian của lượng nước ngọt đổ vào đại dương ven biển4. Phân tích chuỗi thời gian và mô hình thủy văn cho thấy các mô hình không gian-thời gian khác nhau5, ví dụ, từ sự gia tăng mạnh mẽ lượng nước ngọt đổ ra ở vĩ độ cao6 - do băng tan tăng - đến xu hướng giảm ở vĩ độ trung bình do hạn hán thủy văn gia tăng7. Bất kể hướng và cường độ của các xu hướng được báo cáo gần đây, biến đổi khí hậu đã được xác định là động lực chính của sự thay đổi chế độ thủy văn8, trong khi tác động đến vùng nước ven biển và các hệ sinh thái mà chúng hỗ trợ vẫn chưa được đánh giá và hiểu đầy đủ9. Những thay đổi theo thời gian về dòng chảy, chịu ảnh hưởng bởi biến đổi khí hậu (thay đổi mô hình lượng mưa và nhiệt độ tăng) và các áp lực do con người gây ra như đập thủy điện hoặc hồ chứa10,11, việc chuyển hướng dòng chảy để tưới tiêu và thay đổi sử dụng đất12, đặt ra thách thức trong việc phân tích xu hướng lượng nước ngọt đầu vào13,14. Ví dụ, một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng các khu vực có sự đa dạng cao về rừng thể hiện khả năng phục hồi hệ sinh thái tốt hơn trong thời kỳ hạn hán so với những khu vực chủ yếu là rừng trồng hoặc nông nghiệp15,16. Ở vĩ độ trung bình, việc hiểu được tác động của biến đổi khí hậu trong tương lai đối với đại dương ven biển thông qua việc phân tách các tác động của biến đổi khí hậu và các nhiễu loạn do con người gây ra tại địa phương đòi hỏi các quan sát từ các hệ thống tham chiếu với sự thay đổi hạn chế để có thể tách biệt những thay đổi trong chế độ thủy văn khỏi các nhiễu loạn do con người gây ra tại địa phương.
Tây Patagonia (> 41°S trên bờ biển Thái Bình Dương của Nam Mỹ) nổi lên như một trong những khu vực được bảo tồn tốt, nơi nghiên cứu liên tục là điều cần thiết để giám sát và bảo vệ các hệ sinh thái này. Trong khu vực này, các dòng sông chảy tự do tương tác với địa mạo ven biển phức tạp để hình thành nên một trong những cửa sông lớn nhất thế giới17,18. Do vị trí xa xôi, các lưu vực sông của Patagonia vẫn còn nguyên vẹn đáng kể, với độ che phủ rừng tự nhiên cao19, mật độ dân số thấp và nhìn chung không có đập, hồ chứa và cơ sở hạ tầng thủy lợi. Tính dễ bị tổn thương của các hệ sinh thái ven biển này trước những thay đổi môi trường chủ yếu phụ thuộc vào sự tương tác của chúng với các nguồn nước ngọt. Lượng nước ngọt đổ vào vùng biển ven biển Tây Bắc Patagonia (NWP; 41–46 ºS), bao gồm lượng mưa trực tiếp và dòng chảy sông, tương tác với các khối nước đại dương, đặc biệt là Nước cận Nam Cực (SAAW) có độ mặn cao. Điều này, đến lượt nó, ảnh hưởng đến các mô hình lưu thông, đổi mới nước và thông khí20 thông qua việc tạo ra các gradient độ mặn mạnh, với mức độ biến đổi theo mùa cao và tính không đồng nhất về không gian trong tầng nước mặn21. Sự tương tác giữa hai nguồn nước này cũng ảnh hưởng đến thành phần của quần xã sinh vật phù du22, ảnh hưởng đến sự suy giảm ánh sáng23 và dẫn đến sự pha loãng nồng độ Nitơ và Phốt pho trong SAAW24 và tăng cường nguồn cung cấp orthosilicat ở lớp bề mặt25,26. Hơn nữa, lượng nước ngọt đầu vào dẫn đến gradient thẳng đứng mạnh của oxy hòa tan (DO) trong vùng nước cửa sông này, với lớp trên thường có nồng độ DO cao (6–8 mL L−1)27.
