تعكس التحولات الهيدروغرافية في المياه الساحلية التغيرات المناخية في الأنظمة الهيدرولوجية عبر شمال غرب باتاغونيا

أظهرت الدراسات أن التغيرات المناخية في تدفقات المياه العذبة تؤثر على بنية ووظيفة النظم البيئية الساحلية. قمنا بتقييم التغيرات في تأثير جريان الأنهار على النظم الساحلية في شمال غرب باتاغونيا خلال العقود الأخيرة (1993-2021) من خلال تحليل مشترك لسلاسل زمنية طويلة الأجل لتدفقات الأنهار، ومحاكاة هيدرولوجية، وبيانات مستمدة من الأقمار الصناعية وبيانات إعادة تحليل لظروف سطح البحر (درجة الحرارة، والعكارة، والملوحة). وقد لوحظ انخفاض ملحوظ في الحد الأدنى لتدفقات الأنهار عبر منطقة تمتد على ستة أحواض أنهار رئيسية، وذلك على نطاقات أسبوعية وشهرية وموسمية. وكانت هذه التغيرات أكثر وضوحًا في الأحواض الشمالية ذات النظام المختلط (مثل نهر بويلو)، ولكن يبدو أنها تتجه جنوبًا نحو الأنهار التي تتميز بنظام ثلجي. في البحر الداخلي المجاور ذي الطبقتين، يتوافق انخفاض تدفق المياه العذبة مع انخفاض مستوى طبقة الملوحة وارتفاع درجات حرارة السطح في جميع أنحاء شمال باتاغونيا. تؤكد نتائجنا على التأثير المتطور بسرعة للأنهار على مصبات الأنهار والمياه الساحلية المجاورة في شمال غرب باتاغونيا. نسلط الضوء على الحاجة إلى استراتيجيات الرصد والتنبؤ والتخفيف والتكيف عبر النظم البيئية في ظل تغير المناخ، إلى جانب الإدارة التكيفية المقابلة لأحواض النظم التي تزود المياه البحرية الساحلية بالجريان السطحي.

تُعدّ الأنهار المصدر الرئيسي للمياه العذبة القارية التي تصب في المحيطات¹. وفي الأنظمة الساحلية شبه المغلقة، تُشكّل الأنهار محركًا أساسيًا لعمليات الدوران²، وجسرًا يربط بين النظم البيئية البرية والبحرية، ناقلةً المغذيات والمواد العضوية والرواسب التي تُكمّل تلك القادمة من المناطق الساحلية والمحيط المفتوح³. وقد أشارت دراسات حديثة إلى تغيرات في حجم وتوقيت تدفقات المياه العذبة إلى المحيط الساحلي⁴. وتُظهر تحليلات السلاسل الزمنية والنماذج الهيدرولوجية أنماطًا مكانية وزمانية مختلفة⁵، تتراوح، على سبيل المثال، من زيادات كبيرة في تصريف المياه العذبة عند خطوط العرض العليا⁶ - نتيجةً لزيادة ذوبان الجليد - إلى اتجاهات تنازلية عند خطوط العرض المتوسطة بسبب ازدياد الجفاف الهيدرولوجي⁷. وبغض النظر عن اتجاه وحجم الاتجاهات التي تم الإبلاغ عنها مؤخرًا، فقد تم تحديد تغير المناخ كعامل رئيسي في تغيير الأنظمة الهيدرولوجية⁸، في حين أن تأثيراته على المياه الساحلية والنظم البيئية التي تدعمها لم يتم تقييمها وفهمها بشكل كامل⁹. تُشكل التغيرات الزمنية في تدفق الأنهار، المتأثرة بتغير المناخ (تغير أنماط هطول الأمطار وارتفاع درجات الحرارة) والضغوط البشرية مثل السدود الكهرومائية أو الخزانات^10،11، وتحويلات الري، وتغيرات استخدام الأراضي¹²، تحديًا لتحليل اتجاهات مدخلات المياه العذبة^13،14. على سبيل المثال، أظهرت العديد من الدراسات أن المناطق ذات التنوع العالي للغابات تتمتع بمرونة أكبر للنظام البيئي خلال فترات الجفاف مقارنةً بتلك التي تهيمن عليها مزارع الغابات أو الزراعة^15،16. في خطوط العرض المتوسطة، يتطلب فهم تأثيرات تغير المناخ المستقبلية على المحيط الساحلي، من خلال فصل آثار تغير المناخ عن الاضطرابات البشرية المحلية، إجراء ملاحظات من أنظمة مرجعية ذات تعديل محدود، بحيث يمكن فصل التغيرات في النظام الهيدرولوجي عن الاضطرابات البشرية المحلية.

