¿Cómo será la ecología del mar de Salish en el año 2095?

Es una pregunta importante para millones de personas que viven a lo largo y cerca de las costas de este intrincado, red interconectada de vías navegables costeras, sumideros, laureles, y estuarios que abarcan Puget Sound en el estado de Washington y las aguas profundas del suroeste de Columbia Británica.

Un equipo de investigación de PNNL descubrió que el interior del Mar de Salish es resistente, y que la respuesta futura al cambio climático, aunque significativa, será menos severa que el océano abierto.

Construyendo una imagen de la ecología del Mar de Salish

El cambio climático es un problema global desde los trópicos hasta las regiones polares, pero los impactos son a menudo de mayor preocupación a nivel local. Es por eso que el Programa de Preparación y Resiliencia Climática del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de EE. UU. Financió al PNNL para desarrollar una mejor comprensión del futuro del Mar de Salish:cómo responderá su ecología al aumento de las temperaturas, aumento del nivel del mar, y crecientes cargas de nutrientes.

La investigación se centró en parámetros clave, como las floraciones de algas, Acidificación oceánica, y ocurrencias anuales de hipoxia, una condición caracterizada por niveles bajos de oxígeno disuelto. Todos estos son problemas ecológicos de interés en el Mar de Salish hoy y en las próximas décadas.

Los investigadores utilizaron el modelo Salish Sea, que fue desarrollado por PNNL en colaboración con el Departamento de Ecología del Estado de Washington y a través del apoyo de subvenciones de la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. El modelo es una herramienta de modelización oceánica predictiva para la investigación de estuarios costeros, planificación de la restauración, gestión de la calidad del agua, y evaluación de la respuesta al cambio climático. En 2018, Los científicos de PNNL lo utilizaron para simular con precisión la capacidad de respuesta del Mar de Salish a las cargas de nutrientes antropogénicas, como la escorrentía de fertilizantes y las descargas de aguas residuales (Khangaonkar et al., 2018).

Según el director del programa PNNL, Tarang Khangaonkar, ese logro histórico de 2018:la predicción exitosa de los ciclos biogeoquímicos del mar de Salish, incluida la ocurrencia, momento, y la duración de la hipoxia en sitios históricamente conocidos por la mala calidad y la muerte de peces, ayudaron a hacer posible el estudio más reciente. "Esa investigación estableció que nuestro modelo funcionaba de manera sólida, así que pudimos aplicarlo para responder nuevas preguntas:para averiguar cómo cambiará esta masa de agua con el cambio climático, " él dijo.

Para asumir el desafío Los investigadores de PNNL aplicaron resultados a escala reducida del Modelo del Sistema Terrestre Comunitario del Centro Nacional de Investigación Atmosférica, un modelo climático global bien conocido y aplicado con frecuencia, para conducir el modelo Salish Sea. El equipo simuló una sola proyección de cambio de 95 años bajo el escenario de emisiones de gases de efecto invernadero de la vía de concentración representativa 8.5 (RCP8.5), en relación con el año 2000. Esto corresponde a un escenario de altas emisiones en el quinto informe de evaluación del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC) correspondiente a las emisiones de gases de efecto invernadero no controladas. El Departamento de Ecología colaboró ​​proporcionando datos de entrada, como cargas de efluentes de cuencas y aguas residuales en el mar, teniendo en cuenta el futuro cambio de uso de la tierra y el crecimiento de la población.

Resultados del estudio:el mar de Salish en 2095

Publicado en la revista JGR Oceans, "Respuesta del Mar de Salish al cambio climático global, Aumento del nivel del mar, y futuras cargas de nutrientes "(Khangaonkar T, A Nugraha, W Xu, y K Balaguru, 2019) proyecta impactos en el Mar Salish para 2095, incluida una temperatura del agua más alta (+ 1,5 ° C), niveles del mar más altos (+1,5 metros), mayor acidificación, y disminución de los niveles de oxígeno disuelto.

Una región de hipoxia recurrente anualmente en este 6, Se proyecta que la masa de agua de 900 millas cuadradas aumente de menos del 1 por ciento del área total actual a aproximadamente el 16 por ciento para el 2095.

La población de rápido crecimiento del gran Seattle y Vancouver, ANTES DE CRISTO, las áreas metropolitanas, junto con el aumento de la temperatura del agua, también juegan un papel en el estado futuro de las aguas. Con más personas, aumentan las cargas de nutrientes que contribuyen al crecimiento de algas, y se prevé que la biomasa aumente en aproximadamente un 23 por ciento. Es más, que la biomasa puede pasar de comunidades dominadas por diatomeas a otras dominadas por dinoflagelados.

