Hydroclimate variability affects habitat-specific (open water and littoral) lake metabolism (Repository)

Lakes integrates the signals of changing hydroclimate in their surrounding basin which reflects as changing in gross primary production (GGP), respiration (R), and net ecosystem production (NEP). Despite the importance of the littoral habitats for lakes and their sensitivity to hydroclimatic variability, most research continues to focus only on the changes produce on the open water habitat. We analyze how years with different hydroclimate, specifically ice-out dates and snow water equivalent (SWE), triggered different metabolism responses in the open water and habitats of a subalpine lake. Compared to the average hydroclimatic year, the dry (early ice-out date and low SWE) and wet (late ice-out date and high SWE) years had lower GPP and R rates in both habitats. Furthermore, consumers biomass decreases during dry and wet years. Also, we observed GPP, and R reduced the most in the littoral habitat. Consequently, the relative contribution to total lake GPP and R of the littoral habitat decreased, and the contribution of the open water habitat increased during the dry and wet years. We demonstrate that extreme hydroclimatic conditions produce a decrease in productivity and consumers, and we also show that within-lake habitats do not have equivalent responses to climate forcing. Our study has implications for how ecosystem scientists and managers quantify the absolute and relative contributions of the littoral habitat to whole lake production in the context of climate variation.Fil: Scordo, Facundo. University of Nevada; Estados Unidos. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Geografía y Turismo; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto Argentino de Oceanografía. Universidad Nacional del Sur. Instituto Argentino de Oceanografía; Argentin