تُعدّ باتاغونيا الغربية (أكثر من 41° جنوبًا على ساحل المحيط الهادئ لأمريكا الجنوبية) إحدى هذه المناطق المحفوظة جيدًا، حيث يُعدّ البحث المستمر ضروريًا لرصد هذه النظم البيئية وحمايتها. في هذه المنطقة، تتفاعل الأنهار الجارية بحرية مع التضاريس الساحلية المعقدة لتشكيل أحد أوسع مصبات الأنهار الكبيرة في العالم^17،18. نظرًا لبُعدها، تبقى أحواض أنهار باتاغونيا بمنأى ملحوظ عن الاضطراب، مع غطاء كثيف من الغابات الأصلية¹⁹، وكثافة سكانية منخفضة، وخالية عمومًا من السدود والخزانات وشبكات الري. وتعتمد قابلية هذه النظم البيئية الساحلية للتأثر بالتغيرات البيئية بشكل رئيسي، وبالتالي، على تفاعلها مع مصادر المياه العذبة. تتفاعل مدخلات المياه العذبة إلى المياه الساحلية لشمال غرب باتاغونيا (41-46° جنوبًا)، بما في ذلك هطول الأمطار المباشر وجريان الأنهار، مع كتل المياه المحيطية، وخاصة مياه شبه القطب الجنوبي عالية الملوحة. يؤثر هذا بدوره على أنماط الدوران وتجديد المياه والتهوية²⁰ من خلال توليد تدرجات ملوحة قوية، مع درجة عالية من التباين الموسمي وعدم التجانس المكاني في طبقة الملوحة²¹. كما يؤثر التفاعل بين هذين المصدرين المائيين على تكوين مجتمعات العوالق²²، ويؤثر على امتصاص الضوء²³، ويؤدي إلى تخفيف تركيزات النيتروجين والفوسفور في مياه جنوب شرق آسيا²⁴ وزيادة إمداد الأورثوسيليكات في الطبقة السطحية^25،26. علاوة على ذلك، ينتج عن تدفق المياه العذبة تدرج رأسي قوي للأكسجين المذاب في هذه المياه النهرية، حيث تُظهر الطبقة العليا عمومًا تركيزًا عاليًا من الأكسجين المذاب (6-8 مل/لتر)²⁷.

يتناقض التدخل المحدود نسبيًا الذي يميز الأحواض القارية في باتاغونيا مع الاستخدام المكثف للساحل، لا سيما من قبل صناعة الاستزراع المائي، وهي قطاع اقتصادي رئيسي في تشيلي. تُصنف تشيلي حاليًا ضمن أكبر منتجي الاستزراع المائي في العالم، وهي ثاني أكبر مُصدّر لسمك السلمون المرقط، وأكبر مُصدّر للمحار.²⁸ وتُدرّ مزارع السلمون والمحار، التي تشغل حاليًا حوالي 2300 موقع امتياز بمساحة إجمالية تبلغ حوالي 24000 هكتار في المنطقة، قيمة اقتصادية كبيرة في جنوب تشيلي.²⁹ ولا يخلو هذا التطور من آثار بيئية، خاصة في حالة مزارع السلمون، وهو نشاط يُساهم في تغذية هذه النظم البيئية بمغذيات خارجية.³⁰ كما ثبت أيضًا أنها شديدة التأثر بالتغيرات المناخية.^31،32

في العقود الأخيرة، أشارت دراسات أُجريت في شمال غرب المحيط الهادئ إلى انخفاض في تدفقات المياه العذبة³³، وتوقعت انخفاضًا في تدفق الأنهار خلال فصلي الصيف والخريف³⁴، فضلًا عن إطالة أمد فترات الجفاف الهيدرولوجي³⁵. تؤثر هذه التغيرات في تدفقات المياه العذبة على المعايير البيئية المباشرة، ولها آثار متتالية على ديناميكيات النظام البيئي الأوسع. على سبيل المثال، أصبحت الظروف القاسية في المياه السطحية الساحلية خلال فترات الجفاف الصيفية والخريفية أكثر تواترًا، وفي بعض الحالات، أثرت على صناعة الاستزراع المائي من خلال نقص الأكسجين³⁶، وزيادة التطفل، وازدهار الطحالب الضارة^32،37،38.

في العقود الأخيرة، أشارت دراسات أُجريت في شمال غرب المحيط الهادئ إلى انخفاض في تدفقات المياه العذبة³³، وتوقعت انخفاضًا في تدفق الأنهار خلال فصلي الصيف والخريف³⁴، فضلًا عن إطالة أمد فترات الجفاف الهيدرولوجي³⁵. تؤثر هذه التغيرات في تدفقات المياه العذبة على المعايير البيئية المباشرة، ولها آثار متتالية على ديناميكيات النظام البيئي الأوسع. على سبيل المثال، أصبحت الظروف القاسية في المياه السطحية الساحلية خلال فترات الجفاف الصيفية والخريفية أكثر تواترًا، وفي بعض الحالات، أثرت على صناعة الاستزراع المائي من خلال نقص الأكسجين³⁶، وزيادة التطفل، وازدهار الطحالب الضارة^32،37،38.

تستند المعرفة الحالية بشأن انخفاض تدفقات المياه العذبة في شمال غرب المحيط الهادئ إلى تحليل المقاييس الهيدرولوجية، التي تصف الخصائص الإحصائية أو الديناميكية لسلاسل البيانات الهيدرولوجية المستمدة من عدد محدود من السجلات طويلة الأجل وتغطية مكانية ضئيلة. أما بالنسبة للظروف الهيدروغرافية المقابلة في مياه مصبات الأنهار في شمال غرب المحيط الهادئ أو المحيط الساحلي المجاور، فلا توجد سجلات ميدانية طويلة الأجل متاحة. ونظرًا لتأثر الأنشطة الاجتماعية والاقتصادية الساحلية بتغير المناخ، فإن اعتماد نهج شامل للتفاعل بين اليابسة والبحر لإدارة تغير المناخ والتكيف معه أمر بالغ الأهمية. ولمعالجة هذا التحدي، قمنا بدمج النمذجة الهيدرولوجية (1990-2020) مع بيانات مستمدة من الأقمار الصناعية وبيانات إعادة التحليل حول ظروف سطح البحر (1993-2020). ولهذا النهج هدفان رئيسيان: (1) تقييم الاتجاهات التاريخية في المقاييس الهيدرولوجية على نطاق إقليمي، و(2) دراسة آثار هذه التغيرات على النظام الساحلي المجاور، لا سيما فيما يتعلق بملوحة سطح البحر ودرجة حرارته وعكارته.

بإمكاننا توفير أنواع مختلفة من أجهزة الاستشعار الذكية لمراقبة الهيدرولوجيا وجودة المياه، نرحب باستشارتكم.