שינויים הידרוגרפיים במימי החוף משקפים שינויים המונעים על ידי האקלים במשטרים הידרולוגיים ברחבי צפון מערב פטגוניה

שינויים בכניסות מים מתוקים המושפעים מאקלים הוכחו כמשפיעים על המבנה והתפקוד של מערכות אקולוגיות חופיות. הערכנו שינויים בהשפעת נגר הנהרות על מערכות החוף של צפון-מערב פטגוניה (NWP) בעשורים האחרונים (1993-2021) על ידי ניתוח משולב של סדרות זמן ארוכות טווח של זרימת נחלים, סימולציה הידרולוגית, נתוני לוויין וניתוח מחדש של תנאי פני הים (טמפרטורה, עכירות ומליחות). ירידות משמעותיות בזרימת המינימום בזרם על פני אזור המשתרע על פני שישה אגני נהרות עיקריים ניכרו בקני מידה שבועיים, חודשיים ועונתיים. שינויים אלה היו בולטים ביותר באגנים צפוניים בעלי משטר מעורב (למשל, נהר פואלו) אך נראה שהם מתקדמים דרומה לנהרות המאופיינים במשטר ניוואל. בים הפנימי הדו-שכבתי הסמוך, כניסת מים מתוקים מופחתת תואמת הלוקלין רדוד יותר ועלייה בטמפרטורות פני השטח ברחבי צפון פטגוניה. תוצאותינו מדגישות את ההשפעה המתפתחת במהירות של נהרות על מי שפך נהרות וחופים סמוכים ב-NWP. אנו מדגישים את הצורך באסטרטגיות תצפית, חיזוי, הפחתה והסתגלות חוצות מערכות אקולוגיות באקלים משתנה, יחד עם ניהול אגנים אדפטיבי מתאים של מערכות המספקות נגר למימי החוף הימיים.

נהרות הם המקור העיקרי של כניסת מים מתוקים יבשתיים לאוקיינוסים1. במערכות חוף סגורות למחצה, נהרות הם גורם מניע חיוני של תהליכי מחזור2 והגשר בין מערכות אקולוגיות יבשתיות וימיות, תוך הובלת חומרים מזינים, חומר אורגני ומשקעים המשלימים את אלו מהאוקיינוס החופי והפתוח3. מחקרים אחרונים דיווחו על שינויים בנפח ובתזמון של כניסת מים מתוקים לאוקיינוס החופי4. ניתוחים של סדרות זמן ומודלים הידרולוגיים מראים דפוסים מרחביים-זמניים שונים5, הנעים, למשל, בין עלייה חזקה בפליטה של מים מתוקים בקווי רוחב גבוהים6 - עקב הפשרת קרח מוגברת - ועד למגמות ירידה בקווי רוחב בינוניים עקב בצורת הידרולוגית מוגברת7. ללא קשר לכיוון ולהיקף של המגמות שדווחו לאחרונה, שינויי האקלים זהו כגורם מניע עיקרי למשטרים הידרולוגיים משתנים8, בעוד שההשפעות על מי החוף והמערכות האקולוגיות שהם תומכים בהן טרם הוערכו והובנו במלואן9. שינויים זמניים בזרימת הנחלים, המושפעים משינויי אקלים (שינוי דפוסי משקעים ועליית טמפרטורות) ולחצים אנתרופוגניים כגון סכרים או מאגרים הידרואלקטריים10,11, הסחות השקיה ושינויים בשימוש בקרקע12, מציבים אתגר לניתוח מגמות בכניסות מים מתוקים13,14. לדוגמה, מספר מחקרים הראו כי אזורים עם מגוון גבוה של יערות מפגינים חוסן מערכת אקולוגית גדול יותר במהלך בצורות מאשר אלו הנשלטים על ידי מטעי יערות או חקלאות15,16. בקווי רוחב בינוניים, הבנת ההשפעות העתידיות של שינויי אקלים על האוקיינוס ​​החופי באמצעות ניתוק השפעות שינויי האקלים והפרעות אנתרופוגניות מקומיות דורשת תצפיות ממערכות ייחוס עם שינוי מוגבל, כך שניתן יהיה להפריד שינויים במשטר ההידרולוגי מהפרעות אנושיות מקומיות.

פטגוניה המערבית (מעל 41°S בחוף האוקיינוס השקט של דרום אמריקה) מתגלה כאחד האזורים השמורים היטב הללו, שבהם מחקר מתמשך חיוני לניטור והגנה על מערכות אקולוגיות אלו. באזור זה, נהרות זורמים בחופשיות מקיימים אינטראקציה עם גיאומורפולוגיה חופית מורכבת כדי לעצב את אחד משפכי הנהרות הנרחבים ביותר בעולם17,18. בשל ריחוקם, אגני הנהרות של פטגוניה נותרו ללא הפרעה באופן יוצא דופן, עם כיסוי יערות מקומי גבוה19, צפיפות אוכלוסייה נמוכה, ובאופן כללי נקיים מסכרים, מאגרים ותשתיות השקיה. הפגיעות של מערכות אקולוגיות חופיות אלו לשינויים סביבתיים תלויה בעיקר, בהרחבה, באינטראקציה שלהן עם מקורות מים מתוקים. הזרמת מים מתוקים למימי החוף של צפון-מערב פטגוניה (NWP; 41-46°S), כולל משקעים ישירים ונגר נהרות, מקיימים אינטראקציה עם מסות מים אוקייניות, במיוחד מים סוב-אנטארקטיים בעלי מליחות גבוהה (SAAW). דבר זה, בתורו, משפיע על דפוסי מחזור הדם, חידוש המים והאוורור20 באמצעות יצירת גרדיאנטים חזקים של מליחות, עם רמה גבוהה של שונות עונתית והטרוגניות מרחבית בהלוקליין21. האינטראקציה בין שני מקורות מים אלה משפיעה גם על הרכב הקהילות הפלנקטוניות22, משפיעה על דעיכת האור23, ומובילה לדילול ריכוזי חנקן וזרחן ב-SAAW24 ולאספקת אורתוסיליקט משופרת בשכבת פני השטח25,26. יתר על כן, כניסת המים המתוקים גורמת לגרדיאנט אנכי חזק של חמצן מומס (DO) במימי שפך אלה, כאשר השכבה העליונה מציגה בדרך כלל ריכוז DO גבוה (6-8 מ"ל ליטר)27.

