Come sarà l'ecologia del Mar Salish nell'anno 2095?

È una domanda importante per milioni di persone che vivono lungo e vicino alle rive di questo intricato, rete interconnessa di corsi d'acqua costieri, ingressi, baie, e gli estuari che comprendono il Puget Sound nello stato di Washington e le acque profonde della Columbia Britannica sudoccidentale.

Un gruppo di ricerca del PNNL ha scoperto che il mare interno di Salish è resistente, e quella risposta futura al cambiamento climatico, sebbene significativa, sarà meno severa dell'oceano aperto.

Costruire un'immagine dell'ecologia del mare di Salish

Il cambiamento climatico è un problema globale dai tropici alle regioni polari, ma gli impatti sono spesso di maggiore preoccupazione a livello locale. È per questo che il Programma di preparazione e resilienza al clima dell'US Army Corps of Engineers ha finanziato il PNNL per sviluppare una migliore comprensione del futuro del Salish Sea, come la sua ecologia risponderà all'aumento delle temperature, innalzamento del livello del mare, e crescenti carichi di nutrienti.

La ricerca si è concentrata su parametri chiave, come fioriture algali, acidificazione degli oceani, e occorrenze annuali di ipossia, una condizione caratterizzata da bassi livelli di ossigeno disciolto. Questi sono tutti problemi ecologici di preoccupazione nel Mare di Salish oggi e nei decenni a venire.

I ricercatori hanno utilizzato il modello Salish Sea, che è stato sviluppato da PNNL in collaborazione con il Dipartimento di ecologia dello Stato di Washington e tramite il sostegno della U.S. Environmental Protection Agency. Il modello è uno strumento di modellazione oceanica predittiva per la ricerca sugli estuari costieri, progettazione del restauro, gestione della qualità dell'acqua, e valutazione della risposta al cambiamento climatico. Nel 2018, Gli scienziati del PNNL lo hanno usato per simulare accuratamente la reattività del Mare di Salish ai carichi di nutrienti antropogenici, come il deflusso di fertilizzanti e gli scarichi di acque reflue (Khangaonkar et al., 2018).

Secondo il responsabile del programma PNNL Tarang Khangaonkar, quella pietra miliare del traguardo del 2018:previsione di successo dei cicli biogeochimici del Mar Salish, inclusa l'occorrenza, tempismo, e la durata dell'ipossia in siti storicamente noti per la scarsa qualità e l'uccisione di pesci, hanno contribuito a rendere possibile lo studio più recente. "Quella ricerca ha stabilito che il nostro modello funzionava in modo robusto, quindi siamo stati in grado di applicarlo per rispondere a nuove domande:per scoprire come cambierà questo specchio d'acqua con il cambiamento climatico, " Egli ha detto.

Per accettare la sfida, I ricercatori del PNNL hanno applicato i risultati ridotti del modello del sistema terrestre comunitario del Centro nazionale per la ricerca atmosferica, un modello climatico globale ben noto e frequentemente applicato, per guidare il Salish Sea Model. Il team ha simulato una singola proiezione del cambiamento di 95 anni nell'ambito dello scenario rappresentativo delle emissioni di gas serra del percorso di concentrazione 8.5 (RCP8.5), rispetto all'anno 2000. Ciò corrisponde a uno scenario di emissioni elevate nel quinto rapporto di valutazione del Gruppo intergovernativo di esperti sui cambiamenti climatici (IPCC) corrispondente a emissioni di gas serra non controllate. Il Dipartimento di Ecologia ha collaborato fornendo dati di input, quali spartiacque e scarichi di acque reflue in mare, tenendo conto dei futuri cambiamenti nell'uso del suolo e della crescita della popolazione.

Risultati dello studio:il mare di Salish nel 2095

Pubblicato sulla rivista JGR Oceans, "La risposta del mare di Salish al cambiamento climatico globale, Innalzamento del livello del mare, e futuri carichi di nutrienti" (Khangaonkar T, Un Nugraha, W Xu, e K Balaguru, 2019) impatti dei progetti sul Mar Salish entro il 2095, compresa la temperatura dell'acqua più alta (+1,5 °C), livelli del mare più alti (+1,5 metri), maggiore acidificazione, e diminuzione dei livelli di ossigeno disciolto.

Una regione di ipossia ricorrente ogni anno in questo 6, Si prevede che lo specchio d'acqua di 900 miglia quadrate aumenterà da meno dell'1% della superficie totale odierna a circa il 16% entro il 2095.

La popolazione in rapida crescita delle maggiori Seattle e Vancouver, AVANTI CRISTO, anche le aree metropolitane, insieme all'aumento della temperatura dell'acqua, giocano un ruolo nel futuro stato delle acque. Con più persone arrivano maggiori carichi di nutrienti che contribuiscono alla crescita delle alghe, con la biomassa destinata ad aumentare di circa il 23 per cento. Inoltre, che la biomassa può spostarsi da comunità dominate da diatomee a comunità dominate da dinoflagellati.

