気候変動によ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与えることが示されています。本研究では、長期流量時系列、水文シミュレーション、衛星データおよび再解析データを用いた海面状況（水温、濁度、塩分）の解析を組み合わせ、過去数十年間（1993～2021年）における北西パタゴニア（NWP）沿岸系に対する河川流出の影響の変化を評価しました。6つの主要河川流域にまたがる地域で、週単位、月単位、季節単位で最小流量の著しい減少が明らかになりました。これらの変化は、混合レジームの北部流域（例：プエロ川）で最も顕著でしたが、雪氷レジームを特徴とする河川へと南下しているようです。隣接する2層構造の内海では、淡水流入量の減少に伴い、北パタゴニア全域で塩分躍層が浅くなり、表面水温が上昇しています。本研究の結果は、NWPにおける河川が隣接する河口域および沿岸域に及ぼす影響が急速に変化していることを強調しています。気候変動下における生態系横断的な観測、予測、緩和、適応戦略の必要性、および沿岸海洋水域に流出水を供給するシステムの適応的な流域管理の必要性を強調する。
河川は、大陸から海洋への淡水流入の主要な源です1。半閉鎖的な沿岸系では、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、沿岸および外洋からの栄養素、有機物、堆積物を補給します3。近年の研究では、沿岸海洋への淡水流入量と流入時期の変化が報告されています4。時系列分析と水文モデルは、さまざまな時空間パターンを示しています5。例えば、高緯度地域では氷の融解増加により淡水流出量が大幅に増加しています6が、中緯度地域では水文干ばつの増加により減少傾向にあります7。最近報告された傾向の方向と規模に関わらず、気候変動は水文レジームの変化の主要な要因として特定されています8が、沿岸水域とそこに生息する生態系への影響はまだ十分に評価され、理解されていません9。気候変動（降水パターンの変化や気温の上昇）や水力発電ダムや貯水池10,11、灌漑用水の転用、土地利用の変化12などの人為的圧力によって影響を受ける河川流量の時間的変化は、淡水流入の傾向を分析する上で課題となっている13,14。例えば、いくつかの研究では、森林の多様性が高い地域は、森林プランテーションや農業が支配的な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る15,16。中緯度では、気候変動の影響と局所的な人為的撹乱の影響を切り離すことによって、将来の気候変動が沿岸海洋に及ぼす影響を理解するには、水文レジームの変化を局所的な人為的撹乱から分離できるように、改変が限定された基準システムからの観測が必要となる。
西パタゴニア（南米太平洋岸、南緯41度以南）は、こうした生態系の監視と保護のために継続的な研究が不可欠な、よく保存された地域の1つとして挙げられます。この地域では、自由流動する河川が複雑な沿岸地形と相互作用し、世界で最も広大なマクロ河口の1つを形成しています17,18。パタゴニアの河川流域は、その隔絶性のため、原生林の被覆率が高く19、人口密度が低く、一般的にダム、貯水池、灌漑施設がないなど、驚くほど手つかずの状態を保っています。こうした沿岸生態系の環境変化に対する脆弱性は、主に淡水源との相互作用に大きく依存しています。北西パタゴニア（NWP、南緯41～46度）の沿岸水域への淡水流入（直接降水と河川流出を含む）は、海洋水塊、特に高塩分亜南極水（SAAW）と相互作用します。これにより、強い塩分勾配が生成され、塩分躍層に季節変動と空間的不均一性が生じることで、循環、水の更新、換気のパターンに影響を及ぼします20,21。これら2つの水源間の相互作用は、プランクトン群集の構成にも影響を及ぼし22、光の減衰に影響を与え23、SAAW中の窒素とリンの濃度の希釈24と表層におけるオルトケイ酸塩の供給増加25,26につながります。さらに、淡水の流入により、これらの河口水域では溶存酸素（DO）の強い垂直勾配が生じ、上層では一般的にDO濃度が高くなります（6～8 mL L−1）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、チリの主要経済部門である養殖業をはじめとする沿岸部の集約的な利用とは対照的である。現在、世界トップクラスの養殖生産国にランクされているチリは、サケとマスの輸出量で世界第2位、ムール貝の輸出量で世界第1位である28。現在、同地域で約2300の養殖権益地、総面積約24,000ヘクタールを占めるサケとムール貝の養殖は、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、生態系に外因性の栄養素をもたらす活動であるため、環境への影響がないわけではない30。また、気候変動に関連する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。
近年の北西太平洋地域で行われた研究では、淡水流入量の減少が報告され33、夏季および秋季の河川流量の減少34、ならびに水文干ばつの長期化35が予測されている。これらの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、より広範な生態系ダイナミクスに連鎖的な影響を及ぼす。例えば、夏季から秋季にかけての干ばつ時の沿岸表層水の極端な状態がより頻繁になり、場合によっては、低酸素症36、寄生虫の増加、および有害藻類ブルーム32,37,38（HAB）を通じて養殖産業に影響を与えている。
近年の北西太平洋地域で行われた研究では、淡水流入量の減少が報告され33、夏季および秋季の河川流量の減少34、ならびに水文干ばつの長期化35が予測されている。これらの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、より広範な生態系ダイナミクスに連鎖的な影響を及ぼす。例えば、夏季から秋季にかけての干ばつ時の沿岸表層水の極端な状態がより頻繁になり、場合によっては、低酸素症36、寄生虫の増加、および有害藻類ブルーム32,37,38（HAB）を通じて養殖産業に影響を与えている。
北西太平洋におけ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な特性を記述する水文指標39の分析に基づいています。北西太平洋の河口域または隣接する沿岸海洋における対応する水文条件については、利用可能な長期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を受けやすいことを考えると、気候変動の管理と適応に包括的な陸海界面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に、水文モデリング（1990～2020年）を衛星由来および再解析による海面状況データ（1993～2020年）と統合しました。このアプローチには、（1）地域規模での水文指標の歴史的傾向を評価すること、および（2）これらの変化が隣接する沿岸システム、特に海面塩分、温度、濁度に及ぼす影響を調査することという2つの主な目的があります。
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投稿日時：2024年9月18日