Når vintrene bliver varme, truer næringsstofforurening 40 procent af USA

Forskere ringer med alarmklokker om en væsentlig ny trussel mod amerikansk vandkvalitet:Mens vintrene bliver varme på grund af klimaændringer, slipper de store mængder næringsstofforurening løs i søer, floder og vandløb.

Den første af sin slags nationale undersøgelse viser, at tidligere frosset vinternæringsstofforurening – frigjort af stigende vintertemperaturer og nedbør – sætter vandkvaliteten i fare i 40 % af det tilstødende USA, inklusive over 40 stater.

Afstrømning af næringsstoffer til floder og søer - fra fosfor og kvælstof i gødning, gødning, dyrefoder og mere - har påvirket vandkvaliteten i årtier. Det meste af forskningen i afstrømning af næringsstoffer i sneklædte klimaer har dog fokuseret på vækstsæsonen. Historisk set frøs kolde temperaturer og en kontinuerlig snepakke næringsstoffer som nitrogen og fosfor på plads, indtil vandskellet tøede op om foråret, hvor planterne kunne hjælpe med at absorbere overskydende næringsstoffer.

Men vintrene er den hurtigst opvarmende amerikanske sæson, og den sæsonbestemte snepakke i store dele af USA er blevet mindre stabil. Øget regn-på-sne, snesmeltning og nedbørshændelser fører nu næringsstoffer og jord til vandløb og floder om vinteren, når sovende vegetation ikke kan absorbere dem. Som følge heraf er vinterafstrømningens indvirkning på næringsstofforurening hurtigt udviklet sig fra sjælden eller ikke-eksisterende til langt værre end på andre tidspunkter af året.

Undersøgelsen blev offentliggjort i Environmental Research Letters af et team af videnskabsmænd fra University of Vermont, University of Colorado, University of Kansas og University of Michigan.

"Vi ser tydeligt meget større mængder uklart vand og sediment, der rejser gennem amerikanske vandskel om vinteren," sagde Carol Adair, en forsker ved University of Vermont. Ideen om vinterens næringsstofforurening er ny, fordi det er en relativt ny påvirkning af klimaændringer med potentiale til at forårsage betydelige problemer for mennesker og miljøet – fra algeopblomstring, der gør svømning farlig til 'døde zoner', der dræber fiskebestande."

Af særlig bekymring er såkaldte "regn-på-sne"-begivenheder, siger forskere, som kan forårsage store, økonomisk og miljøødelæggende oversvømmelser. Holdet brugte geospatiale datasæt til at udforske virkningerne af regn-på-sne-hændelser i amerikanske regioner med store puljer af nitrogen og fosfor.

Forskerne fandt ud af, at regn-på-sne påvirker 53% af det tilstødende USA og sætter 50% af de amerikanske nitrogen- og fosforpuljer i fare for eksport til grundvand og overfladevand. Hvor disse faktorer konvergerer, er mere end 40 % af det tilstødende USA i risiko for næringsstofeksport og jordtab fra regn-på-snehændelser.

Ved at analysere Mississippi-flodens oversvømmelser i 2019 fandt forskere, at regn-på-sne-begivenheder leverede en stor puls af næringsstoffer og sediment til floden og den Mexicanske Golf - i meget højere niveauer end en lignende nedbørshændelse i vækstsæsonen ville - bidrager til Golfen Mexicos ottende største døde zone nogensinde. Døde zoner opstår, når bakterier, der trives med overskydende næringsstoffer, fjerner for meget ilt fra vandet, hvilket forårsager massive afdøde af fisk eller andre vanddyr.

"Vi håber, at denne undersøgelse er et wake-up call for offentlige myndigheder og forskere, fordi det afslører, at 40 % af USA producerer vinterforurening - men ingen sporer præcist hvor meget, hvor det er på vej hen eller indvirkningen på vandkvaliteten og økosystemer," sagde Adair, en forsker ved UVM's Gund Institute for Environment, Rubenstein School of Environment and Natural Resources og Vermont EPSCoR. "Det er et stort problem, som det haster med at løse."

Undersøgelsens resultater er visualiseret på adskillige kort, der viser forventet vinterforurening med næringsstoffer i over 40 amerikanske stater, herunder store dele af det nordøstlige, det nordlige Midtvesten og centrale sletter, Stillehavets nordvestlige del og Sierra- og Rocky-bjergkæderne.

"Klimaforandringernes indvirkning på vinteren overses ofte," sagde medforfatter Aimee Classen, en Gund Affiliate fra University of Michigan. "Hvis vi bekymrer os om vores vandkvalitet, kan vi ikke længere ignorere, hvordan klimaændringer påvirker vinternedbør."

Baggrund

Forskningen markerer den første storstilede undersøgelse af virkningen af ​​regn-på-sne på næringsstofafstrømning og vandkvalitet. Resultaterne er konservative og inkluderer ikke de yderligere risici fra snesmeltning og vinternedbør, eller indvirkningen af ​​vinterafstrømning på nedstrøms økosystemer og samfund.

Ud over at vintre er den hurtigste opvarmningssæson i USA, bliver de længste kuldeperioder kortere, og antallet af dage med temperaturer under 32°F forventes at fortsætte med at falde over hele landet, siger forskere. Regn bliver også hyppigere end sne, en tendens, der forventes at fortsætte i hele USA.

The UVM research team included Carol Adair, Julia Perdrial, Andrew Schroth, and Dustin Kincaid, working with Erin Seybold (Vermont EPSCoR and University of Kansas), Ravindra Dwivedi (Vermont EPSCoR), Keith Musselman (University of Colorado), and Aimee Classen (University of Michigan).

The study is titled "Winter runoff events pose an unquantified continental scale risk of high wintertime nutrient export." + Udforsk yderligere

Climate change is making flooding worse:3 reasons the world is seeing more record-breaking deluges