Dinámica integral de los recursos hídricos de la cuenca del río Senguer

Los cuerpos de agua responden rápidamente a las variaciones en el ambiente y por ello son considerados “centinelas” de la variabilidad climática y el impacto antrópico. Sin embargo, el efecto conjunto de ambos factores sobre los recursos hídricos es difícil de evaluar debido a que, tanto los impactos en los ecosistemas como sus respuestas, se manifiesta en diversas escalas espaciales y temporales. En la Patagonia Argentina se encuentra algunos de los lagos y ríos más voluminosos de toda Sud América. Durante el último siglo, el incremento de las temperaturas y la disminución de las precipitaciones nivales, produjeron recesión de los glaciares de alta montaña y cambios en la hidroclimatología regional. Esto disminuyó la cantidad de los recursos hídricos de la zona y, por lo tanto, su disponibilidad para el aprovechamiento antrópico. A su vez, la Patagonia se está poblando en forma significativa debido a nuevos emprendimientos petroleros, mineros e industriales que demandan los recursos y servicios asociados a ríos y lagos y modifican las condiciones prístinas de los ambientes. En esta tesis doctoral se estudia la dinámica de los lagos y ríos de la cuenca del río Senguer, localizada en el centro de la Patagonia Argentina a diversas escalas espaciales y temporales. Desde la cabecera (en la cordillera de los Andes) hasta la cuenca baja (en el sector oriental de la Patagonia extra-andina) la región presenta diversos gradientes climáticos, geomorfológicos, de cobertura y de usos del suelo y cuerpos de agua distribuidos en distintos sectores de los mismos. El objetivo general de la investigación fue analizar cómo las influencias climáticas y antrópicas afectan los recursos hídricos de la cuenca. Las hipótesis de trabajo plantean que el cambio y la variabilidad climática produjeron alteraciones en la dinámica hidrogeomorfológica de la región que modificaron en forma integral los cuerpos de agua de la cuenca; y que, si bien la variabilidad climática históricamente ha sido el principal factor que afecta a la dinámica de los cuerpos de agua en la cuenca, en los últimos 120 años esos efectos se han acrecentado debido a las actividades humanas realizadas sin el previo desarrollo de un plan de manejo integral de los recursos hídricos. Se cartografió la geomorfología regional a partir de cartas topográficas y geológicas a escalas 1:250.000, del modelo de elevación digital Shuttle Radar Topography Mission (SRTM), imágenes digitales Landsat (5 TM, 7 ETM+ y 8 OLI) y de información recopilada en viajes de campo. Esto permitió determinar cómo ha sido la dinámica de los cuerpos de agua ante los principales cambios geomorfológicos y climáticos desde el Plioceno a la actualidad. La climatología e hidrografía regional actual se estudió a través del análisis de series de tiempo de diferentes variables como la precipitación, evaporación, temperaturavelocidad e intensidad del viento, caudal y profundidad de los lagos. A su vez, se analizó la evolución interanual de la superficie de los lagos Musters y Colhué Huapí entre 1998- 2015 con el procesamiento de imágenes Landsat. Se plantearon modelos de regresión linear múltiple, de la superficie y profundidad de los lagos Musters y Colhué Huapí. A su vez, se investigó la relación entre el caudal del río Senguer y los principales fenómenos climáticos regionales: la Oscilación Antártica (AAO) y El Niño Oscilación del Sur (ENSO). Se realizaron cuatro campañas de muestreo (otoño, invierno, primavera y verano) entre mayo de 2015 y enero de 2016 con el objetivo de describir las principales características físicas, químicas y biológicas de todos los cuerpos de agua de la cuenca del río Senguer y comprender su dinámica estacional. Por último, se definieron cortes temporales y se realizaron entrevistas semiestructuradas a actores sociales claves de la región para analizar el impacto de las actividades humanas sobre los recursos hídricos. La cuenca del río Senguer presenta rasgos geomorfológicos que demuestran una activa dinámica hidrológica asociada a levantamientos tectónicos cretácicos, paleógenos y neógenos, a los eventos glaciales pleistocenos y al cambio y la variabilidad climática holocena. Durante el Plioceno y hasta el Holoceno la cuenca se encontraba unificada con al del río Chico. Hasta el Pleistoceno Medio, la divisoria de agua en el área de cabeceras se localizaba al O de sus límites actuales. Sin embargo, las morenas de las glaciaciones del Pleistoceno Medio no fueron erosionadas por glaciaciones posteriores y, aún en la actualidad en gran parte del área de cabeceras, dividen las cuencas que drenan hacia el río Senguer de las que fluyen hacia el océano Pacífico. La captura del río Senguer hacia el “Bajo de Sarmiento” y, por ende, el gran aporte de agua a los lagos Musters y Colhué Huapí se produjo durante el Holoceno Temprano. Desde esa época el agua conectó con el río Chico desde el sector SO del lago Colhué Huapí. Las cuencas de los ríos Senguer y Chico se individualizaron recién a mediados de siglo XX, producto de la viabilidad climática y el impacto antrópico que favoreció la formación de geoformas de acumulación eólica que colmataron el flujo de agua desde el lago Colhué Huapí al río Chico. Desde ese momento, la cuenca del río Senguer es endorreica y el río Chico posee un régimen intermitente. En la actualidad, la variabilidad climática, asociada al AAO y el ENOS, impacta a los ríos y lagos generando variaciones en su superficie, volumen, y caudal. El caudal del río Senguer se correlaciona con el fenómeno del AAO en la periodicidad intraanual, anual e interanual y con el ENOS a escala intraanual y anual. El AAO controla mayormente la señal anual de la descarga del río. Sin embargo, ante la sucesión de eventos continuos de eventos Niñas, como los ocurridos entre 1998-2000 y 2010-2012, el caudal disminuye y decrece el área y la profundidad de los lagos. La calidad del agua de los ríos y lagos a lo largo de la cuenca del río Senguer varía espacial y estacionalmente, relacionado con las condiciones climáticas, litológicas y decobertura y uso del suelo. La concentración de sedimentos en suspensión, conductividad eléctrica y salinidad aumenta a medida que el curso va a travesando los sectores más impactados por el hombre, mientras que el pH se mantiene levemente alcalino a lo largo del año en todos los cuerpos de agua. Los valores de todas esas variables siempre se encuentran dentro de los límites esperados para el desarrollo de la vida acuática y el consumo humano. El oxígeno disuelto durante el verano en el lago Musters alcanza valores cercanos al límite inferior que permite la vida de los salmónidos. La mayor concentración de nutrientes sumado a las elevadas temperaturas de la región extra-andina durante el verano favorecen el desarrollo del fitoplancton en el lago Musters cuya concentración de Cl a es 10 veces más grande que en el lago Fontana. El desarrollo de diversas obras de infraestructura tendientes al manejo del agua junto a la percepción de los tomadores de decisión en cuanto a la prioridad en el uso del recurso hídrico, ha incrementado el impacto natural que sufren los ecosistemas. Esto produjo cambios geomorfológicos de importancia como la individualización de las cuencas de los ríos Senguer y Chico a partir de 1940 y la desecación casi total del lago Colhué Huapí en el año 2016. En conclusión, la problemática de los recursos hídricos de la región está mayormente ligada a la disponibilidad del agua y no a su calidad. En la tesis se propone que la implementación de un plan de manejo de los recursos hídricos permitiría a la sociedad mitigar los impactos de la variabilidad climática y asegurar un flujo de agua que permita el normal desarrollo de las actividades socioeconómicas así como la permanencia de todos los cuerpos de agua de la cuenca del río Senguer. Además, se sugiere el análisis de factibilidad de obras de infraestructura que permitan la acumulación de agua en la cuenca alta, así como el cambio en los sistemas de riego en