Published July 4, 2022
| Version v1
Publication
Open
The influence of mesoscale climate drivers on hypoxia in a fjord-like deep coastal inlet and its potential implications regarding climate change: examining a decade of water quality data
- 1. Sabah Environmental Trust
- 2. Swinburne University of Technology Sarawak Campus
- 3. Universiti Malaysia Sarawak
Description
Abstract. Deep coastal inlets are sites of high sedimentation and organic carbon deposition that account for 11 % of the world's organic carbon burial. Australasia's mid- to high-latitude regions have many such systems. It is important to understand the role of climate forcings in influencing hypoxia and organic matter cycling in these systems, but many such systems, especially in Australasia, remain poorly described. We analysed a decade of in situ water quality data from Macquarie Harbour, Tasmania, a deep coastal inlet with more than 180 000 t of organic carbon loading per annum. Monthly dissolved oxygen, total Kjeldahl nitrogen, dissolved organic carbon, and dissolved inorganic nitrogen concentrations were significantly affected by rainfall patterns. Increased rainfall was correlated to higher organic carbon and nitrogen loading, lower oxygen concentrations in deep basins, and greater oxygen concentrations in surface waters. Most notably, the Southern Annular Mode (SAM) significantly influenced oxygen distribution in the system. High river flow (associated with low SAM index values) impedes deep water renewal as the primary mechanism driving basin water hypoxia. Climate forecasting predicts increased winter rainfall and decreased summer rainfall, which may further exacerbate hypoxia in this system. Currently, Macquarie Harbour's basins experience frequent (up to 36 % of the time) and prolonged (up to 2 years) oxygen-poor conditions that may promote greenhouse gas (CH4, N2O) production altering the processing of organic matter entering the system. The increased winter rainfall predicted for the area will likely promote the increased spread and duration of hypoxia in the basins. Further understanding of these systems and how they respond to climate change will improve our estimates of future organic matter cycling (burial vs. export).
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الملخص: المداخل الساحلية العميقة هي مواقع الترسيب العالي وترسيب الكربون العضوي التي تمثل 11 ٪ من دفن الكربون العضوي في العالم. تحتوي مناطق خطوط العرض المتوسطة إلى العالية في أستراليا على العديد من هذه الأنظمة. من المهم فهم دور التأثيرات المناخية في التأثير على نقص الأكسجة وتدوير المواد العضوية في هذه الأنظمة، لكن العديد من هذه الأنظمة، خاصة في أستراليا، لا تزال غير موصوفة بشكل جيد. قمنا بتحليل عقد من بيانات جودة المياه في الموقع من ميناء ماكواري، تسمانيا، وهو مدخل ساحلي عميق يحتوي على أكثر من 180 ألف طن من تحميل الكربون العضوي سنويًا. تأثر الأكسجين المذاب شهريًا، والنيتروجين الكلي للكيلدال، والكربون العضوي المذاب، وتركيزات النيتروجين غير العضوي المذاب بشكل كبير بأنماط هطول الأمطار. ارتبطت زيادة هطول الأمطار بارتفاع تحميل الكربون العضوي والنيتروجين، وانخفاض تركيزات الأكسجين في الأحواض العميقة، وزيادة تركيزات الأكسجين في المياه السطحية. على الأخص، أثر الوضع الحلقي الجنوبي (SAM) بشكل كبير على توزيع الأكسجين في النظام. يعيق تدفق النهر المرتفع (المرتبط بقيم مؤشر SAM المنخفضة) تجديد المياه العميقة كآلية رئيسية لقيادة نقص الأكسجة في مياه الحوض. يتنبأ التنبؤ المناخي بزيادة هطول الأمطار في فصل الشتاء وانخفاض هطول الأمطار في فصل الصيف، مما قد يزيد من تفاقم نقص الأكسجة في هذا النظام. في الوقت الحالي، تعاني أحواض ماكواري هاربور من ظروف متكررة (تصل إلى 36 ٪ من الوقت) ومطولة (تصل إلى عامين) تفتقر إلى الأكسجين والتي قد تعزز إنتاج غازات الاحتباس الحراري (CH4، N2O) مما يغير معالجة المواد العضوية التي تدخل النظام. من المرجح أن تؤدي زيادة هطول الأمطار الشتوية المتوقعة للمنطقة إلى زيادة انتشار ومدة نقص الأكسجة في الأحواض. سيؤدي الفهم الإضافي لهذه الأنظمة وكيفية استجابتها لتغير المناخ إلى تحسين تقديراتنا لدورة المواد العضوية في المستقبل (الدفن مقابل التصدير).Translated Description (French)
