Kredit:Unsplash/CC0 Public Domain
Forskare ringer varningsklockor om ett betydande nytt hot mot USA:s vattenkvalitet:när vintrarna blir varmare på grund av klimatförändringar släpper de lös stora mängder näringsföroreningar i sjöar, floder och vattendrag.
Den första nationella studien i sitt slag visar att tidigare frusna vinternäringsföroreningar – upplåsta av stigande vintertemperaturer och nederbörd – sätter vattenkvaliteten på spel i 40 % av det angränsande USA, inklusive över 40 delstater.
Näringsavrinning till floder och sjöar – från fosfor och kväve i gödselmedel, gödsel, djurfoder med mera – har påverkat vattenkvaliteten i årtionden. Den mesta forskningen om näringsavrinning i snöiga klimat har dock fokuserat på växtsäsongen. Historiskt sett frös kalla temperaturer och ett kontinuerligt snöpack näringsämnen som kväve och fosfor på plats tills vattendelaren tinade på våren, då växter kunde hjälpa till att absorbera överskottsnäring.
Men vintrarna är den snabbaste uppvärmningen i USA, och det säsongsbetonade snöpacket i stora delar av USA har blivit mindre stabilt. Ökat regn-i-snö, snösmältning och nederbördshändelser för nu näring och jord ut i bäckar och floder under vintern när vilande vegetation inte kan absorbera dem. Som ett resultat har vinteravrinningens effekter på näringsföroreningar snabbt utvecklats från sällsynt eller obefintlig till mycket värre än under andra tider på året.
Studien publicerades i Environmental Research Letters av ett team av forskare från University of Vermont, University of Colorado, University of Kansas och University of Michigan.
"Vi ser tydligt mycket större mängder grumligt vatten och sediment som färdas genom amerikanska vattendelar på vintern", säger Carol Adair, en forskare vid University of Vermont. Idén med vinternäringsföroreningar är ny, eftersom det är en relativt ny påverkan av klimatförändringarna med potential att orsaka betydande problem för människor och miljön – från algblomning som gör simning farligt till "döda zoner" som dödar fiskbestånd."
Särskilt oroande är så kallade "regn-på-snö"-händelser, menar forskare, som kan orsaka stora, ekonomiskt och miljömässigt förödande översvämningar. Teamet använde geospatiala datauppsättningar för att utforska effekterna av regn-på-snö-händelser i amerikanska regioner med stora pooler av kväve och fosfor.
Forskarna fann att regn-på-snö påverkar 53 % av det angränsande USA och utsätter 50 % av USA:s kväve- och fosforpooler i riskzonen för export till grundvatten och ytvatten. Där dessa faktorer sammanfaller riskerar mer än 40 % av de angränsande USA att exportera näringsämnen och jordförlust på grund av regn-i-snö-händelser.
Genom att analysera Mississippiflodens översvämningar 2019 fann forskare att regn-på-snö-händelser levererade en stor puls av näringsämnen och sediment till floden och Mexikanska golfen – på mycket högre nivåer än en liknande nederbördshändelse i växtsäsongen skulle – bidrog till golfen Mexikos åttonde största döda zon någonsin. Döda zoner uppstår när bakterier som trivs på överskott av näringsämnen tar bort för mycket syre från vattnet, vilket orsakar massiva dödsfall av fiskar eller andra vattenlevande djur.
"Vi hoppas att den här studien är en väckarklocka för statliga myndigheter och forskare, eftersom den avslöjar att 40 % av USA producerar vinterföroreningar - men ingen spårar exakt hur mycket, vart det är på väg eller effekterna på vattenkvaliteten och ekosystem", säger Adair, en forskare vid UVM:s Gund Institute for Environment, Rubenstein School of Environment and Natural Resources och Vermont EPSCoR. "Det är ett stort problem som snabbt måste åtgärdas."
Studiens resultat visualiseras i flera kartor som visar beräknade vinterföroreningar av näringsämnen i över 40 amerikanska delstater, inklusive stora delar av nordost, norra Mellanvästern och centrala slätter, Stilla havets nordvästra och bergskedjorna Sierra och Rocky Mountains.
"Klimatförändringarnas effekter på vintern förbises ofta", säger medförfattaren Aimee Classen, en Gund affiliate från University of Michigan. "Om vi bryr oss om vår vattenkvalitet kan vi inte längre ignorera hur klimatförändringar påverkar vinternederbörden."
Bakgrund
Forskningen markerar den första storskaliga studien av inverkan av regn-på-snö på näringsavrinning och vattenkvalitet. Resultaten är konservativa och inkluderar inte de ytterligare riskerna från snösmältning och vinternederbörd, inte heller effekten av vinteravrinning på nedströms ekosystem och samhällen.
Förutom att vintrarna är den snabbaste uppvärmningssäsongen i USA, blir de längsta köldknäpparna kortare, och antalet dagar med temperaturer under 32°F förväntas fortsätta att minska över hela landet, säger forskare. Regn blir också vanligare än snö, en trend som förutspås fortsätta över hela USA.
UVM-forskargruppen inkluderade Carol Adair, Julia Perdrial, Andrew Schroth och Dustin Kincaid, som arbetade med Erin Seybold (Vermont EPSCoR och University of Kansas), Ravindra Dwivedi (Vermont EPSCoR), Keith Musselman (University of Colorado) och Aimee Classen ( University of Michigan).
The study is titled "Winter runoff events pose an unquantified continental scale risk of high wintertime nutrient export." + Utforska vidare
