Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori · Qualitat de l’aigua litoral i ús del...

41
Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori Jordi Camp, Eva Flo i Esther Garcés Coastal Biological Processes Research Group Observació de la Terra i aplicacions en làmbit de la salut Institut Cartogràfic de Catalunya i Geològic de Catalunya Barcelona, 15 Desembre 2016

Transcript of Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori · Qualitat de l’aigua litoral i ús del...

Page 1: Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori · Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori Jordi Camp, Eva Flo i Esther Garcés Coastal Biological Processes Research Group

Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori

Jordi Camp, Eva Flo i Esther GarcésCoastal Biological Processes Research Group

Observació de la Terra i aplicacions en l’àmbit de la salutInstitut Cartogràfic de Catalunya i Geològic de Catalunya

Barcelona, 15 Desembre 2016

Page 2: Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori · Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori Jordi Camp, Eva Flo i Esther Garcés Coastal Biological Processes Research Group
Page 3: Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori · Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori Jordi Camp, Eva Flo i Esther Garcés Coastal Biological Processes Research Group

SEA

CONTINENT

N P

Page 4: Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori · Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori Jordi Camp, Eva Flo i Esther Garcés Coastal Biological Processes Research Group

19502000

Catalunya 1950 2000Harbours (Num) 12 42

Barcelona Harbour

Palamós Harbours

Cambrils Beach

Harbours in

Catalunya

Modification of the naturalcoastline and the subsequentincrease in confined water areas

Page 5: Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori · Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori Jordi Camp, Eva Flo i Esther Garcés Coastal Biological Processes Research Group

D.Pauly, V. Christensen, J. Dalsgaard, R. Froese, F. Torres Jr. Fishing Down Marine Food Webs Science 1998: 279 (5352), 860-863

Time

Trop

hic

leve

l

Bottom-up and top-down

Page 6: Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori · Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori Jordi Camp, Eva Flo i Esther Garcés Coastal Biological Processes Research Group
Page 7: Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori · Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori Jordi Camp, Eva Flo i Esther Garcés Coastal Biological Processes Research Group

Fotosíntesis

CO2 + 2 H2O + Luz (CH2O) + O2 + H2O

Respiración

(CH2O) + O2 CO2 + H2O + Energía

Page 8: Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori · Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori Jordi Camp, Eva Flo i Esther Garcés Coastal Biological Processes Research Group
Page 9: Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori · Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori Jordi Camp, Eva Flo i Esther Garcés Coastal Biological Processes Research Group

Composición de la materia viva

C H O N P … Fe … Mg … Si … etc.

Page 10: Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori · Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori Jordi Camp, Eva Flo i Esther Garcés Coastal Biological Processes Research Group

106 CO2 + 90 H2O + 16 NO3 + 1 PO4 + Oligoelementos + 1300 Kcal Luz

1287 Kcal Calor + 150 O2 + 3,4 Kg Biomasa

25 g Chl

Page 11: Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori · Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori Jordi Camp, Eva Flo i Esther Garcés Coastal Biological Processes Research Group
Page 12: Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori · Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori Jordi Camp, Eva Flo i Esther Garcés Coastal Biological Processes Research Group

Fotosíntesis

CO2 + 2 H2O + Luz (CH2O) + O2 + H2O

Respiración

(CH2O) + O2 CO2 + H2O + Energía

Page 13: Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori · Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori Jordi Camp, Eva Flo i Esther Garcés Coastal Biological Processes Research Group

Fuentes de oxígeno

Oxígeno disueltoNitratoSulfato

HipoxiaNitritoSulfhídrico

Page 14: Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori · Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori Jordi Camp, Eva Flo i Esther Garcés Coastal Biological Processes Research Group

R. J. Diaz and R. Rosenberg. Science, 2008

Antropización y condiciones de hipoxia

Distribución global de 400 “zonas muertas”por eutrofización

Page 15: Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori · Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori Jordi Camp, Eva Flo i Esther Garcés Coastal Biological Processes Research Group
Page 16: Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori · Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori Jordi Camp, Eva Flo i Esther Garcés Coastal Biological Processes Research Group

Autumn

Summer

Winter

Spring

Temporal variability Coastal Zone Color Scanner NIMBUS-7, 1979-1986

development of an upper mixed layer by summer solar heating

convective processes caused by winter cooling and strong winds

Page 17: Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori · Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori Jordi Camp, Eva Flo i Esther Garcés Coastal Biological Processes Research Group