Résumé. Les bras de mer côtiers profonds sont des sites de forte sédimentation et de dépôt de carbone organique qui représentent 11 % de l'enfouissement du carbone organique dans le monde. Les régions de moyenne à haute latitude de l'Australasie disposent de nombreux systèmes de ce type. Il est important de comprendre le rôle des forçages climatiques dans l'influence de l'hypoxie et du cycle de la matière organique dans ces systèmes, mais beaucoup de ces systèmes, en particulier en Australasie, restent mal décrits. Nous avons analysé une décennie de données sur la qualité de l'eau in situ du port de Macquarie, en Tasmanie, une entrée côtière profonde avec plus de 180 000 t de carbone organique par an. Les concentrations mensuelles d'oxygène dissous, d'azote total de Kjeldahl, de carbone organique dissous et d'azote inorganique dissous ont été significativement affectées par les régimes de précipitations. L'augmentation des précipitations était corrélée à une charge plus élevée en carbone organique et en azote, à des concentrations d'oxygène plus faibles dans les bassins profonds et à des concentrations d'oxygène plus élevées dans les eaux de surface. Plus particulièrement, le mode annulaire sud (SAM) a considérablement influencé la distribution de l'oxygène dans le système. Le débit élevé de la rivière (associé à de faibles valeurs d'indice SAM) entrave le renouvellement de l'eau profonde en tant que mécanisme principal de l'hypoxie de l'eau du bassin. Les prévisions climatiques prévoient une augmentation des précipitations hivernales et une diminution des précipitations estivales, ce qui peut exacerber davantage l'hypoxie dans ce système. Actuellement, les bassins du port de Macquarie connaissent des conditions fréquentes (jusqu'à 36 % du temps) et prolongées (jusqu'à 2 ans) pauvres en oxygène qui peuvent favoriser la production de gaz à effet de serre (CH4, N2O) modifiant le traitement de la matière organique entrant dans le système. L'augmentation des précipitations hivernales prévue pour la région favorisera probablement la propagation et la durée accrues de l'hypoxie dans les bassins. Une meilleure compréhension de ces systèmes et de la façon dont ils réagissent au changement climatique améliorera nos estimations du cycle futur de la matière organique (enfouissement par rapport à l'exportation).Translated Description (Spanish)
Resumen. Las ensenadas costeras profundas son sitios de alta sedimentación y deposición de carbono orgánico que representan el 11 % del enterramiento de carbono orgánico del mundo. Las regiones de latitudes medias y altas de Australasia tienen muchos de estos sistemas. Es importante comprender el papel de los forzamientos climáticos en la influencia de la hipoxia y el ciclo de la materia orgánica en estos sistemas, pero muchos de estos sistemas, especialmente en Australasia, siguen estando poco descritos. Analizamos una década de datos de calidad del agua in situ de Macquarie Harbour, Tasmania, una entrada costera profunda con más de 180 000 t de carga de carbono orgánico por año. Las concentraciones mensuales de oxígeno disuelto, nitrógeno Kjeldahl total, carbono orgánico disuelto y nitrógeno inorgánico disuelto se vieron significativamente afectadas por los patrones de lluvia. El aumento de las precipitaciones se correlacionó con una mayor carga de carbono orgánico y nitrógeno, menores concentraciones de oxígeno en las cuencas profundas y mayores concentraciones de oxígeno en las aguas superficiales. En particular, el Modo Anular del Sur (SAM) influyó significativamente en la distribución de oxígeno en el sistema. El alto caudal del río (asociado con valores bajos del índice SAM) impide la renovación de aguas profundas como el principal mecanismo que impulsa la hipoxia del agua de la cuenca. El pronóstico climático predice un aumento de las precipitaciones de invierno y una disminución de las precipitaciones de verano, lo que puede exacerbar aún más la hipoxia en este sistema. Actualmente, las cuencas del puerto de Macquarie experimentan condiciones de escasez de oxígeno frecuentes (hasta el 36 % del tiempo) y prolongadas (hasta 2 años) que pueden promover la producción de gases de efecto invernadero (CH4, N2O) que alteran el procesamiento de la materia orgánica que ingresa al sistema. El aumento de las precipitaciones invernales previsto para la zona probablemente promoverá el aumento de la propagación y la duración de la hipoxia en las cuencas. Una mayor comprensión de estos sistemas y cómo responden al cambio climático mejorará nuestras estimaciones del futuro ciclo de la materia orgánica (entierro frente a exportación).Files
