Klimaændringer forventes at øge skadelige algeblomster betydeligt i amerikanske ferskvande

Skadelige algeblomster, der vides at udgøre risici for menneskers og miljømæssige sundhed i store ferskvandsmagasiner og søer, forventes at stige på grund af klimaændringer, ifølge et team af forskere ledet af en videnskabsmand fra Tufts University.

Teamet udviklede en modelleringsramme, der forudsiger, at den største stigning i cyanobakterielle skadelige algeblomster (CyanoHABs) ville forekomme i den nordøstlige region i USA, men den største økonomiske skade ville blive mærket af rekreationsområder i Sydøst.

Forskningen, som udgives på tryk i dag i tidsskriftet Miljøvidenskab og teknologi , er en del af større, løbende bestræbelser blandt forskere på at kvantificere og tjene penge på i hvilken grad klimaændringer vil påvirke og skade forskellige amerikanske sektorer.

"Nogle af de største CyanoHAB -virkninger vil forekomme i mere landlige regioner, såsom dem i Sydøst- og Midtvesten - områder, der ikke ofte kommer i snak om uundgåelige virkninger af klimaændringer, "sagde Steven C. Chapra, Ph.d., hovedforfatter og Louis Berger formand for civil- og miljøteknik på School of Engineering på Tufts. "Virkningen af ​​klimaændringer går langt ud over varmere lufttemperaturer, stigende havniveau og smeltende gletschere. "

"Vores undersøgelse viser, at højere vandtemperatur, ændringer i nedbør, og øget tilførsel af næringsstoffer kombineres for at forårsage hyppigere forekomst af skadelige algblomster i fremtiden, " han tilføjede.

Cyanobakterier er jordens ældste oxygeniske fotosyntetiske organismer. Gennem deres 3,5 milliarder år gamle evolutionære historie, disse organismer har vist sig modstandsdygtige og kan tilpasses til en lang række klimaer. Følgelig, mange cyanobakterier udviser optimal vækst og blomstringspotentialer ved høje vandtemperaturer i forhold til andre vandplanter. Derfor, global opvarmning spiller en central rolle i deres ekspansion og vedholdenhed, sagde Chapra.

For at fange rækkevidde af mulige futures, analysen brugte fremskrivninger af klimaændringer fra fem generelle cirkulationsmodeller, to drivhusgasemissionsscenarier, og to cyanobakterielle vækstscenarier. Det er blandt de få undersøgelser at kombinere klimaprognoser med en hydrologisk/vandkvalitetsnetværksmodel af amerikanske søer og reservoirer. Modelleringsmetoden er unik i sin praksis med at koble klima, hydrologisk, og vandkvalitetsmodeller til en samlet beregningsramme, der anvendes på nationalt plan.

Modelkæden starter med fremskrivninger af alternative fremtidige klimaer fra General Circulation Models (GCM'er). GCM -fremskrivningerne af temperatur og nedbør indgår derefter i to andre modeller:

• en regn-afstrømningsmodel til simulering af månedlig afstrømning i hver af de 2, 119 vandområder i det kontinentale USA; og
• en vandbehovsmodel, som projekterer vandbehov for hvert vandskel kommunale, industriel, og landbrugssektorer. I betragtning af disse afstrømnings- og efterspørgselsfremskrivninger, en model med vandressourcer producerer en tidsserie med reservoirlagring, frigøre, og efterspørgseltildelinger (f.eks. landbrug, miljøstrømme, og vandkraft).

Endelig, disse vandstrømme og reservoirtilstande indgås i en vandkvalitetsmodel for at simulere en række vandkvalitetsegenskaber, herunder koncentrationer af cyanobakterier, i hver af landets vandkroppe. Slutresultatet er en ramme, der kan forudsige den samlede klimapåvirkning, befolkningstilvækst, og andre faktorer om fremtidens vandkvalitet for forskellige amerikanske regioner.

Det er blevet anslået, at søer og reservoirer, der tjener som drikkevandskilder for 30 millioner til 48 millioner amerikanere, periodisk kan være forurenet af algtoksiner. Forskere nævnte et eksempel i 2014, når næsten 500, 000 indbyggere i Toledo, Ohio, mistet adgangen til drikkevand, efter at vand fra Erie -søen afslørede tilstedeværelsen af ​​cyanotoksiner.

Ud over menneskers sundhedseffekter, CyanoHAB'er har en række negative konsekvenser for akvatiske økosystemer, herunder oprettelse af grimme overfladeskum og en reduktion i fritidsbrug og adgang til kystlinjer. Også, fordi de fleste cyanobakterier er uspiselige af zooplankton og planktive fisk, de repræsenterer en "blindgyde" i fødekæden i vand - et scenario, der i sidste ende skader både kommercielle og fritidsfiskerier.

Chapra bemærkede, at forskningen indikerer, at når vandtemperaturerne stiger, strengere og dyrere næringsstofkontrol ville være nødvendig for at opretholde den nuværende vandkvalitet.

"Undersøgelsen giver en ramme, der giver indsigt i årsag og virkningskoblinger til at understøtte planlægning, politik, og identificere huller i data til fremtidig forskning, "sagde Chapra.