ההתערבות המוגבלת יחסית המאפיינת את אגני היבשת של פטגוניה עומדת בניגוד לשימוש האינטנסיבי בקו החוף, במיוחד על ידי תעשיית החקלאות המגדלת, מגזר כלכלי מפתח בצ'ילה. צ'ילה, המדורגת כיום בין יצרניות החקלאות המגדלת המובילות בעולם, היא יצואנית הסלמון והפורל השנייה בגודלה, והיצואנית הגדולה ביותר של צדפות28. גידול סלמון וצדפות, המשתרע כיום על כ-2300 אתרי זיכיון בשטח כולל של כ-24,000 דונם באזור, מייצר ערך כלכלי משמעותי בדרום צ'ילה29. פיתוח זה אינו חף מהשפעות סביבתיות, במיוחד במקרה של גידול סלמון, פעילות התורמת בחומרי הזנה חיצוניים למערכות אקולוגיות אלה30. כמו כן, הוכח כי היא פגיעה מאוד לשינויים הקשורים לאקלים31,32.

בעשורים האחרונים, מחקרים שבוצעו ב-NWP דיווחו על ירידה בכניסות מים מתוקים33 וחזו ירידה בזרימת הנחלים במהלך הקיץ והסתיו34, כמו גם התמשכות של בצורות הידרולוגיות35. שינויים אלה בכניסות מים מתוקים משפיעים על פרמטרים סביבתיים מיידיים ויש להם השפעות מדורגות על הדינמיקה הרחבה יותר של המערכת האקולוגית. לדוגמה, תנאים קיצוניים במי שטח החופיים במהלך בצורות קיץ-סתיו הפכו שכיחים יותר, ובמקרים מסוימים, השפיעו על תעשיית החקלאות המגדלת באמצעות היפוקסיה36, עלייה בטפילים ופריחה מזיקה של אצות32,37,38.

בעשורים האחרונים, מחקרים שבוצעו ב-NWP דיווחו על ירידה בכניסות מים מתוקים33 וחזו ירידה בזרימת הנחלים במהלך הקיץ והסתיו34, כמו גם התמשכות של בצורות הידרולוגיות35. שינויים אלה בכניסות מים מתוקים משפיעים על פרמטרים סביבתיים מיידיים ויש להם השפעות מדורגות על הדינמיקה הרחבה יותר של המערכת האקולוגית. לדוגמה, תנאים קיצוניים במי שטח החופיים במהלך בצורות קיץ-סתיו הפכו שכיחים יותר, ובמקרים מסוימים, השפיעו על תעשיית החקלאות המגדלת באמצעות היפוקסיה36, עלייה בטפילים ופריחה מזיקה של אצות32,37,38.

הידע הנוכחי על הירידה בכניסות המים המתוקים ברחבי תוכנית הפיתוח הלאומית מבוסס על ניתוח של מדדים הידרולוגיים39, המתארים את התכונות הסטטיסטיות או הדינמיות של סדרות נתונים הידרולוגיים הנגזרות ממספר מוגבל של רישומים ארוכי טווח וכיסוי מרחבי מינימלי. באשר לתנאים ההידרוגרפיים המתאימים במימי שפך הים של תוכנית הפיתוח הלאומית או באוקיינוס החוף הסמוך, אין רישומים ארוכי טווח זמינים באתר. בהתחשב בפגיעותן של פעילויות סוציו-אקונומיות חופיות להשפעות שינויי האקלים, אימוץ גישת ממשק מקיפה בין יבשה לים לניהול ולהסתגלות לשינויי האקלים הוא הכרחי40. כדי להתמודד עם אתגר זה, שילבנו מודלים הידרולוגיים (1990–2020) עם נתונים שמקורם בלוויינים וניתוח מחדש של תנאי פני הים (1993–2020). לגישה זו שתי מטרות עיקריות: (1) להעריך מגמות היסטוריות במדדים הידרולוגיים בקנה מידה אזורי ו-(2) לבחון את ההשלכות של שינויים אלה על מערכת החוף הסמוכה, במיוחד בנוגע למליחות, טמפרטורה ועכירות פני הים.

אנו יכולים לספק סוגים שונים של חיישנים חכמים לניטור הידרולוגיה ואיכות מים, מוזמנים להתייעץ.