Ураган Харви более чем вдвое увеличил кислотность залива Галвестон в Техасе, угрожая устричным рифам.

У большинства людей ураганы ассоциируются с сильными ветрами, сильными дождями и быстрыми наводнениями на суше.Но эти штормы также могут изменить химический состав прибрежных вод.Такие изменения менее заметны, чем ущерб на суше, но они могут иметь ужасные последствия для морской жизни и прибрежных экосистем океана.

Мы океанографы, изучающие последствия закисления океана, в том числе на организмы, такие как устрицы и кораллы.В недавнее исследование, мы изучили, как ливневые стоки от урагана Харви в 2017 году повлияли на химический состав воды в заливе Галвестон и на здоровье устричных рифов залива.Мы хотели понять, как экстремальные осадки и стоки ураганов повлияли на закисление вод залива и как долго могут длиться эти изменения.

Наши выводы были поразительными.Ураган Харви, вызвавший сильные дожди в столичном районе Хьюстона, принес огромный поток пресной воды в залив Галвестон.В результате в течение как минимум трех недель после урагана залив был в два-четыре раза более кислым, чем обычно.

Это сделало воду залива достаточно коррозийной, чтобы повредить раковины устриц в устье реки.Поскольку рост и восстановление устриц зависят от многих факторов, трудно связать конкретные изменения с подкислением.Однако усиление подкисления, безусловно, затруднило бы восстановление устричных рифов, поврежденных ураганом Харви.И хотя наше исследование было сосредоточено на заливе Галвестон, мы подозреваем, что аналогичные процессы могут происходить и в других прибрежных районах.

Огромное количество воды

Ученые предсказывают, что изменение климата приведет к усилению ураганов и увеличить количество дождя, который они производят в течение следующих нескольких десятилетий.Изменения в химии океана, вызванные стоком этих штормов, становятся все большей угрозой для многих морских экосистем, особенно прибрежных рифов, построенных устрицами и кораллами.

Прибрежные устья такие как залив Галвестон, где реки впадают в море, являются одними из самых продуктивных экосистем в мире.Галвестон-Бей — самый большой залив на побережье Техаса и один из крупнейших в США;его площадь составляет около 600 квадратных миль, что примерно вдвое меньше Род-Айленда.Его обширные устричные рифы обеспечивают около 9% национального урожая устриц.

Ураган Харви, самый влажный тропический циклон в США.истории, обрушился на побережье Техаса как ураган 4-й категории в августе.26, 2017.Харви простоял на побережье четыре дня, сидя над сушей и океаном.

Поддержание контакта с теплыми водами Мексиканского залива подпитывало шторм как энергией, так и осадками, что позволило ему продолжаться и выпадать огромное количество дождя прямо на Хьюстон и прилегающие районы. до 50 дюймов за четыре дня.Вся эта дождевая и паводковая вода должна была куда-то деваться, и большая ее часть стекала в залив Галвестон.

Изменение климата и закисление океана

Проблемы закисления океана, которые мы изучаем, являются известный эффект, связанный с изменением климата.Деятельность человека, в основном сжигание ископаемого топлива, приводит к выбросам углекислого газа в атмосферу.Океан поглощает около трети этих выбросов, что изменяет химический состав океана, делая морскую воду более кислой.

Подкисление может нанести вред многим формам морской жизни.Это особенно опасно для животных, которые строят свои панцири и скелеты из карбоната кальция, таких как устрицы и кораллы.Поскольку морская вода становится более кислой, эти структуры становится сложнее строить и легче разрушать.

По мере роста устрицы сливаются вместе, образуя большие подводные рифы, похожие на скалы. защитить береговую линию от волновой эрозии.Эти рифы обеспечить среду обитания для других существ, таких как ракушки, анемоны и мидии, которые, в свою очередь, служат источником пищи для многих видов рыб.

Повышение уровня CO₂ в атмосфере приводит к закислению океанов по всему миру.Как показывает наше исследование, локальные явления, такие как тропические циклоны, могут способствовать глобальному закислению.

