ハリケーン ハービーによりテキサス州ガルベストン湾の酸性度が 2 倍以上になり、カキ礁が脅かされました

ほとんどの人はハリケーンというと強風、激しい雨、陸上の急速な洪水を連想します。しかし、これらの嵐は沿岸水域の化学的性質を変化させる可能性もあります。このような変化は陸上での被害ほど目に見えませんが、海洋生物や沿岸海洋生態系に悲惨な結果をもたらす可能性があります。

私たちは海洋学者であり、 海洋酸性化の影響, を含む カキやサンゴなどの生物. 。で 最近の研究, では、2017 年のハリケーン ハービーによる雨水の流出がガルベストン湾の水質化学と湾のカキ礁の健全性にどのような影響を与えたかを調査しました。私たちは、極端な降雨とハリケーンによる流出が湾水の酸性化にどのような影響を与えるのか、そしてこれらの変化がどれくらいの期間続くのかを理解したいと考えていました。

私たちの調査結果は驚くべきものでした。ヒューストン都市圏に大雨をもたらしたハリケーン ハービーは、ガルベストン湾に大量の淡水をもたらしました。その結果、嵐の後少なくとも 3 週間、湾は通常の 2 ～ 4 倍の酸性度になった。

これにより、湾水は河口のカキ殻を損傷するほど腐食性が高くなりました。カキの成長と回復は多くの要因に依存するため、特定の変化を酸性化と結びつけるのは困難です。しかし、酸性化が進むと、ハリケーン・ハービーによって被害を受けたカキ礁の回復が確実に困難になったであろう。そして、私たちの研究はガルベストン湾に焦点を当てていましたが、同様のプロセスが他の沿岸地域でも起こっているのではないかと考えています。

膨大な量の水

科学者たちは、気候変動によりハリケーンがさらに強力になり、 彼らが生み出す雨の量を増やす 今後数十年にわたって。これらの嵐による流出によって引き起こされる海洋化学の変化は、多くの海洋生態系、特にカキやサンゴによって形成された海岸のサンゴ礁に対する脅威を増大させています。

海岸の河口 ガルベストン湾のように、川が海に合流する場所は、世界で最も生産的な生態系の一部です。ガルベストン湾はテキサス海岸最大の湾であり、米国最大の湾の 1 つです。面積は約600平方マイルで、ロードアイランド州のおよそ半分の広さです。広大なカキ礁が提供するもの 全国の牡蠣の収穫量の約9％.

ハリケーン ハービー, 、米国で最も湿った熱帯低気圧。歴史上、8月にカテゴリー4のハリケーンとしてテキサス州の海岸に上陸した。2017 年 26 日。ハーベイは陸と海の両方の上に座り、4日間海岸に停泊した。

メキシコ湾の暖かい水域との接触を維持することで、嵐にエネルギーと降雨量の両方を与え、持続的に大量の雨をヒューストンとその周辺地域に直接降らせることができました。 4日間で最大50インチ. 。その雨と洪水はすべてどこかへ行かなければならず、その多くはガルベストン湾に流れ込みました。

気候変動と海洋酸性化

私たちが研究している海洋酸性化問題は、 気候変動に関連するよく知られた影響. 。主に化石燃料の燃焼による人間活動は、二酸化炭素を大気中に排出します。海洋はこれらの排出量の約 3 分の 1 を吸収し、海洋化学が変化し、海水の酸性が高まります。

酸性化は可能です 多くの海洋生物に害を与える. 。カキやサンゴなど、炭酸カルシウムで殻や骨格を作る動物にとっては特に危険です。海水の酸性が高まると、これらの構造物の構築が困難になり、侵食されやすくなります。

カキは成長するにつれて融合し、大きな岩のような水中サンゴ礁を形成します。 海岸線を波の浸食から守る. 。これらのサンゴ礁 生息地を提供する フジツボ、イソギンチャク、ムール貝などの他の生物にとっても、これらは多くの魚種の食料源として機能します。

