الأخبار - تعكس التحولات الهيدروغرافية في المياه الساحلية التغيرات الناجمة عن المناخ في الأنظمة الهيدرولوجية في شمال غرب باتاغونيا

لقد ثبت أن التغيرات المناخية في مدخلات المياه العذبة تؤثر على بنية ووظيفة النظم البيئية الساحلية. قمنا بتقييم التغيرات في تأثير جريان الأنهار على النظم الساحلية في شمال غرب باتاغونيا (NWP) خلال العقود الأخيرة (1993-2021) من خلال تحليل مشترك لسلاسل زمنية طويلة المدى لتدفقات المياه، والمحاكاة الهيدرولوجية، والبيانات المستمدة من الأقمار الصناعية، وإعادة تحليل ظروف سطح البحر (درجة الحرارة، والعكارة، والملوحة). وقد لوحظ انخفاض ملحوظ في الحد الأدنى لتدفق المياه عبر منطقة تمتد على ستة أحواض أنهار رئيسية على نطاقات أسبوعية وشهرية وموسمية. وكانت هذه التغيرات أكثر وضوحًا في الأحواض الشمالية ذات الأنظمة المختلطة (مثل نهر بويلو)، ولكن يبدو أنها تتقدم جنوبًا نحو الأنهار التي تتميز بنظام نيفال. في البحر الداخلي المجاور ذي الطبقتين، يتوافق انخفاض مدخلات المياه العذبة مع انخفاض مستوى خط الهالوكلاين وارتفاع درجات حرارة السطح في شمال باتاغونيا. وتؤكد نتائجنا على التأثير المتطور بسرعة للأنهار على مصبات الأنهار والمياه الساحلية المجاورة في NWP. ونحن نسلط الضوء على الحاجة إلى استراتيجيات المراقبة والتنبؤ والتخفيف والتكيف عبر النظم البيئية في ظل تغير المناخ، إلى جانب الإدارة التكيفية المقابلة للأحواض التي تزود المياه البحرية الساحلية بالجريان السطحي.

الأنهار هي المصدر الرئيسي لمدخلات المياه العذبة القارية إلى المحيطات1. في النظم الساحلية شبه المغلقة، تُعدّ الأنهار محركًا أساسيًا لعمليات الدورة2، وجسرًا بين النظم البيئية الأرضية والبحرية، حيث تنقل العناصر الغذائية والمواد العضوية والرواسب التي تُكمّل تلك القادمة من المحيطات الساحلية والمفتوحة3. وقد أفادت دراسات حديثة بتغيرات في حجم وتوقيت مدخلات المياه العذبة إلى المحيطات الساحلية4. وتُظهر تحليلات السلاسل الزمنية والنماذج الهيدرولوجية أنماطًا مكانية زمانية مختلفة5، تتراوح، على سبيل المثال، بين زيادات كبيرة في تصريفات المياه العذبة عند خطوط العرض العليا6 - بسبب زيادة ذوبان الجليد - وتراجع في الاتجاهات عند خطوط العرض المتوسطة بسبب زيادة الجفاف الهيدرولوجي7. وبغض النظر عن اتجاه وحجم الاتجاهات المبلغ عنها مؤخرًا، فقد حُدّد تغير المناخ كعامل رئيسي لتغير الأنظمة الهيدرولوجية8، في حين أن آثاره على المياه الساحلية والنظم البيئية التي تدعمها لم تُقيّم وتُفهم بالكامل9. تُشكّل التغيرات الزمنية في تدفق المياه، المتأثرة بتغير المناخ (تغير أنماط هطول الأمطار وارتفاع درجات الحرارة) والضغوط البشرية، مثل السدود أو الخزانات الكهرومائية10،11، وتحويلات الري، وتغيرات استخدام الأراضي12، تحديًا لتحليل اتجاهات مدخلات المياه العذبة13،14. على سبيل المثال، أظهرت العديد من الدراسات أن المناطق ذات التنوع الغابي العالي تُبدي مرونةً أكبر للنظام البيئي خلال فترات الجفاف مقارنةً بالمناطق التي تُهيمن عليها مزارع الغابات أو الزراعة15،16. عند خطوط العرض المتوسطة، يتطلب فهم تأثيرات تغير المناخ المستقبلية على المحيطات الساحلية، من خلال فصل آثار تغير المناخ والاضطرابات البشرية المحلية، إجراء عمليات رصد من أنظمة مرجعية ذات تعديل محدود، بحيث يُمكن فصل التغيرات في النظام الهيدرولوجي عن الاضطرابات البشرية المحلية.