el “Bajo de Sarmiento”. Finalmente, se considera de gran importancia continuar con los monitoreos de alta resolución temporal de todas las variables climáticas e hidrográficas.Water bodies respond quickly to changes in the environment and therefore are considered "sentinels" of climate variability and anthropic impact. Unfortunately, the joint effect of these factors on water resources is difficult to assess because both the impacts and the response of ecosystems manifest at different spatial and temporal scales. In Argentine Patagonia, there are some of the largest lakes and rivers of South America. During the last century, the increase in temperatures and the decrease of the snow deposition produced recession of the mountains glaciers and changes in the regional hydrology. Consequently, the water resources in the area decreased and, therefore, its availability for anthropic use. Also, Patagonia is being populated in a significant way due to new oil, mining and industrial ventures that demand the resources and services provided by rivers and lakes and modify the pristine conditions of the environments. In this doctoral thesis the dynamics of the lakes and rivers of the Senguer River basin will be studied at different spatial and temporal scales. The watershed is located in the center of Argentine Patagonia. From the headwaters (in the Andean range) to its end (in the eastern part of extra-Andean Patagonia) the basin presents climatic, geomorphological, land cover, and land use gradients and water bodies distributed across them. The main objective of the research was to analyze how climatic and anthropic influences affect the water resources of the basin. The hypotheses suggest that the climate change and variability produced alterations in the hydrogeomorphological dynamics of the region that modified the water bodies of the watershed integrally; also, although climate variability has historically been the main factor affecting the dynamics of water bodies in the basin, in the last 120 years these effects have increased due to human activities carried out without the prior development of a comprehensive management plan for water resources. The regional geomorphology was mapped using topographic and geological sheets at 1: 250,000 scales, the Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) digital elevation model, Landsat digital images (5 TM, 7 ETM + and 8 OLI) and fieldwork information. The regional geomorphology allowed to determine how the dynamics of water bodies have been in the face of the main geomorphological and climatic changes since the Pliocene to the present. Also, time series of different variables such as precipitation, evaporation, temperature, wind speed and intensity, flow and level of the lakes, were analyzed to study the current regional climatology and hydrography. Landsat images were processed to analyze the interannual surface fluctuations of the Musters and Colhué Huapí lakes between 1998 and 2015. Multiple linear regression models of the surface and depth of the Musters and Colhué Huapí lakes were proposed. Moreover, the relationship between the Senguer River discharge and the main regional climatic phenomena (the Antarctic Oscillation (AAO), and El Niño-Southern Oscillation (ENSO)) was investigated. Four sampling campaigns (autumn, winter, spring, and summer) were conducted between May 2015 and January 2016 with the objective of studying the main physical, chemical and biological characteristics of all the water bodies of the Senguer River basin and their seasonal dynamics. Finally, temporary cuts were defined, and semi-structured interviews were carried out with key stakeholders of the region to analyze the impact of human activities on water resources. The Senguer River basin presents geomorphological features that demonstrate an active hydrological dynamics associated with Cretaceous, Paleogene and Neogene tectonic uplifts, Pleistocene glacial events and Holocene climatic change and variability. During the Pliocene and until the Holocene Senguer and Chico rivers basins were a single watershed. Until the Middle Pleistocene, the basin boundary at the headwaters was located at the W of its current limits. However, the moraines of the Middle Pleistocene glaciations were not eroded by later glaciations and, even currently, at the headwaters area, they divide the watersheds that drain into the Senguer River from those that flow into the Pacific Ocean. The capture of the Senguer River towards the "Bajo de Sarmiento" and, therefore, the large contribution of water to the Musters and Colhué Huapí lakes took place during the Early Holocene. Since then, the water connected with the Chico River from the SW sector of Colhué Huapí Lake. The Senguer and Chico rivers basins separated in the mid-twentieth century, as a result of climatic viability and the anthropogenic impact that favored the formation of aeolian landforms that clogged the water flow from Colhué Huapí Lake to Chico River. Since then, the Senguer River basin is endorheic, and the Chico River has an intermittent regime. At present, climate variability, associated with the AAO and the ENSO, impacts the rivers and lakes, generating variations in their surface, volume, and flow. The Senguer River discharge correlates with the AAO in the intraannual, annual and interannual periodicity and with the ENOS at the intraannual and annual scales. The AAO controls the annual signal of river discharge. However, after continuous la Niña events, such as those that occurred between 1998-2000 and 2010-2012, Senguer River flow decreases and consequently decrease the area and depth of the lakes. The water quality of the rivers and lakes of the Senguer River basin varies spatially and seasonally, related to the climatic, lithological, land coverage, and land use features of the watershed. The concentration of suspended sediments, electrical conductivity and salinity increases as the river flows through the sectors with most anthropic impact, while the pH remains slightly alkaline throughout the year in all bodies of water. The values of all these variables are always within limits expected for the development of aquatic life and human consumption. Dissolved oxygen during summer in Lake Musters reaches values close to the lower limit that allows the presence of salmonids. The greater concentration of nutrients together with the high temperatures of the extra-andean region during the summer favor the development of phytoplankton in the Musters Lake which Chl a concentration is ten times larger than in Fontana Lake. The anthropic activities together with the perception of decision makers regarding the priority in the use of water resources have increased the natural impact on the ecosystems that climatic variability generates. The anthropic impact produced extreme geomorphological changes such as the individualization of the Senguer and Chico river basins since 1940 and the almost total desiccation of the Colhué Huapí Lake in 2016. In conclusion, the problem of water resources in the region is mainly linked to the availability of water and not to its quality. In the thesis, it is proposed that the implementation of a water resources management plan would allow society to mitigate the impacts of climate variability and ensure a river discharge that allows the sustainable development of socio-economic activities as well as the permanence of all water bodies of the Senguer river basin. Also, it is suggested an analysis of infrastructure that allows the accumulation of water in the upper basin, as well as the change in the type of irrigation systems in the "Bajo de Sarmiento." Finally, it is considered of great importance to continue monitoring with a high temporal resolution all the climatic and hydrographic variables.Fil: Scordo, Facundo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto Argentino de Oceanografía. Universidad Nacional del Sur. Instituto Argentino de Oceanografía; Argentina. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Geografía y Turismo; Argentin