Sự can thiệp tương đối hạn chế đặc trưng cho các lưu vực lục địa của Patagonia trái ngược với việc sử dụng mạnh mẽ đường bờ biển, đặc biệt là bởi ngành nuôi trồng thủy sản, một lĩnh vực kinh tế chủ chốt ở Chile. Hiện đang nằm trong số các nhà sản xuất nuôi trồng thủy sản hàng đầu thế giới, Chile là nhà xuất khẩu cá hồi và cá trrout lớn thứ hai và là nhà xuất khẩu trai lớn nhất28. Nuôi cá hồi và trai, hiện đang chiếm khoảng 2300 khu vực nhượng quyền với tổng diện tích khoảng 24.000 ha trong khu vực, tạo ra giá trị kinh tế đáng kể ở miền nam Chile29. Sự phát triển này không phải là không có tác động đến môi trường, đặc biệt là trong trường hợp nuôi cá hồi, một hoạt động góp phần đưa các chất dinh dưỡng ngoại sinh vào các hệ sinh thái này30. Nó cũng đã được chứng minh là rất dễ bị tổn thương trước những thay đổi liên quan đến khí hậu31,32.
Trong những thập kỷ gần đây, các nghiên cứu được thực hiện ở Tây Bắc Thái Bình Dương đã báo cáo sự suy giảm lượng nước ngọt đầu vào33 và dự báo sự giảm lưu lượng dòng chảy trong mùa hè và mùa thu34, cũng như sự kéo dài của hạn hán thủy văn35. Những thay đổi về lượng nước ngọt đầu vào này ảnh hưởng đến các thông số môi trường tức thời và gây ra hiệu ứng dây chuyền đối với động lực hệ sinh thái rộng lớn hơn. Ví dụ, các điều kiện khắc nghiệt ở vùng nước mặt ven biển trong thời kỳ hạn hán mùa hè-thu đã trở nên thường xuyên hơn, và trong một số trường hợp, đã ảnh hưởng đến ngành nuôi trồng thủy sản thông qua tình trạng thiếu oxy36, gia tăng ký sinh trùng và hiện tượng tảo nở hoa độc hại32,37,38 (HABs).
Trong những thập kỷ gần đây, các nghiên cứu được thực hiện ở Tây Bắc Thái Bình Dương đã báo cáo sự suy giảm lượng nước ngọt đầu vào33 và dự báo sự giảm lưu lượng dòng chảy trong mùa hè và mùa thu34, cũng như sự kéo dài của hạn hán thủy văn35. Những thay đổi về lượng nước ngọt đầu vào này ảnh hưởng đến các thông số môi trường tức thời và gây ra hiệu ứng dây chuyền đối với động lực hệ sinh thái rộng lớn hơn. Ví dụ, các điều kiện khắc nghiệt ở vùng nước mặt ven biển trong thời kỳ hạn hán mùa hè-thu đã trở nên thường xuyên hơn, và trong một số trường hợp, đã ảnh hưởng đến ngành nuôi trồng thủy sản thông qua tình trạng thiếu oxy36, gia tăng ký sinh trùng và hiện tượng tảo nở hoa độc hại32,37,38 (HABs).
Kiến thức hiện tại về sự suy giảm lượng nước ngọt chảy vào khu vực Tây Bắc Thái Bình Dương (NWP) dựa trên phân tích các chỉ số thủy văn39, mô tả các đặc tính thống kê hoặc động lực học của chuỗi dữ liệu thủy văn được lấy từ một số lượng hạn chế các bản ghi dài hạn và phạm vi phủ sóng không gian tối thiểu. Đối với các điều kiện thủy văn tương ứng trong vùng nước cửa sông của NWP hoặc vùng biển ven bờ liền kề, hiện không có bản ghi tại chỗ dài hạn nào. Do tính dễ bị tổn thương của các hoạt động kinh tế - xã hội ven biển trước tác động của biến đổi khí hậu, việc áp dụng một phương pháp tiếp cận toàn diện về giao diện đất liền - biển để quản lý và thích ứng với biến đổi khí hậu là điều bắt buộc40. Để giải quyết thách thức này, chúng tôi đã tích hợp mô hình thủy văn (1990–2020) với dữ liệu vệ tinh và dữ liệu phân tích lại về điều kiện bề mặt biển (1993–2020). Phương pháp này có hai mục tiêu chính: (1) đánh giá xu hướng lịch sử của các chỉ số thủy văn ở quy mô khu vực và (2) xem xét tác động của những thay đổi này đối với hệ thống ven biển liền kề, đặc biệt là về độ mặn, nhiệt độ và độ đục của bề mặt biển.
Chúng tôi cung cấp nhiều loại cảm biến thông minh để giám sát thủy văn và chất lượng nước, vui lòng liên hệ để được tư vấn.
Thời gian đăng bài: 18/09/2024