To årtier med orkaner ændrer kystøkosystemer - øger algeopblomstring, fisk dræber, døde zoner

Arthur, Bertha, Fran, Josephine. Ana, Joaquin, Hermine, Matthew – hver kan være et yndlingsbarnenavn. Men faktisk er de udtryk for noget, der er langt fra gode nyheder:orkaner.

Alle ramte North Carolinas kyst mellem 1996 og 2016, efterlader ødelæggelse i deres kølvand. Skaden omfattede flodmundinger oversvømmet med overskydende næringsstoffer, fører til øget algeopblomstring, fiskedrab og døde zoner.

"I løbet af 20 år, kystnære North Carolina er blevet påvirket af en stor stigning i antallet af orkaner, samt to 500-års oversvømmelser:orkanerne Floyd i 1999 og Matthew i 2016, sagde Hans Paerl, en videnskabsmand ved University of North Carolina i Chapel Hill. "Men tendensen er ikke begrænset til North Carolina. Den strækker sig over hele det amerikanske Nordatlanterhav og Stillehavets bassiner."

North Carolina orkaner, inklusive Harvey, Irma og Maria i 2017, afspejler sandsynligvis en samlet stigning i kategori 2 og højere storme, oplyser Paerl og kolleger i et nyligt offentliggjort papir i tidsskriftet Biogeochemistry.

Stormadvarsel:North Carolinas Neuse River-munding

Forskerne satte sig for at kronikere, hvordan to årtiers orkaner har påvirket den næststørste flodmunding i USA:North Carolinas Neuse River, som løber ud i Pamlico Sound. National Science Foundation (NSF) støttede forskningen gennem sine programmer for biologisk oceanografi og kemisk oceanografi, herunder et tilskud til hurtig reaktion, der blev tildelt efter orkanen Matthew i 2016.

"En manifestation af klimaændringer kan være en højere stormfrekvens, " sagde David Garrison, en programdirektør i NSF's afdeling for havvidenskab. "Denne undersøgelse giver værdifuld indsigt i, hvordan kystmundinger vil blive påvirket."

Tilføjet Paerl, "Forståelse af, hvordan en stigning i ekstreme begivenheder som orkaner påvirker kystnære økosystemer er afgørende for at forberede sig på en stormigere fremtid."

Sammen med videnskabsmanden Christopher Osburn ved North Carolina State University og andre kolleger, Paerl brugte et langsigtet datasæt til at finde ud af, hvordan orkaner har påvirket strømmen af ​​næringsstoffer til Neuse-flodens udmunding og Pamlico Sound. Holdet sporede ændringer i populationer af fytoplankton - bunden af ​​fødenettet - og i fiskerihabitater.

Langtidsobservationer er nødvendige

Siden 1994 har Neuse River har været stedet for en langsigtet indsats for vandkvalitet og habitatvurdering:Neuse River Estuary Modeling and Monitoring Program. I 2000, videnskabsmænd udvidede forskningen, placere sensorer på færger, der krydser Pamlico Sound. Disse projekter, sagde Paerl, "tilvejebragte basisdata, som vi vurderede kortsigtede [to-ugers] og langsigtede [adskillige måneders] ændringer, der var et resultat af orkaner."

Virkningerne på kystnære vandområder blev tydelige fra satellitbilleder opnået før og efter stormenes passage, ifølge Paerl.

Påvirkningerne omfattede øget ferskvandsstrøm, oversvømmelse og erosion, og enorme tilførsler af næringsstoffer og organisk materiale fra vådområder og moser. Organisk stof omfatter alt fra græsklip, blade, majsstilke og halm til gødning, slam, træ- og fødevareaffald.

Orkaner, kystnære døde zoner og klima

Organisk stof, der skyller ind i Neuse-flodens udmunding, omdannes til kuldioxid (CO2) af bakterier, derefter frigivet til atmosfæren. Under orkanen Irene i 2011, en kategori 2 storm, lige så meget CO2 blev udluftet til atmosfæren, som det optages hvert år af Pamlico Sounds planteplankton.

"Orkaner fører til store udledninger af næringsstoffer og organisk stof fra vandområder, " siger Paerl. "Disse næringsstoffer bliver derefter shuntet til kystnære farvande, ændre biogeokemien i kystøkosystemer. "

Højere niveauer af næringsstoffer førte til algeopblomstring og iltfattigt bundvand i Neuse-flodens udmunding og Pamlico-sundet. Fisk og skaldyrs dødsfald signalerede udvikling af døde zoner.

"Store mængder oversvømmelsesvand og organisk materiale skabte brændstof til udvikling af 'døde zoner' i hele flodmundingen, " sagde Paerl. "I udledningerne efter orkanerne Floyd og Matthew, disse døde zoner voksede sig store nok til at påvirke skaldyr og finfiskhabitater i miles. "Fiskedrab varede i flere måneder.

Forståelse for, hvordan kystøkosystemer reagerer på orkaner og andre store storme, inklusive nordpåske og kraftige tordenvejr, sagde Paerl, "er vigtigt på et tidspunkt, hvor sådanne ekstreme vejrbegivenheder bliver hyppigere og mere intense."

Dette store overblik over virkningerne af orkaner på flodmundinger indikerer også, at den øgede CO2 i kystfarvande kan have en effekt på klimaet. "Virkningen af ​​disse sjældne, men betydelige pulser af næringsstoffer i følsomme kystøkosystemer har for det meste været ukendt, sagde Paerl.

Ophelia og Beryl, Earl og Ernesto:orkaner, der har ramt North Carolinas kyst siden 2005. Hvad skal de næste orkaner hedde? Og hvordan vil Neuse-flodens udmunding og Pamlico Sound – og marine økosystemer op og ned ad den amerikanske østkyst – klare stormene? Paerl, Osburn og andre forskere slæber sig gennem miles af orkanaffald for at afdække svarene.