"Questi cambiamenti hanno un effetto significativo sulla composizione delle specie di fitoplancton. Alcune specie come i dinoflagellati possono trarne beneficio e altre come le diatomee no. Sono le specie che favoriscono l'acqua più calda che diventeranno più dominanti, "Khangaonkar ha detto, osservando che i risultati si basano su valutazioni matematiche che non tengono conto dell'adattamento biologico.

Un corpo d'acqua resiliente

Nonostante il significativo cambiamento previsto, lo studio indica che la risposta futura ai cambiamenti climatici nel Mare di Salish sarebbe meno grave rispetto al cambiamento previsto in mare aperto. Una maggiore resilienza può essere attribuita alla forte circolazione verticale e alla miscelazione degli strati superficiali con l'acqua profonda che fornisce un cuscinetto fisico per mantenere più fresche le acque del Mare di Salish, più ossigenato, e meno acido.

"Uno dei motivi per cui abbiamo iniziato questo studio è stato quello di capire cosa significherà il cambiamento climatico per le nostre aree costiere del Mar Salish, "Ha detto Khangaonkar. "Sarà colpito più delle acque costiere dell'Oceano Pacifico? Sarà meno?"

Il team di ricerca ha scoperto che la miscelazione e la circolazione in acque profonde all'interno del Mare di Salish forniscono sollievo dagli impatti dei cambiamenti climatici globali molto più forti. Mentre si prevede che le temperature medie al confine della piattaforma oceanica aumenteranno di 2,6°C, la media del Mar Salish dovrebbe aumentare di 1,5°C. Allo stesso modo, si prevede che l'ossigeno disciolto medio al confine della piattaforma oceanica diminuirà di 1,7 milligrammi per litro, dentro il mare di Salish, il livello medio di ossigeno disciolto scende della metà.

La circolazione è importante per la qualità dell'acqua. "Quando le persone pensano al cambiamento climatico, " ha spiegato Khangaonkar, "la loro prima ipotesi è quella di temperature più elevate e dell'innalzamento del livello del mare, e che cambierà significativamente i modelli attuali e i movimenti di marea. Ma abbiamo scoperto che questo non era il caso del Salish Sea".

Il team di ricerca ha utilizzato il modello per esaminare il flusso di volume (flusso di scambio) dell'acqua che si sposta nel Mar Salish dall'Oceano Pacifico. Questa quantità che è quasi 20 volte più grande di tutto l'afflusso combinato di acqua dolce cambierà? E se così fosse, avrà un impatto sul lavaggio e sulla qualità dell'acqua? I risultati dello studio hanno mostrato che due fattori sembrano contrastarsi a vicenda per rendere insignificante il cambiamento di circolazione.

Lo scioglimento del ghiaccio polare influisce sulla salinità dell'oceano e riduce la forza di circolazione degli estuari guidata dai gradienti di salinità. Allo stesso tempo, l'innalzamento del livello del mare aumenta la forza di circolazione e i due fattori essenzialmente si annullano a vicenda per le profonde acque simili a fiordi del Mare di Salish.

Khangaonkar avverte che la resilienza del Mare Salish è limitata alla regione di mescolamento degli estuari più profonda tra la piattaforma continentale e i fiumi. "Una volta che andiamo nelle aree intertidali e a monte, troviamo che gli impatti del cambiamento climatico sono maggiori, " Egli ha detto.

Per esempio, i tratti intertidali dell'estuario del fiume Snohomish, che è un sottobacino interno del Mare Salish, si prevede che subirà un aumento medio annuo della temperatura superficiale fino a 3°C. Allo stesso modo, a causa dell'innalzamento del livello del mare, si prevede che l'intrusione di salinità si estenderà a monte fino a 18 km dalla foce del fiume rispetto a 7 km in condizioni storiche per l'estuario di Snohomish.

Portare il modello Salish Sea nel mondo

PNNL conduce numerose applicazioni del Salish Sea Model per assistere nella pianificazione e progettazione del ripristino dell'habitat vicino alla costa, analisi a sostegno del ripristino delle vie di migrazione dei pesci, e valutazione degli impatti sulla qualità dell'acqua a livello di bacino. I metodi, Modelli, e le procedure utilizzate per ridimensionare le proiezioni sui cambiamenti climatici globali per la regione del Mare di Salish, potrebbe essere applicato per analisi simili in altre regioni. I risultati dell'applicazione Salish Sea Model e i file della soluzione sono regolarmente messi a disposizione dei collaboratori su richiesta.