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Hypoxia driven by Caribbean Sargassum accumulation events
Martínez Ortíz, José A.
Martínez Ortíz, José A.
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Abstract
Climate change is predicted to increase the frequency and intensity of coastal hypoxia and Sargassum accumulation events across the Caribbean Region, but these types of events have rarely been continuously monitored for oxygen. Here we combine timeseries of directly measured dissolved oxygen (DO) with remotely sensed areal coverage by fresh Sargassum to explore the role of Sargassum accumulation events on coastal hypoxia in summer and winter at Isla Magueyes, Puerto Rico. We observed severe hypoxia for several days following two anomalous accumulations of Sargassum around Isla Magueyes in both early and mid-September 2023. While mild to moderate hypoxia was more severe during summer, no severe hypoxia was observed without the presence of Sargassum. We paired in situ observations with Sargassum incubation experiments to quantify biochemical oxygen demand rates of freshly collected Sargassum. We applied the resultant rate to various amounts of Sargassum in a predictive DO model to explore the relationship between warming, residence time, and Sargassum biomass on coastal hypoxia. Modeled nightly minimum DO decreased with increasing Sargassum and was most extreme under the model scenario with warmer seawater and longer residence time. The combination of continuous measurements, remote sensing, incubations, and box modeling demonstrates that Sargassum accumulation can drive local hypoxia and that the frequency, intensity, and severity of Sargassum-induced hypoxia events in the Caribbean will likely increase under ongoing climate change. These findings could be leveraged to provide an early warning system for future Sargassum accumulation-induced hypoxia events across the Caribbean.
Se prevé que el cambio climático aumente la frecuencia e intensidad de los eventos de hipoxia costera y acumulación de Sargazo en la región del Caribe, pero rara vez el oxígeno se ha monitoreado continuamente durante estos tipos de eventos. Aquí combinamos series temporales de mediciones directas de oxígeno disuelto (OD) con la cobertura aérea detectada por sensores remotos de Sargazo fresco para explorar los eventos de acumulación de Sargazo en la hipoxia costera en verano e invierno en Isla Magueyes, PR. Observamos hipoxia severa durante varios días después de dos acumulaciones anómalas de Sargazo alrededor de Isla Magueyes en septiembre de 2023. La hipoxia fue más intensa durante el verano, no se observó hipoxia severa sin la presencia de Sargazo. Combinamos estas observaciones in situ con experimentos de incubación para cuantificar las tasas de demanda bioquímica de oxígeno de Sargazo recién recolectado. Aplicamos esta tasa a varias cantidades de Sargazo en un modelo predictivo de OD para explorar la relación entre el calentamiento, el tiempo de residencia y la biomasa de Sargazo en la hipoxia costera. El OD mínimo nocturno modelado disminuyó con el aumento del Sargazo. El escenario de OD bajo más extremo se dio en el modelo con agua de mar más cálida y mayor tiempo de residencia. La combinación de mediciones continuas, sensores remotos, incubaciones y modelado demuestra que la acumulación de Sargazo puede provocar hipoxia local y que la frecuencia, intensidad y severidad de los eventos de hipoxia inducidos por Sargazo probablemente aumentarán con el cambio climático. Estos hallazgos podrían aprovecharse para proporcionar un sistema de alerta para futuros eventos de hipoxia inducidos por acumulación de Sargazo en el Caribe.
Se prevé que el cambio climático aumente la frecuencia e intensidad de los eventos de hipoxia costera y acumulación de Sargazo en la región del Caribe, pero rara vez el oxígeno se ha monitoreado continuamente durante estos tipos de eventos. Aquí combinamos series temporales de mediciones directas de oxígeno disuelto (OD) con la cobertura aérea detectada por sensores remotos de Sargazo fresco para explorar los eventos de acumulación de Sargazo en la hipoxia costera en verano e invierno en Isla Magueyes, PR. Observamos hipoxia severa durante varios días después de dos acumulaciones anómalas de Sargazo alrededor de Isla Magueyes en septiembre de 2023. La hipoxia fue más intensa durante el verano, no se observó hipoxia severa sin la presencia de Sargazo. Combinamos estas observaciones in situ con experimentos de incubación para cuantificar las tasas de demanda bioquímica de oxígeno de Sargazo recién recolectado. Aplicamos esta tasa a varias cantidades de Sargazo en un modelo predictivo de OD para explorar la relación entre el calentamiento, el tiempo de residencia y la biomasa de Sargazo en la hipoxia costera. El OD mínimo nocturno modelado disminuyó con el aumento del Sargazo. El escenario de OD bajo más extremo se dio en el modelo con agua de mar más cálida y mayor tiempo de residencia. La combinación de mediciones continuas, sensores remotos, incubaciones y modelado demuestra que la acumulación de Sargazo puede provocar hipoxia local y que la frecuencia, intensidad y severidad de los eventos de hipoxia inducidos por Sargazo probablemente aumentarán con el cambio climático. Estos hallazgos podrían aprovecharse para proporcionar un sistema de alerta para futuros eventos de hipoxia inducidos por acumulación de Sargazo en el Caribe.
Description
Date
2024-12-11