Impact of glacial meltwater on hydrography, biochemistry, and marine productivity in Northwest Greenlandic fjords

Abstract

Greenlandic fjords are dynamic coastal areas that serve as major feeding and breeding grounds for various kinds of fish, birds, and mammals. These fjords typically receive meltwater from land- and/or marine-terminating glaciers. Throughout the Arctic region, freshwater discharge from glaciers is increasing with the changing climate. This raises questions about the possible consequences for the downstream marine environment. Previous research mainly focused on the impact of meltwater on fjord-glacier circulation, however little is known about the consequences for marine productivity. This study investigates the impact of glacial meltwater on hydrography, biochemistry, and marine production in four Northwest Greenlandic fjords with different characteristics, such as bathymetry and the type of glacier (marine or land-terminating glaciers) from which the meltwater originated. To investigate the impact of glacial meltwater, temperature and salinity measurements, dissolved macronutrients, phytoplankton, zooplankton community structure and distribution, and bird and commercial fishery data were analyzed from the different fjords. The results show that large freshwater input during summer from meltwater rivers, calving icebergs, and subglacial discharge lowers salinity near meltwater discharge points or marine-terminating glaciers. Except for Silica, macronutrients are generally low near discharge points. Stratification and high turbidity levels close to discharge points restrict light availability and nutrient replenishment, which negatively impacts phytoplankton amounts and zooplankton biomass and abundance. In case of a marine-terminating glacier, subglacial discharge causes upwelling of deep nutrient-rich water, sustaining high phytoplankton amounts and zooplankton production close to the meltwater plume. Copepods dominated the zooplankton community in both abundance (69.8%) and biomass (74.2%). The zooplankton community changes along the fjord axis, with large Calanus species dominating the mouth of the fjord. Other factors, such as bathymetry, fjord-ocean exchange, and estuarine circulation, however, play also a crucial role in fjord ecosystems. These findings increase our understanding of the impact of meltwater on fjord ecosystems and are important for developing successful conservation strategies for fish and bird species in the context of climate change

Grænlenskir firðir eru sívirk strandsvæði sem þjóna sem helstu fæðuöflunar -og tímgunarstöðvar fyrir ýmsar gerðir fiska, fugla, og spendýra. Þessir firðir fá að jafnaði leysingavatn frá jöklum sem enda á landi og/eða í sjó. Um gjörvalla norðurslóðir er losun ferskvatns að aukast með breytingunum á loftslagi. Þetta vekur spurningar um hugsanlegar afleiðingar fyrir hafsvæði þar sem árnar renna til sjávar. Fyrri rannsóknir beindust einkum að áhrifum leysingavatns á fjarðar-jökuls hringrás, en lítið er þó vitað um afleiðingar fyrir framleiðni sjávar. Þessi rannsókn kannar áhrif jökulleysingavatns á sjómælingar, lífefnafræði, og framleiðslu sjávar í fjórum fjörðum á Norðvestur-Grænlandi sem hafa ólíka eiginleika, svo sem dýptarlínur og gerð jökuls (jöklar sem enda í sjó eða á landi) þaðan sem leysingavatnið átti upptök sín. Til að rannsaka áhrif jökulleysingavatns, voru hitastigs- og saltmælingar, uppleyst næringarefni, plöntusvif, samfélagsgerð og útbreiðsla dýrasvifs, og fugla- og fiskveiðigögn greind frá mismunandi fjörðum. Niðurstöðurnar sýna að mikið ferskvatns innrennsli á sumrin frá leysingavatns ám, kelfandi borgarís, og rennsli undir jökli lækkar seltu losunarstaða leysingavatns eða jökla sem enda í sjó. Fyrir utan kísil, er yfirleitt lítið af næringarefnum nærri losunarstöðum. Lagskipting og hátt morstig nærri losunarstöðum takmarkar ljósmagn og endurnýjun næringarefna, sem hefur neikvæð áhrif á plöntusvif sem og lífmassa og fjölda dýrasvifs. Í tilfelli jökla sem enda í sjó veldur rennsli undir jökli uppstreymi næringarríks djúpvatns, sem viðheldur mikilli plöntu- og dýrasvifs framleiðslu nálægt leysingavatns stróknum. Krabbaflær ríktu í dýrasvifs samfélaginu bæði hvað varðar magn (69,8%) og lífmassa (74,2%). Dýrasvifs samfélagið breytist eftir endilöngum firðinum, með ríkjandi rauðátutegundum í fjarðarmynninu. Aðrir þættir eins og dýptarmælingar, umskipti fjarðar-hafs, og hringrás á ströndum, leika hins vegar einnig mikilvægt hlutverk í vistkerfi fjarða. Þessar niðurstöður auka skilning okkar á áhrifum leysingavatns á fjarðavistkerfi og eru mikilvæg fyrir þróun árangursríkra náttúruverndaráætlana fyrir fisk- og fuglategundir í tengslum við loftslagsbreytingar.