Nutrient supply in the photic zone

Black SeaAtlantic

Gibraltar Sicily

Mediterranean Sea

N

0.13

P

P

0.3

Photic layer1N

Flow (Tm x 106 x Year -1)

1 10

P N

Page 18: Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori · Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori Jordi Camp, Eva Flo i Esther Garcés Coastal Biological Processes Research Group

Percentual nutrient supply in the photic zone of the Mediterranean Sea

10%15%

75%

Atmospheric input

Continental input:river, storm, groundand waste waters

Oceanic input:seasonal mixing,upwelling andAtlantic input

Page 19: Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori · Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori Jordi Camp, Eva Flo i Esther Garcés Coastal Biological Processes Research Group

Shore Sea level

Oceanic watersCoastal waters

Continental shelf

Continental slope

x5

≈ 15%(mainly continental)

Extension

Inputs ≈ 85%(mainly oceanic and atmospheric)

≈ 97%≈ 3%

RATIO x1

Page 20: Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori · Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori Jordi Camp, Eva Flo i Esther Garcés Coastal Biological Processes Research Group

Median25%-75%10%-90% n=9823

Inshore Nearshore Offshore0

1

2

3

4

5

Inshore Nearshore Offshore0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

Nearshore – offshore gradient Catalan Coast

0

5

10

15

20

25

30

DIN (µM)PO4 (µM)

Chlorophyll-a (µg/l)

Nearshore Oceanic waters Nearshore Oceanic waters

Nearshore Oceanic watersFlo E, Garcés E, Manzanera M, Camp J (2011) Coastal inshore waters in the NW Mediterranean: physicochemical and biological characterization and management implications. Estuar Coast Shelf Sci 93:279–289

Page 21: Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori · Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori Jordi Camp, Eva Flo i Esther Garcés Coastal Biological Processes Research Group

Percentual nutrient suply in the coastal zone

20%

30%20%

5%

25%OceanicRunoffRiverGroundwaterWastewater

Page 22: Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori · Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori Jordi Camp, Eva Flo i Esther Garcés Coastal Biological Processes Research Group
Page 23: Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori · Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori Jordi Camp, Eva Flo i Esther Garcés Coastal Biological Processes Research Group

Tendency of the nutrient inputs in the Mediterranean Sea

Ludwig et al. 2009

Mediterranean rivers suffer from a significant reduction in freshwater discharge(20 %, 1960- 2000)

A similar decrease has been observed for the fluxes of dissolved silica but ….what are the dynamics in the fluxes of N and P?

Page 24: Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori · Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori Jordi Camp, Eva Flo i Esther Garcés Coastal Biological Processes Research Group

Sensors OLS of DMSP NOAA 1994 - 1995

Page 25: Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori · Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori Jordi Camp, Eva Flo i Esther Garcés Coastal Biological Processes Research Group
Page 26: Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori · Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori Jordi Camp, Eva Flo i Esther Garcés Coastal Biological Processes Research Group
Page 27: Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori · Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori Jordi Camp, Eva Flo i Esther Garcés Coastal Biological Processes Research Group
Page 28: Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori · Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori Jordi Camp, Eva Flo i Esther Garcés Coastal Biological Processes Research Group

COMPOSITION AND MASS LOADING RATES FOR STORMWATERS

Page 29: Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori · Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori Jordi Camp, Eva Flo i Esther Garcés Coastal Biological Processes Research Group

Percentual nutrient suply in the coastal zone

20%

30%20%

5%

25%OceanicRunoffRiverGroundwaterWastewater

Page 30: Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori · Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori Jordi Camp, Eva Flo i Esther Garcés Coastal Biological Processes Research Group

Nearshore Mediterranean blooms

Page 31: Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori · Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori Jordi Camp, Eva Flo i Esther Garcés Coastal Biological Processes Research Group

FACTOR 1 N (-1)

1 0,74 0,48 0,22 -0,04 -0,3 -0,56 -0,82

0 1000 5000

Shore (m)

Llançà

*Muga*Fluvià

L'Estartit*Ter

St.Feliu

Mataró

*BesòsBarcelona*Llobregat

Tarragona*Francolí

L'Ametlla*Ebre

St.Carles

FACTOR 1 R

0,71 0,53 0,35 0,17 -0,01 -0,19 -0,37 -0,55

0 1000 5000

Shore (m)