تبرز منطقة باتاغونيا الغربية (أكثر من 41 درجة جنوبًا على ساحل المحيط الهادئ في أمريكا الجنوبية) كواحدة من هذه المناطق المحفوظة جيدًا، حيث يُعد البحث المستمر أمرًا أساسيًا لرصد هذه النظم البيئية وحمايتها. في هذه المنطقة، تتفاعل الأنهار المتدفقة بحرية مع جيومورفولوجيا ساحلية معقدة لتشكيل أحد أوسع مصبات الأنهار الكبرى في العالم17،18. ونظرًا لبعدها، تظل أحواض أنهار باتاغونيا هادئة بشكل ملحوظ، مع غطاء غابات أصلي واسع19، وكثافة سكانية منخفضة، وخالية بشكل عام من السدود والخزانات والبنية التحتية للري. يعتمد تعرض هذه النظم البيئية الساحلية للتغيرات البيئية بشكل أساسي، وبالتالي، على تفاعلها مع مصادر المياه العذبة. تتفاعل مدخلات المياه العذبة في المياه الساحلية لشمال غرب باتاغونيا (التوقعات الوطنية للمياه العذبة؛ 41-46 درجة جنوبًا)، بما في ذلك هطول الأمطار المباشر وجريان الأنهار، مع الكتل المائية المحيطية، وخاصة مياه القطب الجنوبي عالية الملوحة (SAAW). يؤثر هذا بدوره على أنماط دوران المياه، وتجديدها، وتهوية المياه20 من خلال توليد تدرجات ملوحة قوية، مع درجة عالية من التباين الموسمي والتباين المكاني في خط الهالوكلاين21. كما يؤثر التفاعل بين هذين المصدرين المائيين على تكوين المجتمعات العوالقية22، ويؤثر على ضعف الضوء23، ويؤدي إلى تخفيف تركيزات النيتروجين والفوسفور في مياه مصبات الأنهار الجنوبية الغربية24، وزيادة إمداد الأورثوسيليكات في الطبقة السطحية25،26. علاوة على ذلك، يؤدي مدخل المياه العذبة إلى تدرج رأسي قوي للأكسجين المذاب (DO) في هذه المياه المصبيّة، حيث تُظهر الطبقة العليا عمومًا تركيزًا عاليًا من الأكسجين المذاب (6-8 مل لتر-1)27.

يتناقض التدخل المحدود نسبيًا الذي يميز أحواض باتاغونيا القارية مع الاستخدام المكثف للساحل، وخاصةً من قِبل قطاع تربية الأحياء المائية، وهو قطاع اقتصادي رئيسي في تشيلي. تُصنف تشيلي حاليًا من بين أكبر منتجي تربية الأحياء المائية في العالم، وهي ثاني أكبر مُصدّر لسمك السلمون والتروت، وأكبر مُصدّر لبلح البحر28. تُولّد تربية سمك السلمون وبلح البحر، التي تشغل حاليًا حوالي 2300 موقع امتياز بمساحة إجمالية تبلغ حوالي 24,000 هكتار في المنطقة، قيمة اقتصادية كبيرة في جنوب تشيلي29. ولا يخلو هذا التطور من آثار بيئية، لا سيما في حالة تربية سمك السلمون، وهو نشاط يُسهم في توفير العناصر الغذائية الخارجية لهذه النظم البيئية30. كما ثبت أن هذه الزراعة شديدة التأثر بالتغيرات المناخية31،32.

في العقود الأخيرة، أفادت الدراسات التي أُجريت في برنامج التنبؤ بالطقس الوطني بانخفاض في مدخلات المياه العذبة33، وتوقعت انخفاضًا في تدفق المجاري المائية خلال الصيف والخريف34، بالإضافة إلى إطالة فترات الجفاف الهيدرولوجي35. تؤثر هذه التغيرات في مدخلات المياه العذبة على المعايير البيئية المباشرة، ولها آثار متتالية على ديناميكيات النظام البيئي الأوسع. على سبيل المثال، ازدادت وتيرة الظروف القاسية في المياه السطحية الساحلية خلال فترات الجفاف الصيفية والخريفية، وفي بعض الحالات، أثرت على قطاع تربية الأحياء المائية من خلال نقص الأكسجين36، وزيادة التطفل، وتكاثر الطحالب الضارة32،37،38 (الطحالب الضارة).

تعتمد المعرفة الحالية بشأن انخفاض مدخلات المياه العذبة في التنبؤات الوطنية للطقس على تحليل المقاييس الهيدرولوجية39، التي تصف الخصائص الإحصائية أو الديناميكية لسلسلة البيانات الهيدرولوجية المستمدة من عدد محدود من السجلات طويلة الأجل وتغطية مكانية ضئيلة. أما بالنسبة للظروف الهيدروغرافية المقابلة في مياه مصبات الأنهار في التنبؤات الوطنية للطقس أو المحيط الساحلي المجاور، فلا توجد سجلات طويلة الأجل متاحة في الموقع. ونظرًا لضعف الأنشطة الاجتماعية والاقتصادية الساحلية تجاه تأثيرات تغير المناخ، فإن اعتماد نهج شامل للتفاعل بين البر والبحر لإدارة تغير المناخ والتكيف معه أمر ضروري40. ولمواجهة هذا التحدي، قمنا بدمج النمذجة الهيدرولوجية (1990-2020) مع البيانات المستمدة من الأقمار الصناعية وإعادة 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 التغييرات على النظام الساحلي المجاور، وخاصة فيما يتعلق بملوحة سطح البحر ودرجة حرارته وعكارته.

نحن قادرون على توفير أنواع مختلفة من أجهزة الاستشعار الذكية لمراقبة علم المياه وجودة المياه، مرحبا بكم في الاستشارة.

وقت النشر: ١٨ سبتمبر ٢٠٢٤