Wildfire Smoke Effects on Lake-Habitat Specific Metabolism: Toward a Conceptual Understanding

The impacts of wildfire smoke on lake habitats remains unclear. We determined the metabolic response to smoke in the epi-pelagic and two littoral habitats in Castle Lake, California. We compared light regime, gross primary production, ecosystem respiration, and net ecosystem production in years with and without smoke. During the smoke period incident ultraviolet-B (UV-B) radiation and photosynthetically active radiation (PAR) decreased by 53% and 28%, respectively, while the water column extinction coefficient of UV-B and PAR increased by 20% and 18% respectively. Epi-pelagic productivity increased during smoke cover because of decreased solar inputs. PAR values remained sufficient to saturate productivity, suggesting observed differences were primarily the result of changes in UV-B. Littoral-benthic productivity did not change, possibly reflecting adaptation to high-intensity UV-B light in these habitats. Our results highlight the importance of understanding how prolonged wildfire smoke alters the amount of energy produced from specific habitats in lakes.Fil: Scordo, Facundo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto Argentino de Oceanografía. Universidad Nacional del Sur. Instituto Argentino de Oceanografía; Argentina. University of Nevada; Estados UnidosFil: Sadro, Steven. University of California at Davis; Estados UnidosFil: Culpepper, Joshua. University of California at Davis; Estados Unidos. University of Nevada; Estados UnidosFil: Seitz, Carina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto Argentino de Oceanografía. Universidad Nacional del Sur. Instituto Argentino de Oceanografía; Argentina. University of Nevada; Estados UnidosFil: Chandra, Sudeep. University of Nevada; Estados Unido

