أدى إعصار هارفي إلى زيادة حموضة خليج جالفيستون في تكساس بأكثر من الضعف، مما يهدد الشعاب المرجانية للمحار

يربط معظم الناس الأعاصير بالرياح العاتية والأمطار الغزيرة والفيضانات السريعة على الأرض.لكن هذه العواصف يمكن أن تغير أيضًا كيمياء المياه الساحلية.مثل هذه التحولات أقل وضوحا من الأضرار التي لحقت بالأرض، لكنها يمكن أن يكون لها عواقب وخيمة على الحياة البحرية والنظم البيئية للمحيطات الساحلية.

نحن علماء المحيطات الذين يدرسون آثار تحمض المحيطات, ، بما في ذلك على الكائنات الحية مثل المحار والشعاب المرجانية.في أ دراسة حديثة, ، قمنا بدراسة كيفية تأثير جريان مياه الأمطار الناتجة عن إعصار هارفي في عام 2017 على كيمياء المياه في خليج جالفستون وصحة الشعاب المرجانية في الخليج.أردنا أن نفهم كيف يؤثر هطول الأمطار الغزيرة والجريان السطحي الناتج عن الأعاصير على تحمض مياه الخليج، وإلى متى يمكن أن تستمر هذه التغييرات.

وكانت النتائج التي توصلنا إليها مذهلة.أدى إعصار هارفي، الذي تسبب في هطول أمطار غزيرة في منطقة هيوستن الحضرية، إلى تدفق كميات كبيرة من المياه العذبة إلى خليج جالفستون.ونتيجة لذلك، كان الخليج أكثر حمضية مرتين إلى أربع مرات من المعتاد لمدة ثلاثة أسابيع على الأقل بعد العاصفة.

أدى هذا إلى جعل مياه الخليج قابلة للتآكل بما يكفي لإتلاف أصداف المحار في المصب.ونظرًا لأن نمو المحار وانتعاشه يعتمد على العديد من العوامل، فمن الصعب ربط تغييرات معينة بالتحمض.ومع ذلك، فمن المؤكد أن زيادة التحمض كان من شأنها أن تجعل من الصعب على الشعاب المرجانية التي تضررت من إعصار هارفي التعافي.وبينما ركزت دراستنا على خليج جالفستون، فإننا نشك في إمكانية حدوث عمليات مماثلة في مناطق ساحلية أخرى.

كميات كبيرة من الماء

يتوقع العلماء أن تغير المناخ سيجعل الأعاصير أقوى وأكثر قوة زيادة كمية الأمطار التي تنتجها على مدى العقود القليلة المقبلة.أصبحت التغيرات في كيمياء المحيطات، الناجمة عن الجريان السطحي من هذه العواصف، تشكل تهديدا متزايدا للعديد من النظم البيئية البحرية، وخاصة الشعاب الساحلية التي بناها المحار والشعاب المرجانية.

مصبات الأنهار الساحلية مثل خليج جالفستون، حيث تلتقي الأنهار بالبحر، تعد من أكثر النظم البيئية إنتاجية في العالم.يعد خليج جالفستون أكبر خليج على ساحل تكساس وواحد من أكبر الخلجان في الولايات المتحدة.وتغطي حوالي 600 ميل مربع، أي ما يقرب من نصف مساحة ولاية رود آيلاند.توفر شعابها المحار الواسعة حوالي 9% من محصول المحار الوطني.

إعصار هارفي, ، الأعاصير الاستوائية الأكثر رطوبة في الولايات المتحدة.التاريخ، وصل إلى اليابسة على ساحل تكساس كإعصار من الفئة الرابعة في أغسطس.26, 2017.توقف إعصار هارفي على الساحل لمدة أربعة أيام، فوق الأرض والمحيط.

أدى الحفاظ على الاتصال بمياه خليج المكسيك الدافئة إلى تغذية العاصفة بالطاقة والأمطار، مما سمح لها بالاستمرار وإسقاط كميات كبيرة من الأمطار مباشرة على هيوستن والمناطق المحيطة بها. ما يصل إلى 50 بوصة في أربعة أيام.كل تلك الأمطار ومياه الفيضانات كان لا بد أن تذهب إلى مكان ما، وتدفق جزء كبير منها إلى خليج جالفستون.

تغير المناخ وتحمض المحيطات

قضايا تحمض المحيطات التي ندرسها هي أ التأثير المعروف المتعلق بتغير المناخ.تؤدي الأنشطة البشرية، وخاصة حرق الوقود الأحفوري، إلى انبعاث ثاني أكسيد الكربون إلى الغلاف الجوي.وتمتص المحيطات حوالي ثلث هذه الانبعاثات، مما يغير كيمياء المحيطات، مما يجعل مياه البحر أكثر حمضية.

يمكن التحمض تضر بالعديد من أشكال الحياة البحرية.وهو خطير بشكل خاص على الحيوانات التي تبني أصدافها وهياكلها العظمية من كربونات الكالسيوم، مثل المحار والمرجان.وعندما تصبح مياه البحر أكثر حمضية، فإنها تجعل بناء هذه الهياكل أكثر صعوبة وأسهل في التآكل.

يندمج المحار معًا أثناء نموه، مكونًا شعابًا مرجانية كبيرة تشبه الصخور تحت الماء حماية الشواطئ من تآكل الأمواج.هذه الشعاب المرجانية توفير الموائل لمخلوقات أخرى، مثل البرنقيل وشقائق النعمان وبلح البحر، والتي بدورها تعمل كمصدر غذاء للعديد من أنواع الأسماك.

يؤدي ارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي إلى تحمض المحيطات في جميع أنحاء العالم.وكما تظهر دراستنا، فإن الأحداث المحلية مثل الأعاصير المدارية يمكن أن تزيد من التحمض العالمي.

