Những thay đổi do khí hậu gây ra đối với nguồn nước ngọt đầu vào đã được chứng minh là ảnh hưởng đến cấu trúc và chức năng của các hệ sinh thái ven biển. Chúng tôi đã đánh giá những thay đổi về ảnh hưởng của dòng chảy sông đối với các hệ thống ven biển của Tây Bắc Patagonia (NWP) trong những thập kỷ gần đây (1993–2021) bằng cách kết hợp phân tích chuỗi thời gian dòng chảy dài hạn, mô phỏng thủy văn, dữ liệu vệ tinh và phân tích lại về điều kiện bề mặt biển (nhiệt độ, độ đục và độ mặn). Sự suy giảm đáng kể về dòng chảy tối thiểu trên một vùng trải dài sáu lưu vực sông lớn đã được chứng minh ở quy mô 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 tiến về phía nam đến các con sông có chế độ nival. Ở vùng biển bên trong hai lớp liền kề, lượng nước ngọt đầu vào giảm tương ứng với độ mặn nông hơn và nhiệt độ bề mặt tăng trên khắp phía 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 nhu cầu về các chiến lược quan sát, dự báo, giảm thiểu và thích ứng liên hệ sinh thái trong bối cảnh biến đổi khí hậu, cùng với việc quản lý lưu vực thích ứng tương ứng của các hệ thống cung cấp dòng chảy cho vùng nước biển ven bờ.
Sông ngòi là nguồn cung cấp nước ngọt lục địa chính cho đại dương1. Trong các hệ thống ven biển bán kín, sông ngòi là động lực thiết yếu của các quá trình lưu thông2 và là cầu nối giữa các hệ sinh thái trên cạn và biển, vận chuyển chất dinh dưỡng, vật chất hữu cơ và trầm tích bổ sung cho các chất dinh dưỡng từ ven biển và đại dương mở3. Các nghiên cứu gần đây đã báo cáo về những thay đổi về khối lượng và thời điểm nước ngọt chảy 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 xả ra ở vĩ độ cao6—do băng tan nhiều hơn—đến xu hướng giảm ở vĩ độ trung bình do hạn hán thủy văn gia tăng7. Bất kể hướng đi và quy mô của các xu hướng được báo cáo gần đây là gì, biến đổi khí hậu đã được xác định là động lực chính của các chế độ thủy văn thay đổi8, trong khi các 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 của dòng chảy, chịu ảnh hưởng của biến đổi khí hậu (thay đổi mô hình lượng mưa và nhiệt độ tăng) và các áp lực nhân sinh như đập thủy điện hoặc hồ chứa10,11, chuyển hướng tưới tiêu và thay đổi sử dụng đất12, đặt ra một thách thức cho việc phân tích xu hướng đầu vào nước ngọt13,14. Ví dụ, một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng các khu vực có độ đa dạng rừng cao 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 tích các tác động của biến đổi khí hậu và các nhiễu loạn nhân sinh cục bộ đòi hỏi phải 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 với các nhiễu loạn do con người cục bộ gây ra.
Tây Patagonia (> 41°N trên bờ biển Thái Bình Dương của Nam Mỹ) nổi lên như một trong những khu vực được bảo tồn tốt này, nơi nghiên cứu đang diễn ra là điều cần thiết để theo dõi và bảo vệ các hệ sinh thái này. Tại khu vực này, các con sông chảy tự do tương tác với địa mạo ven biển phức tạp để hình thành nên một trong những cửa sông lớn rộng lớn nhất thế giới17,18. Do vị trí xa xôi, các lưu vực sông của Patagonia vẫn còn khá nguyên vẹn, với độ che phủ rừng nguyên sinh 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 về môi trường phụ thuộc chủ yếu, theo nghĩa mở rộng, vào sự tương tác của chúng với các nguồn nước ngọt. Nguồn nước ngọt đổ vào vùng nước ven biển của Tây Bắc Patagonia (NWP; 41–46 ºN), 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 có độ mặn cao (SAAW). Điều này, đến lượt nó, ảnh hưởng đến các mô hình tuần hoàn, tái tạo nước và thông gió20 thông qua việc tạo ra các građien độ mặn mạnh, với mức độ biến đổi theo mùa cao và tính không đồng nhất về không gian trong vùng halocline21. Sự tương tác giữa hai nguồn nước này cũng ảnh hưởng đến thành phần của các 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, nguồn nước ngọt đầu vào dẫn đến građien oxy hòa tan (DO) theo chiều dọc mạnh trong các vùng nước cửa sông này, với lớp trên cùng thường có nồng độ DO cao (6–8 mL L−1)27.
