Arthur, Bertha, Frans, Josephine. Ana, Joaquin, Hermine, Matthew - elk zou de naam van een favoriet kind kunnen zijn. Maar in feite zijn het termen voor iets dat verre van goed nieuws is:orkanen.

Ze troffen allemaal de kust van North Carolina tussen 1996 en 2016, vernietiging in hun kielzog achterlatend. De schade omvatte estuaria die overstroomd waren met overtollige voedingsstoffen, leidt tot verhoogde algenbloei, vissterfte en dode zones.

"In twintig jaar tijd kust van Noord-Carolina is getroffen door een grote toename van het aantal orkanen, evenals twee overstromingsgebeurtenissen van 500 jaar:de orkanen Floyd in 1999 en Matthew in 2016, zei Hans Paerl, een wetenschapper aan de Universiteit van North Carolina in Chapel Hill. "Maar de trend is niet beperkt tot Noord-Carolina, het strekt zich uit over de bekkens van de Noord-Atlantische Oceaan en de Stille Oceaan in de VS."

orkanen in Noord-Carolina, inclusief Harvey, Irma en Maria in 2017, weerspiegelen waarschijnlijk een algemene toename van categorie 2 en hogere stormen, stellen Paerl en collega's in een recent gepubliceerd artikel in het tijdschrift Biogeochemistry.

Stormwaarschuwing:de monding van de Neuse River in North Carolina

De wetenschappers wilden beschrijven hoe twee decennia van orkanen het op een na grootste estuarium in de VS hebben getroffen:de Neuse-rivier in North Carolina, die uitmondt in Pamlico Sound. De National Science Foundation (NSF) ondersteunde het onderzoek via haar programma's voor biologische oceanografie en chemische oceanografie, inclusief een snelle responssubsidie ​​toegekend na de orkaan Matthew in 2016.

"Een manifestatie van klimaatverandering kan een hogere frequentie van stormen zijn, " zei David Garrison, een programmadirecteur in de afdeling Ocean Sciences van NSF. "Deze studie biedt waardevolle inzichten in hoe kustestuaria zullen worden beïnvloed."

Parel toegevoegd, "Begrijpen hoe een toename van extreme gebeurtenissen zoals orkanen kustecosystemen beïnvloedt, is van cruciaal belang om je voor te bereiden op een stormachtigere toekomst."

Samen met wetenschapper Christopher Osburn van de North Carolina State University en andere collega's, Paerl gebruikte een langetermijndataset om erachter te komen hoe orkanen de stroom van voedingsstoffen naar de monding van de Neuse River en Pamlico Sound hebben beïnvloed. Het team volgde veranderingen in populaties van fytoplankton - de basis van het voedselweb - en in visserijhabitats.

Waarnemingen op lange termijn nodig

Sinds 1994, de rivier de Neuse is de locatie geweest van een langetermijninspanning voor de beoordeling van de waterkwaliteit en habitats:het Neuse River Estuary Modelling and Monitoring Program. In 2000, wetenschappers breidden het onderzoek uit, sensoren plaatsen op veerboten die Pamlico Sound doorkruisen. Deze projecten, zei Parel, "leverde basisgegevens op waarmee we veranderingen op korte termijn [twee weken] en langere [enkele maanden] die het gevolg waren van orkanen, hebben beoordeeld."

De effecten op kuststroomgebieden waren duidelijk uit satellietbeelden verkregen voor en na het passeren van de stormen, volgens Parel.

De effecten waren onder meer een grotere zoetwaterstroom, overstromingen en erosie, en enorme aanvoer van nutriënten en organisch materiaal uit wetlands en moerassen. Organische stof omvat alles, van gemaaid gras, bladeren, maïsstengels en stro tot mest, slib, hout- en voedselverwerkingsafval.

orkanen, dode kustgebieden en klimaat

Organisch materiaal dat in de monding van de Neuse rivier spoelt, wordt door bacteriën omgezet in koolstofdioxide (CO2). vervolgens vrijgelaten in de atmosfeer. Tijdens orkaan Irene in 2011 een storm van categorie 2, er werd evenveel CO2 naar de atmosfeer afgevoerd als jaarlijks wordt opgenomen door het fytoplankton van Pamlico Sound.

"Orkanen leiden tot grote lozingen van nutriënten en organisch materiaal uit stroomgebieden, ", zegt Paerl. "Deze voedingsstoffen worden vervolgens naar de kustwateren gerangeerd, het veranderen van de biogeochemie van kustecosystemen."

Hogere niveaus van voedingsstoffen leidden tot algenbloei en zuurstofarm bodemwater in de monding van de Neuse River en Pamlico Sound. Het afsterven van vissen en schelpdieren duidde op de ontwikkeling van dode zones.

"Grote hoeveelheden overstromingswater en organisch materiaal creëerden brandstof voor de ontwikkeling van 'dode zones' in het estuarium, "zei Paerl. "In de lozingen na de orkanen Floyd en Matthew, deze dode zones werden groot genoeg om de leefgebieden van schaal- en schelpdieren mijlenver aan te tasten." Het doden van vissen duurde maanden.

Begrijpen hoe kustecosystemen reageren op orkanen en andere grote stormen, inclusief nor'easters en zware onweersbuien, zei Parel, "is belangrijk in een tijd waarin dergelijke extreme weersomstandigheden frequenter en intenser worden."

Deze globale blik op de effecten van orkanen op estuaria geeft ook aan dat de verhoogde CO2 in kustwateren een effect kan hebben op het klimaat. "De effecten van deze zeldzame maar significante pulsen van voedingsstoffen in gevoelige kustecosystemen zijn grotendeels onbekend, ’ zei Parel.

Ophelia en Beryl, Earl en Ernesto:orkanen die de kust van North Carolina sinds 2005 hebben getroffen. Hoe gaan de volgende orkanen heten? En hoe zullen de monding van de rivier de Neuse en de Pamlico Sound - en mariene ecosystemen langs de Amerikaanse oostkust - de stormen doorstaan? Parel, Osburn en andere onderzoekers ploeteren door kilometers puin van de orkaan om de antwoorden te vinden.