Ливневые воды из Харви вызвали сильное закисление прибрежных районов

Основной причиной беспрецедентного закисления, произошедшего после урагана Харви, стало чрезмерное количество осадков и стоков, попавших в залив Галвестон.Чтобы помочь справиться с крупномасштабным наводнением в районе Хьюстона, город спустил большие объемы воды из водохранилищ в течение более двух месяцев после Харви.Эти выбросы продлили время, в течение которого ливневые воды попадали в залив Галвестон, и повысили его кислотность.

Ученые используют шкалу pH для измерения того, насколько кислой или основной (щелочной) является вода.Значение pH 7 является нейтральным;более высокие значения являются основными, а более низкие значения являются кислотными.Шкала pH является логарифмической, поэтому уменьшение на одну полную единицу – скажем, с 8 до 7 – означает десятикратное увеличение кислотности.

Дождевая вода более кислая, чем речная или морская вода, которые поглощают из почвы слегка основные минералы и могут уравновешивать поглощенный углекислый газ из атмосферы.pH дождевой воды составляет около 5,6 по сравнению с от 6,5 до 8,2 для рек и около 8,1 для морской воды.

Залив Галвестон содержит смесь пресной воды из рек и соленой морской воды из Мексиканского залива – излюбленной среды обитания устриц.Мы собрали пробы воды в заливе через две недели после Харви и обнаружили, что залив почти полностью состоит из речной воды и дождевой воды, образовавшейся после урагана.

Поскольку дождевая, речная и морская вода имеют разный химический состав, мы смогли подсчитать, что дождевая вода составляет почти 50% воды в заливе.Это означает, что кислая дождевая вода из Харви заменила основную морскую воду в заливе после шторма.Среднее значение pH воды в заливе снизилось с 8 до 7,6, а кислотность увеличилась в 2,5 раза.В некоторых зонах pH был даже ниже 7,4 — в четыре раза более кисло, чем обычно.

Это чрезвычайное подкисление продолжалось более трех недель.Воды залива стали агрессивными не только для более чувствительных личинок и молодых раковин устриц, но и для раковин взрослых устриц. Ученые предсказывали что увеличение выбросов CO₂ может вызвать такое масштабное закисление прибрежных зон, но ожидалось, что оно произойдет не раньше 2100 года.

Пресная вода из Харви также вызвала сильное вымирание устриц в заливе, потому что устрицам для выживания нужна слегка соленая вода.Харви ударил в середине сезона нереста устриц, и подкисление, возможно, замедлило восстановление рифов, затруднив образование новых раковин молодыми устрицами.Должностные лица на Департамент парков и дикой природы Техаса рассказали нам, что четыре года спустя, в конце 2021 года, некоторые устричные рифы залива Галвестон все еще виднелись. очень мало добавлений новых устриц.

Другие прибрежные районы под угрозой

Лишь несколько исследований, включая наше, проанализировали, как тропические циклоны влияют на закисление прибрежных зон.Однако, по нашему мнению, вполне возможно, что другие штормы вызвали такое же сильное закисление, которое мы обнаружили после Харви.

Мы рассмотрели 10 самых влажных тропические циклоны в США.с 1900 года и обнаружили, что девять человек, включая Харви, вызвали обильные дожди и наводнения в прибрежных районах с экосистемами заливов или эстуариев.Другие штормы не вызывали такого количества осадков, как Харви, но некоторые из пострадавших заливов были намного меньше, чем залив Галвестон, поэтому потребовалось бы меньше дождя, чтобы заменить морскую воду в заливе и вызвать уровень подкисления, аналогичный тому, который произвел Харви.

Мы думаем, что это, вероятно, уже произошло в других местах, пострадавших от ураганов, но осталось незарегистрированным, поскольку ученые не смогли измерить подкисление до и после ураганов.Поскольку изменение климата продолжает делать тропические циклоны более крупными и влажными, мы рассматриваем вызванное штормами закисление как серьезную угрозу прибрежным экосистемам.