Sự can thiệp tương đối hạn chế đặc trưng của các lưu vực lục địa Patagonia trái ngược với việc sử dụng bờ biển một cách triệt để, đặc biệt là ngành nuôi trồng thủy sản, một ngành kinh tế chủ chốt của Chile. Hiện được xếp hạng là một trong những nhà sản xuất thủy sản hàng đầu thế giới, Chile là nước xuất khẩu cá hồi và cá hồi vân lớn thứ hai thế giới, đồng thời là nước xuất khẩu trai lớn nhất28. Hoạt động nuôi cá hồi và trai, hiện chiếm khoảng 2.300 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 tránh khỏi những tác động đến môi trường, đặc biệt là trong trường hợp nuôi cá hồi, một hoạt động đóng góp các chất dinh dưỡng ngoại sinh cho các hệ sinh thái này30. Hoạt động này 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 tại NWP đã báo cáo sự suy giảm nguồn nước ngọt đầu vào33 và dự đoán dòng chảy giảm trong mùa hè và mùa thu34, cũng như kéo dài hạn hán thủy văn35. Những thay đổi này về nguồn nước ngọt đầu vào ảnh hưởng trực tiếp đến các thông số môi trường và có tác động dây chuyền đến động lực hệ sinh thái rộng hơn. Ví dụ, các điều kiện khắc nghiệt của nước mặt ven biển trong các đợt hạn hán hè-thu đã trở nên thường xuyên hơn, và trong một số trường hợp, đã tác động đến ngành nuôi trồng thủy sản thông qua tình trạng thiếu oxy36, gia tăng ký sinh trùng và hiện tượng tảo nở hoa có hại32,37,38 (HAB).
Trong những thập kỷ gần đây, các nghiên cứu được thực hiện tại NWP đã báo cáo sự suy giảm nguồn nước ngọt đầu vào33 và dự đoán dòng chảy giảm trong mùa hè và mùa thu34, cũng như kéo dài hạn hán thủy văn35. Những thay đổi này về nguồn nước ngọt đầu vào ảnh hưởng trực tiếp đến các thông số môi trường và có tác động dây chuyền đến động lực hệ sinh thái rộng hơn. Ví dụ, các điều kiện khắc nghiệt của nước mặt ven biển trong các đợt hạn hán hè-thu đã trở nên thường xuyên hơn, và trong một số trường hợp, đã tác động đến ngành nuôi trồng thủy sản thông qua tình trạng thiếu oxy36, gia tăng ký sinh trùng và hiện tượng tảo nở hoa có hại32,37,38 (HAB).
Kiến thức hiện tại về sự suy giảm lượng nước ngọt đầu vào trên khắp NWP dựa trên phân tích các số liệu thủy văn39, mô tả các đặc tính thống kê hoặc động lực của các chuỗi dữ liệu thủy văn có nguồn gốc từ một số lượng hạn chế các bản ghi dài hạn và phạm vi 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, không có hồ sơ tại chỗ dài hạn nào. Do các hoạt động kinh tế xã hội ven biển dễ bị tổn thương trước tác động của biến đổi khí hậu, việc áp dụng một phương pháp tiếp cận giao diện đất liền-biển toàn diện 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 thu được từ vệ tinh và dữ liệu phân tích lại về điều kiện bề mặt biển (1993–2020). Phương pháp tiếp cận này có hai mục tiêu chính: (1) đánh giá các xu hướng lịch sử trong các số liệu 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 có thể cung cấp nhiều loại cảm biến thông minh khác nhau để theo dõi thủy văn và chất lượng nước, hoan nghênh bạn đến tham khảo.
Thời gian đăng: 18-09-2024