Llançà

*Muga*Fluvià

L'Estartit*Ter

St.Feliu

Mataró

*BesòsBarcelona*Llobregat

Tarragona*Francolí

L'Ametlla*Ebre

St.Carles

FACTOR 2 R

1,54 1,2 0,86 0,52 0,18 -0,16 -0,5 -0,84

0 1000 5000

Shore (m)

Llançà

*Muga*Fluvià

L'Estartit*Ter

St.Feliu

Mataró

*BesòsBarcelona*Llobregat

Tarragona*Francolí

L'Ametlla*Ebre

St.Carles

Page 32: Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori · Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori Jordi Camp, Eva Flo i Esther Garcés Coastal Biological Processes Research Group

Surfer Eva + foto + cluster?

N

. . .

Distance from the coast (m)0 1500 2000

Barcelona

Fluvià, Muga and Ter Rivers

Ebre River

Inshore Nearshore Offshore

Catalan coast as an example: dissolved nutrients and chlorophyll a

Chl-a (µg * L-1)

River influence= NO3, Si

Anthropogenic influence = P, NO2, NH4

Page 33: Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori · Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori Jordi Camp, Eva Flo i Esther Garcés Coastal Biological Processes Research Group
Page 34: Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori · Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori Jordi Camp, Eva Flo i Esther Garcés Coastal Biological Processes Research Group

Catalan Coastal Waters (1994-2014)

Quality

Num

ber o

f sam

ples

HighGood

ModeratePoor

Bad0

50

100

150

200

250

300

HighGood

ModeratePoor

Bad

High global qualityCambrils-Montroig del Camp (C30)

Bad global qualitySant Adrià de Besòs-Barceloneta (C19)

Page 35: Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori · Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori Jordi Camp, Eva Flo i Esther Garcés Coastal Biological Processes Research Group

Catalan Coastal Waters (1994-2014)

Num

ber o

f sam

ples

HighGood

ModeratePoor

Bad30

80

400

900

5000

HighGood

ModeratePoor

Bad HighGood

ModeratePoor

Bad

HighGood

ModeratePoor

Bad30

80

400

900

5000

HighGood

ModeratePoor

Bad

ModerateGoodHigh

Poor Bad Global Qualityof

Water Bodies

Qualityof

samples

59% 25% 10% 4% 2% 46% 26% 14% 6% 7% 29% 25% 20% 9% 17%

32% 21% 15% 7% 25% 11% 13% 15% 12% 49%

Page 36: Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori · Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori Jordi Camp, Eva Flo i Esther Garcés Coastal Biological Processes Research Group

LUSI = (Score urban + score agricultural + score industrial + score riverine)

* Correction number

Low LUSI value High LUSI value

LAND USES SIMPLIFIED INDEX (LUSI)

Flo et al. (2011)

Page 37: Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori · Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori Jordi Camp, Eva Flo i Esther Garcés Coastal Biological Processes Research Group

Pressure-impact relationship:LUSI and Chlorophyll-a (µg/L)

CHLA=0.11*LUSI+0.21 (R2=0.61 and p=8.18*10-5)

Page 38: Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori · Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori Jordi Camp, Eva Flo i Esther Garcés Coastal Biological Processes Research Group

Garcés, E. and J. Camp. 2012. In “Life in the Mediterranean Sea: A look at habitat changes” Noga Stambler editor, Nova Science Publishers, Inc. New York, US, pp. 519-541

Page 39: Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori · Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori Jordi Camp, Eva Flo i Esther Garcés Coastal Biological Processes Research Group

1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 20102

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

Nitr

ate

(uM

)

1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 20100

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

Amm

oniu

m (u

M)

1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 20100.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

2.2

2.4

2.6

Phos

phat

e (u

M)

1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 20100.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

Chl

orop

hyll-

a (u

g/l)

Ammonium (µM) PO4 (µM)

Chlorophyll-a (µg/l)Nitrate (µM)

Tendency in the nearshore Catalan Coast 1980-2008

r=-0.88p<0.01

annual Meansn=9823

Page 40: Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori · Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori Jordi Camp, Eva Flo i Esther Garcés Coastal Biological Processes Research Group

¿Qué nos preocupa?

Page 41: Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori · Qualitat de l’aigua litoral i ús del territori Jordi Camp, Eva Flo i Esther Garcés Coastal Biological Processes Research Group