Si prevede che le fioriture di alghe nocive, note per rappresentare rischi per la salute umana e ambientale nei grandi bacini idrici e laghi di acqua dolce, aumenteranno a causa del cambiamento climatico, secondo un team di ricercatori guidati da uno scienziato della Tufts University.

Il team ha sviluppato un quadro di modellizzazione che prevede che il più grande aumento delle fioriture di alghe nocive cianobatteriche (CyanoHAB) si verificherebbe nella regione nord-orientale degli Stati Uniti, ma il danno economico maggiore sarebbe avvertito dalle aree ricreative del sud-est.

La ricerca, che viene pubblicato oggi in stampa sulla rivista Scienze e tecnologie ambientali , fa parte di più grande, sforzi in corso tra gli scienziati per quantificare e monetizzare il grado in cui il cambiamento climatico avrà un impatto e danneggerà vari settori degli Stati Uniti.

"Alcuni dei maggiori impatti di CyanoHAB si verificheranno in regioni più rurali, come quelle del sud-est e del Midwest, aree che spesso non si parla di effetti inevitabili del cambiamento climatico, " ha detto Steven C. Chapra, dottorato di ricerca, autore principale e cattedra Louis Berger di ingegneria civile e ambientale presso la School of Engineering di Tufts. "L'impatto del cambiamento climatico va ben oltre le temperature dell'aria più calde, innalzamento del livello del mare e scioglimento dei ghiacciai".

"Il nostro studio mostra che la temperatura dell'acqua più alta, variazioni delle precipitazioni, e l'aumento degli apporti di nutrienti si unirà per causare un'occorrenza più frequente di fioriture algali dannose in futuro, " Ha aggiunto.

I cianobatteri sono i più antichi organismi fotosintetici ossigenati della terra. Nel corso della loro storia evolutiva di 3,5 miliardi di anni, questi organismi si sono dimostrati resistenti e adattabili a un'ampia gamma di climi. Di conseguenza, molti cianobatteri mostrano una crescita ottimale e potenziali di fioritura ad alte temperature dell'acqua rispetto ad altre piante acquatiche. Perciò, il riscaldamento globale gioca un ruolo chiave nella loro espansione e persistenza, disse Chapra.

Al fine di catturare la gamma di possibili futuri, l'analisi ha utilizzato proiezioni sui cambiamenti climatici da cinque modelli di circolazione generale, due scenari di emissione di gas serra, e due scenari di crescita dei cianobatteri. È tra i pochi studi a combinare le proiezioni climatiche con un modello di rete idrologica/di qualità dell'acqua di laghi e bacini artificiali degli Stati Uniti. L'approccio di modellazione è unico nella sua pratica di accoppiamento del clima, idrologico, e modelli di qualità dell'acqua in un quadro computazionale unificato che viene applicato su scala nazionale.

La catena del modello inizia con proiezioni di climi futuri alternativi dai modelli di circolazione generale (GCM). Le proiezioni GCM di temperatura e precipitazioni vengono poi inserite in altri due modelli:

• un modello pioggia-deflusso per simulare il deflusso mensile in ciascuno dei 2, 119 bacini idrografici degli Stati Uniti continentali; e
• un modello di domanda idrica, che proietta i fabbisogni idrici del comune di ogni bacino idrografico, industriale, e settore agricolo. Date queste proiezioni di deflusso e domanda, un modello di sistemi di risorse idriche produce una serie temporale di stoccaggio del serbatoio, pubblicazione, e allocazione della domanda (ad es. agricoltura, flussi ambientali, e idroelettrico).

Finalmente, questi flussi d'acqua e gli stati dei serbatoi sono inseriti in un modello di qualità dell'acqua per simulare una serie di caratteristiche di qualità dell'acqua, comprese le concentrazioni di cianobatteri, in ciascuno dei corsi d'acqua della nazione. Il risultato finale è un quadro in grado di prevedere l'impatto combinato del clima, crescita demografica, e altri fattori sulla futura qualità dell'acqua per diverse regioni degli Stati Uniti.

È stato stimato che laghi e bacini idrici che servono da fonti di acqua potabile per 30-48 milioni di americani possono essere contaminati periodicamente da tossine algali. I ricercatori hanno citato un esempio nel 2014, quando quasi 500, 000 residenti di Toledo, Ohio, perso l'accesso all'acqua potabile dopo che l'acqua prelevata dal lago Erie ha rivelato la presenza di cianotossine.

Al di là degli effetti sulla salute umana, I CyanoHAB hanno una serie di conseguenze negative per gli ecosistemi acquatici, compresa la creazione di antiestetiche schiume superficiali e una riduzione dell'uso ricreativo e dell'accesso alle coste. Anche, perché la maggior parte dei cianobatteri non è commestibile dallo zooplancton e dai pesci planctivori, rappresentano un "vicolo cieco" nella catena alimentare acquatica - uno scenario che alla fine danneggia sia le industrie della pesca commerciale che ricreativa.

Chapra ha osservato che la ricerca indica che con l'aumento della temperatura dell'acqua, sarebbero necessari controlli più rigorosi e costosi dei nutrienti per mantenere l'attuale qualità dell'acqua.

"Lo studio fornisce un quadro che offre approfondimenti sui collegamenti di causa ed effetto per aiutare a supportare la pianificazione, politica, e identificare le lacune nei dati per la ricerca futura, " disse Chapra.