大気中のCO₂レベルの上昇により、世界中の海洋が酸性化しています。私たちの研究が示しているように、熱帯低気圧のような局所的な現象は地球規模の酸性化を促進する可能性があります。

ハーベイからの雨水は極端な沿岸酸性化を引き起こした

ハリケーン ハーベイの後に起こった前例のない酸性化の主な原因は、ガルベストン湾に流入した過剰な降雨と流出でした。ヒューストン地域の大規模洪水への対処を支援するため、市はハーベイ事件の後、2か月以上にわたって貯水池から大量の水を放流した。これらの放出により、雨水がガルベストン湾に流入する時間が延長され、その酸性度が増加しました。

科学者は pH スケールを使用して、水がどの程度酸性か塩基性 (アルカリ性) かを測定します。pH 値 7 は中性です。値が大きいほど塩基性、値が小さいほど酸性になります。pH スケールは対数であるため、1 単位減少、つまり 8 から 7 への減少は、酸性度の 10 倍の増加を表します。

雨水は、わずかに塩基性の土壌からミネラルを吸収し、大気から吸収された二酸化炭素のバランスをとることができる川の水や海水よりも酸性です。雨水の pH は約 5.6 ですが、 河川の場合は 6.5 ～ 8.2 そして 海水の場合約8.1.

ガルベストン湾には、川からの淡水とメキシコ湾からの塩分を含んだ海水が混在しており、カキの生息地として最適です。ハーベイ事件から2週間後、私たちは湾で水のサンプルを集めたところ、湾のほぼすべてが川の水と嵐による雨水で構成されていることが判明した。

雨水、川の水、海水はそれぞれ化学的性質が異なるため、湾内の水のほぼ 50% が雨水であると計算できました。これは、嵐の後、ハーベイからの酸性雨水が湾内の基本的な海水に取って代わったことを意味します。湾の水の平均 pH は 8 から 7.6 に低下し、酸性度は 2.5 倍増加しました。一部のゾーンでは pH が 7.4 と低く、通常の 4 倍の酸性でした。

この極度の酸性化は 3 週間以上続きました。湾の水は、より敏感な幼生や幼体のカキ殻だけでなく、成体のカキ殻も腐食するようになりました。 科学者たちは予言していた CO₂の増加はこれほどの大規模な沿岸酸性化を引き起こす可能性があるが、2100年頃までそれが起こるとは予想されていなかった。

ハーベイからの真水もまた、 カキの深刻な死滅 カキが生きていくためにはわずかに塩分を含んだ水を必要とするためです。ハーベイはカキの産卵期の真ん中に襲来したが、酸性化により若いカキが新しい殻を形成しにくくなり、サンゴ礁の回復が遅れた可能性がある。の関係者 テキサス州公園野生生物局 4年後の2021年末になっても、ガルベストン湾のカキ礁の一部ではまだ姿が見られたと報告者らが教えてくれた。 新しい牡蠣の添加が非常に少ない.

危険にさらされている他の沿岸地域

熱帯低気圧が海岸の酸性化にどのような影響を与えるかを分析した研究は、私たちの研究を含めてわずか数件しかありません。しかし、私たちの見解では、ハーベイの後に私たちが検出したような極度の酸性化を他の嵐が引き起こした可能性が非常に高いです。

最も濡れた10をレビューしました 米国の熱帯低気圧1900年以来 そして、ハーベイを含む9人が湾や河口の生態系のある沿岸地域に大量の雨と洪水を引き起こしたことを発見した。他の嵐ではハーベイほどの降水量はありませんでしたが、影響を受けた湾の一部はガルベストン湾よりもはるかに小さかったため、湾内の海水と入れ替わり、ハーベイがもたらしたものと同レベルの酸性化を引き起こすのに必要な雨はより少なくて済みました。

これはハリケーンに襲われた他の場所でもすでに起こっている可能性が高いと考えられますが、科学者が嵐の前後の酸性化を測定できなかったため、記録されていませんでした。気候変動により熱帯低気圧が大型化、湿潤化し続けているため、嵐による酸性化は沿岸生態系に対する重大な脅威であると考えられています。