Mapping and monitoring Lakes Intra-Annual variability in semi-arid regions: A case of study in Patagonian Plains (Argentina)

In arid and semi-arid regions, the climatic impact on lakes is especially critical, as they are scarce and play an important role as a primary source of the water supply. However, in some extended regions with those climatic conditions, the implementation of an in-situ monitoring program of high temporal resolution of the water resources is not possible due to its logistics and costs. Thus, developing an accurate methodology to monitor the evolution of water bodies is especially critical in these areas. For example, with remote sensing images, lake area fluctuation can be analyzed. The main objective of this study was to identify an efficient remote sensing methodology, with a temporal resolution that allows for analyzing intra-annual lake area variations. For detecting lakes area changes six Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS, National Aeronautics and Space Administration products) indexes and layers were analyzed and compared. We applied the methods to the Musters (deep) and Colhué Huapí (shallow) lakes, which are located in the extra-Andean Argentine Patagonia plains (semi-arid region). The MODIS products have not been accurate to detect the areal variations of the deep lake, probably because the spatial resolution of these images is not specific enough to identify the slight variation that these lakes usually have on the extension of their area. On the contrary, MODIS products have been accurate to analyze the areal changes of the shallow lake. The Colhué Huapí lake area fluctuated between 105 km2 to 797 km2. The Modified Normalized Difference Water Index (a combination of green and middle infrared electromagnetic spectrum), as well as two bands that include a different range of middle infrared surface reflectance (2105-2155 nm; 1628-1652 nm), were the most accurate to identify the variation of the lake area.Fil: Scordo, Facundo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto Argentino de Oceanografía. Universidad Nacional del Sur. Instituto Argentino de Oceanografía; Argentina. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Geografía y Turismo; ArgentinaFil: Bohn, Vanesa Yael. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto Argentino de Oceanografía. Universidad Nacional del Sur. Instituto Argentino de Oceanografía; Argentina. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Geografía y Turismo; ArgentinaFil: Piccolo, Maria Cintia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto Argentino de Oceanografía. Universidad Nacional del Sur. Instituto Argentino de Oceanografía; Argentina. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Geografía y Turismo; ArgentinaFil: Perillo, Gerardo Miguel E.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto Argentino de Oceanografía. Universidad Nacional del Sur. Instituto Argentino de Oceanografía; Argentina. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Geología; Argentin

Estudio geomorfológico de Chamical (Provincia de La Rioja, Argentina) como base para el análisis de riesgos naturales

Chamical region is located in a semiarid morphoclimatic area. Its characteristic morphodynamic processes are fluvial and eolian. On the other hand the topographical and seismotectonic characteristics of the region lead to azonal modelers agents, such as gravity and seismic events, which do not depend on climate conditions. These processes are active currently in a state of constant evolution. Thegoal of this work is to develop a geomorphological map of the Chamical region.The morphoestructural units grouping different landforms, as well as the morphodynamic processes that gave rise to them, were demarcated. This map is an initial basic tool for risk assesment. Information was taken from geological maps 1: 250000 published by Geological and Mining Service of Argentina (SEGEMAR),SPOT images obtained from Google Earth and the 250 GIS data base of the National Geographic Institute (IGN). Morphostructural units grouping different landforms and morphogenetic processes were defined according to Demek criteria (1976).From the development of the geomorphological map of Chamical it was determined that the geomorphology of the area shows an important component of the endogenous tectonic morphogenetic process that resulted in the generation of mountain and valley systems. Currently, fluvial-wind processes shape a mountain landscape with fluvial valleys structurally controlled. To identify these processes, the use of images of Google Earth was very useful due to their high spatial resolution (SPOT multispectral images up to 2.5 meters) .Although the use of images has allowed to develop this work, the importance of validating the information through field work is recognized.La región de Chamical se ubica dentro de una área climática semiárida donde los procesos morfodinámicos característicos son los fluviales y eólicos. Por otro lado la características topográficas y sismotectónicas de la región, dan lugar a agentes modeladores azonales, independientes del clima, como la gravedad y los eventossísmicos. Estos procesos se encuentran activos actualmente en un estado de evolución constante. Se propone como objetivo de este trabajo elaborar un mapa geomorfológico de la región de Chamical delimitando las unidades morfoestructurales que agrupan las distintas geoformas, como así también los procesos morfodinámicos que les dieron lugar como una herramienta básica e inicial para futuros análisis de riesgo. Se analizó información correspondiente a la carta geológica Chamical del Servicio Geológico Minero Argentino (SEGEMAR) 1:250.000, a la base de datos SIG 250 del Instituto Geográfico Nacional (IGN) e imágenes SPOT obtenidas de Google Earth. Se delimitaron las unidades morfoestructurales que agrupan las distintas geoformas y procesos morfogenéticos siguiendo el criterio de Demek (1976). El análisis de las característicasgeomorfológicas del área apartir de la elaboración del mapa geomorfológico de Chamical permitió determinar un componente tectónico importante en el proceso morfogenético endógeno que dio lugar a la formación de los sistemas serranos y valles. A su vez, los antecedentes mostraron que la región posee actividad neotectónica reciente. En la actualidad predominan los procesos fluvio-eólicos lo que da lugar a un paisaje serrano con presencia de valles fluviales controlados estructuralmente. La utilización de imágenes de Google Earth fue de gran utilidad debido a su resolución espacial (hasta 2,5 m). Asimismo, la posibilidad de capturas de distintas fechas facilitó el análisis de la dinámica de los distintos procesos. Aunque el uso de imágenes ha permitido desarrollar este trabajo, se reconoce la importancia de la validación de la información a través de trabajo de campo