تسببت مياه الأمطار الناجمة عن إعصار هارفي في تحمض ساحلي شديد

كان السبب الرئيسي للتحمض غير المسبوق الذي حدث بعد إعصار هارفي هو الكميات المفرطة من الأمطار والجريان السطحي التي دخلت خليج جالفستون.للمساعدة في إدارة الفيضانات واسعة النطاق في منطقة هيوستن، أطلقت المدينة كميات كبيرة من المياه من الخزانات لأكثر من شهرين بعد إعصار هارفي.أدت هذه الإطلاقات إلى تمديد الوقت الذي دخلت فيه مياه الأمطار إلى خليج جالفستون وزادت من حموضته.

يستخدم العلماء مقياس الرقم الهيدروجيني لقياس مدى حمضية أو قاعدية (قلوية) المياه.قيمة الرقم الهيدروجيني 7 محايدة؛القيم الأعلى أساسية، والقيم المنخفضة حمضية.إن مقياس الأس الهيدروجيني لوغاريتمي، لذا فإن النقصان بمقدار وحدة كاملة - على سبيل المثال، من 8 إلى 7 - يمثل زيادة في الحموضة بمقدار عشرة أضعاف.

مياه الأمطار أكثر حمضية من مياه الأنهار أو مياه البحر، والتي تلتقط المعادن من التربة الأساسية قليلاً ويمكن أن توازن ثاني أكسيد الكربون الممتص من الغلاف الجوي.تبلغ درجة الحموضة لمياه الأمطار حوالي 5.6 مقارنة بـ بين 6.5 و8.2 للأنهار و حوالي 8.1 لمياه البحر.

يحتوي خليج جالفيستون على مزيج من المياه العذبة من الأنهار ومياه البحر المالحة من خليج المكسيك - الموطن المفضل للمحار.قمنا بجمع عينات من المياه في الخليج بعد أسبوعين من إعصار هارفي، ووجدنا أن الخليج يتكون بالكامل تقريبًا من مياه النهر ومياه الأمطار الناتجة عن العاصفة.

وبما أن مياه الأمطار ومياه الأنهار ومياه البحر لها كيمياء مختلفة، فقد تمكنا من حساب أن مياه الأمطار تشكل ما يقرب من 50٪ من المياه في الخليج.وهذا يعني أن مياه الأمطار الحمضية الناتجة عن إعصار هارفي حلت محل مياه البحر الأساسية داخل الخليج بعد العاصفة.انخفض متوسط ​​الرقم الهيدروجيني لمياه الخليج من 8 إلى 7.6، أي بزيادة قدرها 2.5 ضعفًا في الحموضة.وكانت بعض المناطق تحتوي على درجة حموضة منخفضة تصل إلى 7.4، أي أكثر حمضية بأربع مرات من المعدل الطبيعي.

استمر هذا التحمض الشديد لأكثر من ثلاثة أسابيع.أصبحت مياه الخليج مسببة للتآكل ليس فقط لأصداف المحار اليرقات والصغار الأكثر حساسية، ولكن أيضًا لأصداف المحار البالغة. وقد توقع العلماء أن زيادة ثاني أكسيد الكربون يمكن أن تسبب هذا النطاق من التحمض الساحلي، لكنها لم تتوقع رؤيته حتى عام 2100 تقريبًا.

تسببت المياه العذبة من هارفي أيضًا في حدوث نفوق المحار الشديد في الخليج لأن المحار يحتاج إلى مياه مالحة قليلا ليعيش.ضرب هارفي منتصف موسم تكاثر المحار، وربما أدى التحمض إلى إبطاء تعافي الشعاب المرجانية من خلال جعل من الصعب على المحار الصغير تكوين أصداف جديدة.المسؤولين في إدارة الحدائق والحياة البرية في تكساس أخبرتنا أنه بعد أربع سنوات، في أواخر عام 2021، لا تزال بعض الشعاب المرجانية في خليج جالفستون تظهر إضافات منخفضة جدًا للمحار الجديد.

المناطق الساحلية الأخرى في خطر

لقد قامت دراسات قليلة فقط، بما في ذلك دراستنا، بتحليل كيفية تأثير الأعاصير المدارية على تحمض السواحل.ولكن من وجهة نظرنا، فمن المحتمل إلى حد كبير أن تكون العواصف الأخرى قد تسببت في ذلك النوع من التحمض الشديد الذي اكتشفناه في أعقاب إعصار هارفي.

قمنا بمراجعة العشرة الأكثر رطوبة الأعاصير المدارية في الولايات المتحدةمنذ عام 1900 ووجدت أن تسعة، بما في ذلك هارفي، تسببت في هطول كميات كبيرة من الأمطار والفيضانات في المناطق الساحلية ذات الأنظمة البيئية للخليج أو مصب النهر.لم تنتج العواصف الأخرى كمية كبيرة من الأمطار مثل إعصار هارفي، لكن بعض الخلجان المتضررة كانت أصغر بكثير من خليج جالفستون، لذلك كانت هناك حاجة إلى أمطار أقل لاستبدال مياه البحر في الخليج والتسبب في مستوى مماثل من التحمض لما أنتجه هارفي.

ونعتقد أن هذا قد حدث بالفعل في أماكن أخرى ضربتها الأعاصير ولكن لم يتم تسجيله لأن العلماء لم يتمكنوا من قياس التحمض قبل العواصف وبعدها.ومع استمرار تغير المناخ في جعل الأعاصير المدارية أكبر حجما وأكثر رطوبة، فإننا نرى أن التحمض الناجم عن العواصف يشكل تهديدا كبيرا للنظم البيئية الساحلية.