Att krympa den årliga "döda zonen" i Mexikanska golfen ner till storleken på Delaware kommer att kräva en 59-procentig minskning av mängden kväveavrinning som rinner nerför Mississippifloden från så långt bort som Corn Belt.

Det är det primära resultatet av en ny studie som använde fyra datormodeller för att se vad som skulle krävas för att nå det långvariga men svårfångade målet att minska storleken med ungefär två tredjedelar av storleken på Mexikanska golfens hypoxiska zon, ett område med lågt till inget syre som kan döda fiskar och annat marint liv.

I en studie planerad till onlinepublicering 31 juli in Proceedings of the National Academy of Sciences , forskarna drar slutsatsen att även om målet fortfarande är uppnåeligt, För att nå det krävs djärva nya tillvägagångssätt som tillämpas i stor skala i uppströms jordbruksområden.

I sin handlingsplan för den hypoxiska zonen i Mexikanska golfen, en mellanstatlig panel förlängde nyligen till 2035 tidsfristen för att uppnå målet om en 1, 950 kvadratkilometer (5, 000 kvadratkilometer) dödzon, vilket skulle vara ungefär lika stort som Delaware. Den senaste femåriga genomsnittliga storleken på vikens döda zon är 5, 410 kvadrat miles (14, 024 kvadratkilometer).

Avrinning av jordbruksmark som innehåller gödningsmedel och boskapsavfall är den huvudsakliga källan till kväve och fosfor som orsakar den hypoxiska zonen i Mexikanska golfen. som också är känd som en död zon.

"Sammanfattningen är att vi aldrig kommer att nå handlingsplanens mål om 1, 950 kvadratkilometer tills mer allvarliga åtgärder vidtas för att minska förlusten av gödselmedel från Mellanvästern till Mississippi River-systemet, " sa University of Michigan vattenekolog Don Scavia, huvudförfattare till PNAS-tidningen.

Varje juni, Scavia och hans medförfattare använder datormodeller för att förutsäga storleken på Mexikanska golfens hypoxiska zon i prognoser utfärdade av National Oceanic and Atmospheric Administration. NOAA:s 2017 Mexikanska golfprognos förutspår en död zon på cirka 8, 000 kvadratkilometer, eller ungefär lika stor som New Jersey, som skulle vara den tredje största någonsin.

I deras studie, forskarna påpekar att få framsteg har gjorts när det gäller att minska antingen näringshalterna i floderna som mynnar ut i Mexikanska golfen eller storleken på själva den hypoxiska zonen.

Koncentrationerna av kväveföreningen nitrat i floderna har inte minskat sedan 1980-talet. Och det nuvarande femåriga löpande genomsnittet av nitratbelastningen som levereras till Mexikanska golfen skiljer sig inte signifikant från 1980-96 baslinjen, trots det faktum att U.S. Farm Bills bevarandeprogram spenderade mer än 28 miljarder dollar i de 20 delstaterna i Mississippi Basin sedan 1995.

"Det är klart att något mer eller något annat behövs, " Scavia och hans kollegor skrev i PNAS. "Det spelar liten roll om belastningsminskningsmålet är 30 procent, 45 procent eller 59 procent om otillräckliga resurser finns på plats för att göra även blygsamma minskningar."

Potentiella vägar mot att minska halterna av både kväve och fosfor inkluderar ändring av gödseltillförseln, använda täckgrödor (snabbväxande grödor som planterats för att förhindra jorderosion), förbättra den övergripande näringshanteringen, och eftersträva alternativ till majsbaserade biobränslen.

"Det är dags att fråga vad som hindrar mer omfattande implementering av några eller alla av dessa strategier, " skrev författarna, som är baserade på U-M, North Carolina State University, Louisiana State University och College of William &Mary.

I februari 2015, Mississippifloden/Mexikanska golfen Watershed Nutrient Task Force, en koalition av federala, statliga och stamorgan, skjutit fram till 2035 målet att minska vikens hypoxiska zon till 1, 950 kvadratkilometer. Arbetsgruppen enades också om ett delmål om en 20-procentig minskning av mängden kväve som strömmar in i Mexikanska golfen till 2025.

I sin modellstudie, forskarna tittade på de sannolika effekterna av kväveminskningen på 20 procent och drog slutsatsen att den skulle ge en minskning av dödzonens storlek med 18 procent på lång sikt, även om det kanske inte har en mätbar effekt under de kommande fem till 10 åren.

Även om kväve historiskt sett har ansetts vara den huvudsakliga näringsfaktorn bakom hypoxi i Mexikanska golfen, en "strategi med dubbla näringsämnen" för att minska både kväve och fosfor verkar vara den mest försiktiga förvaltningsstrategin, enligt Scavia och hans medförfattare.

Den 59-procentiga kväveminskningen som behövs för att krympa den döda zonen till storleken på Delaware är större än de 45-procentiga nedskärningarna som krävs i golfens arbetsgrupps senaste handlingsplan. Det är också högre än rekommendationerna för andra system som lider av höga näringsnivåer, inklusive Lake Erie och Chesapeake Bay.

Scavia och hans kollegor säger att den nya studien markerar första gången som flera modeller har syntetiserats för att utveckla en konsensusuppskattning av hur ett hypoxiskt system kommer att reagera på minskningar av näringsämnen.

Osäkerheter inkluderar de potentiella effekterna av klimatförändringar:Frekvensen, intensiteten och tidpunkten för torka och översvämningar förväntas förändras i stora delar av USA, vilket kan påverka både tidpunkten och mängden näringsämnen som levereras till Mexikanska golfen.

Trots osäkerheterna, teamets resultat visar att hypoxizonens svar på kväveminskningar "är robust över väsentligt olika och oberoende modeller, ge ökad tilltro till att den föreslagna belastningsminskningen kommer att uppnå förvaltningsmålen, " enligt forskarna.