bg-19-3131-2022.pdf.pdf
Files
(5.6 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:31381dffb8b69fe7d6e2081b7961d803
|
5.6 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تأثير العوامل المناخية المتوسطة على نقص الأكسجة في مدخل ساحلي عميق يشبه المضيق البحري وآثاره المحتملة فيما يتعلق بتغير المناخ: دراسة عقد من بيانات جودة المياه
- Translated title (French)
- L'influence des facteurs climatiques à méso-échelle sur l'hypoxie dans une entrée côtière profonde de type fjord et ses implications potentielles sur le changement climatique : examen d'une décennie de données sur la qualité de l'eau
- Translated title (Spanish)
- La influencia de los factores climáticos a mesoescala en la hipoxia en una ensenada costera profunda similar a un fiordo y sus posibles implicaciones con respecto al cambio climático: examen de una década de datos sobre la calidad del agua
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4283804012
- DOI
- 10.5194/bg-19-3131-2022
References
- https://openalex.org/W1543619409
- https://openalex.org/W1546515611
- https://openalex.org/W1658815594
- https://openalex.org/W1979133131
- https://openalex.org/W1992383576
- https://openalex.org/W1994318959
- https://openalex.org/W2009164211
- https://openalex.org/W2013430650
- https://openalex.org/W2016643802
- https://openalex.org/W2019670309
- https://openalex.org/W2019762504
- https://openalex.org/W2020936392
- https://openalex.org/W2025082879
- https://openalex.org/W2029039279
- https://openalex.org/W2030077932
- https://openalex.org/W2037034409
- https://openalex.org/W2039956699
- https://openalex.org/W2044694743
- https://openalex.org/W2047026405
- https://openalex.org/W2048786688
- https://openalex.org/W2051816012
- https://openalex.org/W2054024219
- https://openalex.org/W2071223456
- https://openalex.org/W2079226365
- https://openalex.org/W2080827211
- https://openalex.org/W2082887649
- https://openalex.org/W2085005412
- https://openalex.org/W2087925891
- https://openalex.org/W2092703010
- https://openalex.org/W2101517588
- https://openalex.org/W2109738059
- https://openalex.org/W2115078611
- https://openalex.org/W2119727174
- https://openalex.org/W2124137720
- https://openalex.org/W2125355117
- https://openalex.org/W2130231032
- https://openalex.org/W2131829457
- https://openalex.org/W2140363856
- https://openalex.org/W2149105527
- https://openalex.org/W2160899588
- https://openalex.org/W2198694442
- https://openalex.org/W2227780359
- https://openalex.org/W2347526318
- https://openalex.org/W2480311052
- https://openalex.org/W2495492485
- https://openalex.org/W2610926465
- https://openalex.org/W275928555
- https://openalex.org/W2760818279
- https://openalex.org/W2767896234
- https://openalex.org/W2772450795
- https://openalex.org/W2781567654
- https://openalex.org/W2791623133
- https://openalex.org/W2805504936
- https://openalex.org/W2895093730
- https://openalex.org/W2921838433
- https://openalex.org/W2954929742
- https://openalex.org/W2964967501
- https://openalex.org/W2986393353
- https://openalex.org/W2987883877
- https://openalex.org/W2992667790
- https://openalex.org/W3009060360
- https://openalex.org/W3027221580
- https://openalex.org/W3082585351
- https://openalex.org/W3087855891
- https://openalex.org/W3121709344
- https://openalex.org/W3132441411
- https://openalex.org/W3134426053
- https://openalex.org/W3170758816
- https://openalex.org/W3190769918
- https://openalex.org/W3209283823
- https://openalex.org/W4226195192
- https://openalex.org/W4244093336
- https://openalex.org/W585458800
- https://openalex.org/W91249635