気候に起因する淡水流入量の変化は、沿岸生態系の構造と機能に影響を及ぼすことが示されている。我々は、長期流量時系列、水文学的シミュレーション、衛星データおよび再解析データによる海面状況（温度、濁度、塩分）の複合解析により、ここ数十年（1993～2021年）における北西パタゴニア（NWP）の沿岸システムへの河川流出の影響の変化を評価した。6つの主要河川流域にまたがる地域全体で、週、月、季節スケールで最小流量の大幅な減少が明らかになった。これらの変化は、混合レジームの北部流域（例：プエロ川）で最も顕著であったが、南下してニバルレジームを特徴とする河川にも広がりつつあるようだ。隣接する二層内海では、淡水流入量の減少は、北パタゴニア全域における塩分躍層（ハロクリン）の浅化と表面温度の上昇と一致している。我々の研究結果は、NWPにおける隣接する河口域と沿岸水域に対する河川の影響が急速に変化していることを強調している。私たちは、変動する気候における生態系間の観察、予測、緩和、適応戦略、および沿岸海域に流出水を供給するシステムの対応する適応型流域管理の必要性を強調します。
河川は、大陸から海洋へ流入する淡水の主な供給源です1。半閉鎖性沿岸域では、河川は循環プロセスの重要な推進力であり2、陸上生態系と海洋生態系の架け橋として、沿岸域や外洋からの栄養分、有機物、堆積物を輸送します3。最近の研究では、沿岸海洋への淡水流入量と時期の変化が報告されています4。時系列データと水文学モデルの解析では、様々な時空間パターンが示されています5。例えば、氷の融解増加による高緯度地域での淡水流入量の大幅な増加6から、水文学的干ばつの増加による中緯度地域での減少傾向7まで、多岐にわたります。最近報告された傾向の方向性と規模に関わらず、気候変動は水文学的レジームの変化の主要な推進力であることが判明していますが8、沿岸水域とそれが支える生態系への影響は、未だ十分に評価・解明されていません9。気候変動（降水パターンの変化や気温上昇）や水力発電ダムや貯水池10,11、灌漑用水路の転換、土地利用の変化12といった人為的圧力の影響を受ける河川流量の経時的変化は、淡水流入量の傾向分析において課題となる13,14。例えば、いくつかの研究では、森林多様性の高い地域は、森林プランテーションや農業が主流の地域よりも干ばつ時の生態系の回復力が高いことが示されています15,16。中緯度地域では、気候変動と地域的な人為的撹乱の影響を分離し、沿岸海洋への将来の気候変動の影響を理解するためには、水文レジームの変化を地域的な人為的撹乱から切り離せるように、改変が限定された基準システムからの観測が必要です。
西パタゴニア（南米太平洋岸の南緯 41 度超）は、これらの保全状態の良い地域のひとつとして浮上しており、これらの生態系を監視し保護するためには継続的な研究が不可欠です。この地域では、自由に流れる河川が複雑な沿岸地形と相互作用し、世界最大級のマクロ河口を形成しています17,18。遠隔地にあるため、パタゴニアの河川流域は驚くほど手つかずの状態を保っており、原生林の被覆率が高く19、人口密度が低く、ダム、貯水池、灌漑インフラが一般的に存在しません。これらの沿岸生態系の環境変化に対する脆弱性は、ひいては淡水源との相互作用に大きく左右されます。北西パタゴニア（NWP; 南緯 41～46 度）の沿岸水域への淡水流入（直接降雨や河川流出を含む）は、海洋水塊、特に塩分濃度の高い亜南極水（SAAW）と相互作用します。これは、強い塩分勾配を生み出すことで、循環、水の更新、換気のパターン20に影響を与え、塩分躍層21における季節変動と空間的不均一性を大きく伴います。これら2つの水源の相互作用は、プランクトン群集の組成22、光減衰23にも影響を与え、SAAW24における窒素とリンの濃度の希釈と表層へのオルトケイ酸塩の供給増加25,26をもたらします。さらに、淡水の流入は、これらの河口域における溶存酸素（DO）の強い鉛直勾配をもたらし、上層では一般的に高いDO濃度（6～8 mL L−1）を示します27。
パタゴニアの大陸盆地を特徴づける比較的限定的な介入は、特にチリの主要経済セクターである水産養殖業による海岸線の集中的な利用とは対照的である。現在、世界のトップクラスの水産養殖生産国にランクされているチリは、サケとマスでは世界第2位、ムール貝では最大の輸出国である28。サケとムール貝の養殖は、現在この地域で約2,300の許可地を占め、総面積約24,000ヘクタールを占めており、チリ南部で大きな経済的価値を生み出している29。この開発は、特にサケ養殖の場合、これらの生態系に外因性栄養素を提供する活動であるため、環境影響がないわけではない30。また、気候関連の変化に対して非常に脆弱であることも示されている31,32。
近年、北西部海域（NWP）で実施された研究では、淡水流入量の減少33が報告され、夏季と秋季の河川流量の減少34と水文干ばつの長期化35が予測されています。こうした淡水流入量の変化は、直接的な環境パラメータに影響を与え、より広範な生態系の動態に連鎖的な影響を及ぼします。例えば、夏季から秋季にかけての干ばつ期における沿岸表層水の極端な状況はより頻繁に発生しており、場合によっては、低酸素症36、寄生虫の増加、有害藻類ブルーム32,37,38（HAB）を通じて水産養殖業に影響を与えています。
近年、北西部海域（NWP）で実施された研究では、淡水流入量の減少33が報告され、夏季と秋季の河川流量の減少34と水文干ばつの長期化35が予測されています。こうした淡水流入量の変化は、直接的な環境パラメータに影響を与え、より広範な生態系の動態に連鎖的な影響を及ぼします。例えば、夏季から秋季にかけての干ばつ期における沿岸表層水の極端な状況はより頻繁に発生しており、場合によっては、低酸素症36、寄生虫の増加、有害藻類ブルーム32,37,38（HAB）を通じて水産養殖業に影響を与えています。
NWP 全体にわたる淡水流入量の減少に関する現在の知見は、限られた数の長期記録と最小限の空間範囲から得られた水文データ系列の統計的または動的特性を記述する水文学的メトリクス 39 の分析に基づいています。NWP の河口水域または隣接する沿岸海域の対応する水文条件については、利用可能な長期的な現場記録はありません。沿岸の社会経済活動が気候変動の影響に対して脆弱であることを考えると、気候変動の管理と適応には包括的な陸海インターフェース アプローチを採用することが不可欠です 40。この課題に対処するため、私たちは水文学的モデル (1990～2020 年) と海面状態に関する衛星データおよび再解析データ (1993～2020 年) を統合しました。このアプローチには、(1) 地域規模で水文学的メトリクスの歴史的傾向を評価すること、および (2) 特に海面塩分、温度、濁度に関して、
当社は、水文学と水質を監視するためのさまざまな種類のスマートセンサーを提供できますので、ご相談ください。
投稿日時: 2024年9月18日