Geomorphological study of chamical region (la rioja, argentina) as the basis for the analysis of natural hazards

Chamical region is located in a semiarid morphoclimatic area. Its characteristic morphodynamic processes are fluvial and eolian. On the other hand the topographical and seismotectonic characteristics of the region lead to azonal modelers agents, such as gravity and seismic events, which do not depend on climate conditions. These processes are active currently in a state of constant evolution. The goal of this work is to develop a geomorphological map of the Chamical region.The morphoestructural units grouping different landforms, as well as the morphodynamic processes that gave rise to them, were demarcated. This map is an initial basic tool for risk assesment. Information was taken from geological maps 1: 250000 published by Geological and Mining Service of Argentina (SEGEMAR), SPOT images obtained from Google Earth and the 250 GIS data base of the National Geographic Institute (IGN). Morphostructural units grouping different landforms and morphogenetic processes were defined according to Demek criteria (1976). From the development of the geomorphological map of Chamical it was determined that the geomorphology of the area shows an important component of the endogenous tectonic morphogenetic process that resulted in the generation of mountain and valley systems. Currently, fluvial-wind processes shape a mountain landscape with fluvial valleys structurally controlled. To identify these processes, the use of images of Google Earth was very useful due to their high spatial resolution (SPOT multispectral images up to 2.5 meters) .Although the use of images has allowed to develop this work, the importance of validating the information through field work is recognized

Human impact changes hydrological connectivity in a Patagonian fluvial basin

Study region: The Cronómetro Lake basin situated east of the Andes in Argentina's Patagonian Andean pre-range environment. Study focus: We analyzed the interannual fluctuation in the surface area of Cronómetro Lake (January 2000 to January 2021). We also studied the periods of humidity and drought and the anthropogenic activities in the lake basin to understand their impact on water availability within the basin. New hydrological insights for the region: The area of Cronómetro Lake decreased by 34% in the last ten years. The lake's area reduction started in 2012, which coincides with the construction of fourteen channels perpendicular to one of its main tributaries (the SN1 Stream). The channelization of the SN1 Stream in its upper basin prevents its water from reaching the Cronómetro Lake. From 2012–2021, we have not observed a decrease in local rainfall or an increase in periods of drought. Therefore, we suggest the channelization of the SN1 Stream is the cause of the lake shrinkage. The reduction of the lake's surface generated the disconnection of the lake from its outflow, which dried. Currently, the Cronómetro Lake basin has become endorheic. The reduction in water availability in the Cronómetro Lake basin causes loss of aquatic and terrestrial ecosystem services, with negative implications for local economic activities.Fil: Scordo, Facundo. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Geografía y Turismo; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto Argentino de Oceanografía. Universidad Nacional del Sur. Instituto Argentino de Oceanografía; ArgentinaFil: Seitz, Carina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto Andino Patagónico de Tecnologías Biológicas y Geoambientales. Universidad Nacional del Comahue. Instituto Andino Patagónico de Tecnologías Biológicas y Geoambientales; Argentina. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Geología; ArgentinaFil: Fiorenza, Juan Esteban. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Instituto de Investigaciones Fisiológicas y Ecológicas Vinculadas a la Agricultura; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Departamento de Métodos Cuantitativos y Sistemas de Información; ArgentinaFil: Piccolo, Maria Cintia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto Argentino de Oceanografía. Universidad Nacional del Sur. Instituto Argentino de Oceanografía; Argentina. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Geografía y Turismo; ArgentinaFil: Perillo, Gerardo Miguel E.. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Geología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto Argentino de Oceanografía. Universidad Nacional del Sur. Instituto Argentino de Oceanografía; Argentin

