Forskere udvikler ny evne til at evaluere menneskedrevet forandring i østlige amerikanske strømme

Et strømklassificeringssystem udviklet af forskere ved Department of Energy's Oak Ridge National Laboratory kan hjælpe med at vurdere fysiske ændringer i USA's vandløb og floder fra menneskelig påvirkning og hjælpe med en mere effektiv forvaltning af vandressourcer.

Den nye ramme, udgivet i PLOS ONE , er designet til at inkorporere fysiske habitatfunktioner, der er vigtige for at streame økologi, inklusive størrelse, gradient, temperatur, hydrologi, dalindeslutning og substrat, ind i et sammensat kort over vandløbsdiversitet. Et indledende fokus på det østlige USA anslås til over 5, 000 vandløbstyper, hvoraf de fleste er sjældne og så mange som en tredjedel påvirket af menneskelige påvirkninger.

Det ORNL-ledede team brugte geospatiale datasæt, fjernbetinget information og forudsigelig analyse for at kortlægge cirka en million strømstrækninger på tværs af det østlige USA i en strøm-nå-skala, projektet er den første betydelige indsats for at producere en geospatial oversigt over strømtyper i dette omfang.

Arbejdet, finansieret af DOE's Water Power Technologies Office, har til formål at levere industrien, tilsynsmyndigheder og interessenter med videnskabelig indsigt i at udvikle og forvalte vandkraftsystemer effektivt og afbøde miljøpåvirkningen af ​​energiproduktion.

Indtil nu, strømklassificering har stort set været regional, fokuseret på evalueringer af diskrete vandløbssegmenter frem for hele længden af ​​forgrenede flodnet. Det nye klassifikationssystem er designet til at fange et forbundet landskab, hvor opstrøms vandforbrug påvirker nedstrøms levesteder, der understøtter forskellige økosystemer.

"Denne form for helhedsorienteret syn på strømmiljøer, specifikt streame mangfoldighed, over et stort rumligt område ikke har været tilgængeligt og er afgørende for at forbedre vores forståelse af naturlige og ændrede vandløbsforhold, "sagde hovedmedforfatter Ryan McManamay fra ORNL's Environmental Sciences Division og Urban Dynamics Institute.

I deres undersøgelse af det østlige USA, forskere identificerede almindelige og sjældne vandløbstyper og i hvilket omfang disse er blevet påvirket af menneskelige aktiviteter, såsom urbanisering, landbrug og energiproduktion.

Kombinationer af de fysiske træk gav estimeret 1, 521 samlede strømtyper. Ud af 1,5 millioner samlede strømkilometer, 95 procent af strømlængden omfattede færre end 30 procent af typerne. Fundet tyder på, at de fleste vandløbstyper i det østlige USA er sjældne.

Forskere sammenlignede landdækningsdatasæt med strømtypologier for at undersøge menneskedrevne ændringer i naturlige strømmiljøer. Introduktion til dæmninger, reservoirer, landbrug og bystrukturer i flodlandskaber kan ændre vandløbets fysiske egenskaber med negative virkninger for vandressourcer og akvatiske økosystemer. Ifølge medforfatterne, næsten 70 procent af vandløbene i det østlige USA "er enten beslaglagt, reguleret, stærkt fragmenteret, eller har betydelige landskabsforstyrrelser. "32 procent af vandløbstyper havde mindst 95 procent af deres længder påvirket på en eller anden måde, betydning 492 af 1, 521 klasser har ingen naturlig repræsentation i landskabet. Med andre ord, en tredjedel af vandløbsdiversiteten i regionen er gået tabt. Resultaterne viste også sjældne vandløbstyper, især store flodsystemer, er mere tilbøjelige til at blive påvirket af menneskelig aktivitet.

Teamet bemærker, at rammeklassifikationsrammen kan bruges til at prioritere bevarings- eller restaureringsområder, samtidig med at den hjælper med planlægning af afbødning. Som et casestudie, forskere identificerede sjældne, stærkt ændrede strømtyper og målrettet cirka 30, 000 km strøm når over det østlige USA, eller 1, 463 km pr. Stat, til restaureringsprojekter. Undersøgelsen viste også, hvordan streamklasser kan bruges til at identificere delte ejendomme blandt streams, for at finde referencestrømme eller casestudier til vejledning af vandforvaltningsbeslutninger.

Et samlet overblik over vandløbs fysiske mangfoldighed indeholder praktiske anvendelser til industrier, forsyningsselskaber og deres interessenter. Stream -klassificering understøtter vandforvaltning ved at informere miljøregler, afbødningsstrategier og fremtidig udvikling.

"Vores system er fleksibelt, "sagde McManamay, "og kan kombineres med andre højopløselige datasæt til at besvare en række spørgsmål i stort billede om vandløbsmiljøer og menneskedrevne påvirkninger af fysisk og biodiversitet."