"Estos cambios tienen un efecto significativo en la composición de las especies de fitoplancton. Algunas especies, como los dinoflagelados, pueden beneficiarse y otras, como las diatomeas, no. Son las especies que favorecen el agua más cálida las que se volverán más dominantes". "Khangaonkar dijo, señalando que los hallazgos se basan en evaluaciones matemáticas que no tienen en cuenta la adaptación biológica.

Un cuerpo de agua resistente

A pesar de los importantes cambios previstos, el estudio indica que la respuesta futura al cambio climático en el Mar de Salish sería menos severa en relación con el cambio predicho en el océano abierto. La mayor resiliencia puede atribuirse a una fuerte circulación vertical y a la mezcla de capas superficiales con aguas profundas que proporcionan un amortiguador físico para mantener más frescas las aguas del Mar Salish. más oxigenado, y menos ácido.

"Una de las razones por las que comenzamos este estudio fue para saber qué significará el cambio climático para nuestras áreas cercanas a la costa del mar de Salish, ", Dijo Khangaonkar." ¿Se verá afectado más que las aguas costeras del Océano Pacífico? ¿Será menos? "

El equipo de investigación descubrió que la mezcla y la circulación de aguas profundas dentro del Mar de Salish alivian los impactos del cambio climático global mucho más fuertes. Si bien se prevé que las temperaturas medias en el límite de la plataforma del océano abierto aumenten en 2,6 ° C, Se prevé que el promedio del mar de Salish aumente 1,5 ° C. Similar, Se prevé que el oxígeno disuelto promedio en el límite de la plataforma del océano abierto disminuya en 1,7 miligramos por litro, dentro del mar de Salish, el nivel promedio de oxígeno disuelto cae a la mitad de esa cantidad.

La circulación es importante para la calidad del agua. "Cuando la gente piensa en el cambio climático, "explicó Khangaonkar, "sus primeras suposiciones son las de temperaturas más altas y aumento del nivel del mar, y que cambiará significativamente los patrones actuales y los movimientos de las mareas. Pero descubrimos que este no era el caso del Mar de Salish ".

El equipo de investigación utilizó el modelo para examinar el flujo de volumen (flujo de intercambio) de agua que se mueve hacia el Mar Salish desde el Océano Pacífico. ¿Cambiaría esta cantidad que es casi 20 veces mayor que toda la afluencia de agua dulce combinada? Y de ser así, ¿Afectará el enjuague y la calidad del agua? Los resultados del estudio mostraron que dos factores parecen contrarrestarse entre sí para hacer que el cambio de circulación sea insignificante.

El derretimiento del hielo polar afecta la salinidad del océano y reduce la fuerza de la circulación estuarina impulsada por los gradientes de salinidad. Al mismo tiempo, El aumento del nivel del mar aumenta la fuerza de la circulación y los dos factores esencialmente se anulan entre sí para las profundas aguas parecidas a fiordos del Mar de Salish.

Khangaonkar advierte que la capacidad de recuperación del mar de Salish se limita a la región de mezcla de estuarios más profunda entre la plataforma continental y los ríos. "Una vez que entremos en las áreas intermareales y río arriba, encontramos que los impactos del cambio climático son mayores, " él dijo.

Por ejemplo, los tramos intermareales del estuario del río Snohomish, que es una subcuenca interior del mar Salish, se prevé que experimente un aumento anual de la temperatura superficial media de hasta 3 ° C. Similar, como resultado del aumento del nivel del mar, Se prevé que la intrusión de salinidad se extienda río arriba hasta 18 km desde la desembocadura del río en relación con 7 km en las condiciones históricas del estuario de Snohomish.

Llevando el modelo Salish Sea al mundo

PNNL lleva a cabo numerosas aplicaciones del modelo Salish Sea para ayudar con la planificación y el diseño de la restauración del hábitat cerca de la costa, análisis en apoyo del restablecimiento de las rutas de migración de los peces, y evaluación de los impactos en la calidad del agua en toda la cuenca. Los métodos, modelos y procedimientos utilizados para reducir las proyecciones de cambio climático global para la región del Mar de Salish, podría aplicarse para un análisis similar en otras regiones. Los archivos de la solución y los resultados de la aplicación Salish Sea Model se ponen a disposición de los colaboradores que lo soliciten.