The effects of extreme drought events on the morphometry of shallow lakes: Implications for sediment resuspension and littoral and pelagic zone distribution

Shallow lakes, because of their depth, are more vulnerable to the effects of wind and changes in precipitation and evaporation that deeper lakes and thus respond more dramatically to extreme climatic events, such as drought. The morphology of shallow lakes influences many of their physical, chemical, biological and sedimentological processes including sediment resuspension. Sediment resuspension can trigger undesired effects such as eutrophication, increase in turbidity, cyanobacterial blooms, and also affects the distribution and extent of the littoral and pelagic zones (habitat distribution) with potentially negative consequences on biodiversity and loss of native species. These problems are an increasing concern in the face of global warming. To understand how changes in lake' morphometry, triggered by extreme drought events influence sediment resuspension and habitat distribution, we studied four shallow lakes located in the southwest of the Argentinean Pampas. Each lake was characterized by its bathymetry, morphometric parameters (including area, shore development, dynamic ratio, critical depth), the spatial distribution of the littoral and pelagic areas, and the effect of the waves on sediment resuspension. We measured the Area and Shore development again during selected extreme drought periods identified through the Standardized Precipitation-Evapotranspiration Index. Then, for the given drought period, we calculated the extent and distribution of littoral and pelagic areas and the critical depth at which sediment resuspension occurred and then estimated the percentage of the lake that would be affected by it. We found that Pampean lakes are profoundly affected by sediment resuspension triggered by wind during extreme dry events. Droughts have different effects depending on lake morphology. Dry periods caused not only a decrease in water volume, but also modified the extension of littoral and pelagic zones and increased sediment resuspension. These results have significant implications for the preservation of these rich ecosystems, especially in the context of global warming.Fil: Seitz, Carina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto Argentino de Oceanografía. Universidad Nacional del Sur. Instituto Argentino de Oceanografía; Argentina. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Geología; ArgentinaFil: Facundo, Scordo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto Argentino de Oceanografía. Universidad Nacional del Sur. Instituto Argentino de Oceanografía; Argentina. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Geografía y Turismo; Argentina. University of Nevada; Estados UnidosFil: Vitale, Alejandro José. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto Argentino de Oceanografía. Universidad Nacional del Sur. Instituto Argentino de Oceanografía; Argentina. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Ingeniería Eléctrica y de Computadoras; ArgentinaFil: Vélez, María I.. University of Saskatchewan; CanadáFil: Perillo, Gerardo Miguel E.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto Argentino de Oceanografía. Universidad Nacional del Sur. Instituto Argentino de Oceanografía; Argentina. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Geología; Argentin

Aplicación del índice de precipitación evapotranspiración estandarizada (SPEI) para identificar períodos húmedos y secos en la patagonia andina y extra andina Argentina

