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一项新的研究发现，在未来几十年，美国大西洋海岸和墨西哥湾东部海岸的营养负荷可能会显著增加，使这些地区面临有害藻华的风险增加。
营养负荷之所以引起人们的兴趣，在很大程度上是因为它们是藻类大量繁殖的关键因素，而藻类大量繁殖对两者都构成了风险人类健康而且环境．
根据藻类的类型，藻华会产生危害人类和动物生命的毒素。藻华还造成了“死区”，那里的水中几乎没有氧气来支持健康的生态系统。此外，藻华还会增加饮用水处理和依赖清洁水的工业部门的成本。和藻华的风险正在增加由于气温升高，与全球气候变化有关。
“我们知道营养负荷对生态系统健康的重要性，所以我们想评估48个相邻州的河口，以确定这些河口对增加的营养负荷有多脆弱，”北卡罗来纳州立大学博士后研究员、该研究论文的联合通讯作者莉莎·蒙特菲奥里说。“从本质上讲，我们的目标是使用预测建模来估计2035年至2065年间河口的平均年营养负荷。我们能够对美国48个州的所有主要河口进行评估，但密西西比河河口除外。”
“这项研究的驱动因素之一是，一旦河口的营养负荷升高，就很难恢复该河口，”该研究的共同通讯作者、北卡罗来纳州立大学生物与农业工程助理教授娜塔莉·纳尔逊说。“从一开始就预防高营养负荷比在营养负荷问题确立后解决问题更有效。我们希望帮助政策制定者确定哪些系统面临的风险最大，并可以从保护工作中大幅受益，以防止营养负荷增加。”
在这项研究中，研究人员利用了历史数据和现有研究，预测了美国大陆在2035年至2065年之间的土地使用和气候状况。这些数据随后被纳入一个模型，该模型预测了美国48个州112个河口的年平均氮和磷负荷。
研究人员将该模型应用于1990-2020年和2035-2065年这两个时间段。
“我们用这个模型的目标不是确定任何给定河口的特定营养负荷是什么——这个模型的设计不是为了提供那种程度的细节，”纳尔逊说。“相反，我们的目标是确定哪些河口最有可能看到营养负荷的最大增长。这是这种模式可以做得很好的地方。”
Montefiore说:“我们发现，几乎所有河口的营养负荷都会增加。”“但增长最快的似乎是北大西洋地区，从新英格兰延伸到弗吉尼亚州，其中增长最快的是切萨皮克湾以北的沿海地区。”
为了帮助将建模结果置于背景中，研究人员还评估了每个河口对增加营养负荷的敏感性。研究人员利用现有的研究，根据河口的营养负荷增加时，其条件可能下降的程度对河口进行分类。
研究人员还评估了每个河口的“适应能力”，基本上是指每个河口可用的资源，当局可以用一种有意义的方式来解决营养负荷。这些因素包括国家法律法规、监测数据的可用性以及河口湿地的数量。资源越多，河口适应能力得分越高。
Nelson说:“考虑到敏感性、适应能力和营养负荷的预测增长，可以对哪些河口最脆弱进行更复杂、更完整的评估。”
蒙蒂菲奥里说:“例如，北大西洋地区的营养负荷可能会增加最多。”“然而，北大西洋地区的河口也有很大的适应能力。因此，如果该地区当局选择采取行动，该地区拥有比许多其他地区更多的资源，可以用来减少预计的营养负荷增长。”
尼尔森说:“此外，北大西洋的许多河口已经有很高的营养负荷，所以还不清楚进一步增加是否会产生重大影响。”
然而，这一总体评估也强调了南大西洋沿岸和墨西哥湾东海岸河口的脆弱性。
Montefiore说:“我们的模型表明，这些地区的营养负荷将显著增加，而这些地区的几个州的适应能力相对较低。”
尼尔森说:“话虽如此，南大西洋和东部海湾的所有州都有大量的湿地，这可以成为减少养分负荷的宝贵自然资源。”“如果这些州选择采取行动并保护湿地，他们可能会减轻营养负荷的预期增长。”
Montefiore说:“这项工作的一个关键结论是，与气候变化相比，土地使用在养分负荷中起着重要作用——可能比许多人预期的更大。”“州和地区官员影响气候变化的能力有限，但他们确实有权控制土地使用决策。这意味着他们能够帮助限制未来的营养负荷，保护他们的水资源。”
这张纸。”在未来气候和土地利用下，美国连续河口系统对水质变化的脆弱性的文章发表在该杂志上地球的未来．该论文由Adam Terando合著，他是美国地质调查局(USGS)的研究科学家，也是北卡罗来纳州立大学的兼职教员;以及美国地质调查局的生态学家、马萨诸塞大学阿默斯特分校兼职教员米歇尔·斯托丁格(Michelle Staudinger)的文章。
这项工作得到了美国地质调查局东南气候适应科学中心的支持;国家气候适应科学中心科学行动奖学金，资助号为G18AC00336;国家科学、工程和医学科学院海湾研究项目的早期职业研究奖学金;以及美国农业部国家食品和农业研究所的Hatch项目1016068。
希普曼-
编者须知:研究摘要如下。
“在未来气候和土地利用下，美国连续河口系统对水质变化的脆弱性”
作者: L. R. Montefiore和N. G. Nelson，北卡罗莱纳州立大学;md Staudinger，美国地质调查局和马萨诸塞大学阿默斯特分校;A. Terando，美国地质调查局和北卡罗莱纳州立大学
发表: 2月23日地球的未来
ef002884 DOI: 10.1029/2022
文摘:气候变化、土地利用和土地覆盖(LULC)预计将影响地表水径流和河口流域的养分特征，但在未来条件下，河口在多大程度上容易受到养分负荷变化的影响，目前尚不清楚。目前的工作旨在通过开发一个新的脆弱性评估框架来解决这一差距，该框架考虑(a)在几种情景下，总氮(TN)和总磷(TP)负荷预测变化作为LULC和气候变化的函数的河口暴露，(b)敏感性和(c)适应能力。该框架应用于美国境内112个河口及其贡献的流域，特别是观察河口对养分负荷脆弱性的区域变化。研究结果显示，预计北部和南部大西洋区域以及墨西哥湾东部的河口养分负荷将增加最大，而北部和南部太平洋区域以及墨西哥湾西部的养分负荷将增加最小。然而，北大西洋和南太平洋具有最高的适应能力，这可能抵消LULC和气候变化对养分负荷的影响。预测的河口营养负荷的强烈变化是气候模式预测的函数，而预测的LULC变化更一致地与负荷升高有关。我们的研究结果说明了整合自然和社会生态因素的好处，以确定制定适应计划和政策的机会，以减缓至关重要的河口的生态退化。