El objetivo de la presente investigación es identificar y caracterizar los períodos de sequía y humedad en la región andina y extra andina de la cuenca del río Senguer en la Patagonia Argentina y relacionarlos con las fluctuaciones en la profundidad del lago Musters. Al estar localizado en la cuenca baja el lago reflejan los cambios hidrológicos producidos tanto en el sector andino como en el extra andino. Para el estudio de los períodos de sequía y humedad se utilizó el Índice de Precipitación Evapotranspiración Estandarizada (SPEI). Se analizaron las series de tiempo mensuales (período 1998-2015; 216 meses) del SPEI 3M en una estación ubicada en la cordillera (C.Sup.), otra en el sector extra andino (C.Inf.) y la profundidad del lago Musters. Se calculó la correlación y desfasaje entre el SPEI 3M de cada estación y la variación en la profundidad del lago. En ambas estaciones el porcentaje de meses secos (C.Inf = 38%; C.Sup = 36%) supero al de los meses húmedos (C.Inf = 29%; C.Sup = 15%). En el mismo período la profundidad del lago tuvo una tendencia decreciente (-0,7m). La correlación entre la serie de tiempo del SPEI 3M de ambas estaciones y la variación en la profundidad del lago es elevada (coherencia cuadrada ≥ 0,83) a escala anual. Un período de humedad o sequía en la región andina tarda tres meses, y en la extra andina medio mes, en verse reflejados en la profundidad del lago.The objective of this study was to identified and characterize wet and drought periods in the andean and extra andean regions of the Senguer river basin located in the Argentinean Patagonia. The effects of those events over the fluctuations in the depth of the Musters lake was also studied. The lake is localized in the lower basin, thus changes in its depth reflects hydrological changes produces by drought and humid events in both andean and extra andean region. The Standardized Precipitation Evapotranspiration Index (SPEI) was analized to identify wet and drought periods. Monthly time series (1998-2015; 216 months) of the SPEI 3M in a station located in the andean sector (C.Sup.), another station in the extra andean sector (C.Inf.) and the Musters lake depth were analyzed. The correlation and phase shift between the time serie of the SPEI 3M of each station and the variations in the depth of the lake was calculated. The percentage of drought months (C.Inf = 38%; C.Sup = 36%) were higher than humid months (C.Inf = 29%; C.Sup = 15%) for both station. During the same period, lake depth decreased -0.7m. Cross-spectra showed high squared coherence (>0.83) over annual period between lake depth and the SPEI 3M of both stations. A drought or humid periods in the andean region and the extra andean region takes three month and half a month, respectively, to produce changes in the lake depth.Keywords: Drought and wet periods; SPEI; Lake depth; Argentinean Patagonia; Andean and extra andean region.Fil: Facundo, Scordo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto Argentino de Oceanografía. Universidad Nacional del Sur. Instituto Argentino de Oceanografía; Argentina. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Geografía y Turismo; ArgentinaFil: Piccolo, Maria Cintia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto Argentino de Oceanografía. Universidad Nacional del Sur. Instituto Argentino de Oceanografía; Argentina. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Geografía y Turismo; ArgentinaFil: Perillo, Gerardo Miguel E.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto Argentino de Oceanografía. Universidad Nacional del Sur. Instituto Argentino de Oceanografía; Argentina. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Geología; Argentin

APLICACIÓN DEL ÍNDICE DE PRECIPITACIÓN EVAPOTRANSPIRACIÓN ESTANDARIZADA (SPEI) PARA IDENTIFICAR PERÍODOS HÚMEDOS Y SECOS EN LA PATAGONIA ANDINA Y EXTRA ANDINA ARGENTINA

El objetivo de la presente investigación es identificar y caracterizar los períodos de sequía y humedad en la región andina y extra andina de la cuenca del río Senguer en la Patagonia Argentina y relacionarlos con las fluctuaciones en la profundidad del lago Musters. Al estar localizado en la cuenca baja el lago reflejan los cambios hidrológicos producidos tanto en el sector andino como en el extra andino. Para el estudio de los períodos de sequía y humedad se utilizó el Índice de Precipitación Evapotranspiración Estandarizada (SPEI). Se analizaron las series de tiempo mensuales (período 1998-2015; 216 meses) del SPEI 3M en una estación ubicada en la cordillera (C.Sup.), otra en el sector extra andino (C.Inf.) y la profundidad del lago Musters. Se calculó la correlación y desfasaje entre el SPEI 3M de cada estación y la variación en la profundidad del lago. En ambas estaciones el porcentaje de meses secos (C.Inf = 38%; C.Sup = 36%) supero al de los meses húmedos (C.Inf = 29%; C.Sup = 15%). En el mismo período la profundidad del lago tuvo una tendencia decreciente (-0,7m). La correlación entre la serie de tiempo del SPEI 3M de ambas estaciones y la variación en la profundidad del lago es elevada (coherencia cuadrada ≥ 0,83) a escala anual. Un período de humedad o sequía en la región andina tarda tres meses, y en la extra andina medio mes, en verse reflejados en la profundidad del lago