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Visualisierung von Produktivitätszonen basierend auf einem Stickstoffmassenbilanzmodell in Narragansett Bay, Rhode Island

Published: July 14, 2023 doi: 10.3791/65728
Automatic Translation
1, 1, 2, 3, 4, 3,4
1School of Earth, Environmental and Marine Sciences, University of Texas - Rio Grande Valley, 2Graduate School of Oceanography, University of Rhode Island, 3Rhode Island School of Design, 4Department of Art, University of New Mexico

Summary

Hier wollen wir die Zonierung der biologischen Produktivität in Narragansett Bay, Rhode Island, basierend auf dem Stickstoffmassenbilanzmodell visualisieren. Die Ergebnisse werden das Nährstoffmanagement in den Küstenregionen beeinflussen, um Hypoxie und Eutrophierung zu reduzieren.

Abstract

Die Primärproduktivität in den Küstenregionen, die mit Eutrophierung und Hypoxie verbunden ist, liefert ein kritisches Verständnis der Ökosystemfunktion. Obwohl die Primärproduktivität weitgehend von den Nährstoffeinträgen in den Flüssen abhängt, ist die Abschätzung des Ausmaßes der Nährstoffeinflüsse in den Küstenregionen eine Herausforderung. Ein Stickstoffmassenbilanzmodell ist ein praktisches Werkzeug zur Bewertung der Produktivität der Küstenozeane, um biologische Mechanismen über Datenbeobachtungen hinaus zu verstehen. Diese Studie visualisiert die biologischen Produktionszonen in Narragansett Bay, Rhode Island, USA, in denen Hypoxie häufig auftritt, indem sie ein Stickstoffmassenbilanzmodell anwendet. Die Bucht ist in drei Zonen unterteilt - braune, grüne und blaue Zonen - basierend auf der Primärproduktivität, die durch die Ergebnisse des Massenbilanzmodells definiert werden. Braune, grüne und blaue Zonen repräsentieren einen hohen physikalischen Prozess, einen hohen biologischen Prozess und eine niedrige biologische Prozesszone, abhängig von Flussströmung, Nährstoffkonzentrationen und Mischungsraten. Die Ergebnisse dieser Studie können das Nährstoffmanagement im Küstenozean als Reaktion auf Hypoxie und Eutrophierung besser informieren.

Introduction

Die Primärproduktivität, die Produktion organischer Verbindungen durch Phytoplankton, treibt die Nahrungsnetze des Ökosystems an und ist wichtig für das Verständnis der Funktion des Systems als Reaktion auf Umweltveränderungen 1,2. Die Primärproduktivität von Ästuaren ist auch eng mit der Eutrophierung verbunden, die als übermäßige Nährstoffe im Ökosystemdefiniert ist 1, die in den Küstenregionen mehrere schädliche Folgen haben, wie z. B. ein übermäßiges Wachstum von Phytoplankton, das zu großen Algenblüten und anschließender Hypoxie führt 3,4. Wichtig ist, dass die Primärproduktivität in Ästuaren stark von der Nährstoffbelastung der Flüsse abhängt, insbesondere von den Stickstoffkonzentrationen, die in den meisten gemäßigten Meeresökosystemen der typische limitierende Nährstoff sind 5,6. Eine Abschätzung des Ausmaßes der Stickstoffbelastungen in Küstengebieten in Flüssen bleibt jedoch eine Herausforderung.

Um die Primärproduktivität des Ästuars abzuschätzen, ist ein Stickstoff (N)-Massenbilanzmodell ein nützliches Werkzeug zur Berechnung von Stickstoffflüssen2. Das N-Massenbilanzmodell bietet auch ein Verständnis biologischer Mechanismen über Datenbeobachtungen hinaus und enthüllt Informationen an den Rändern verschiedener primärer Produktivitätszonen7. Drei verschiedene Zonen8, definiert als braune, grüne und blaue Zonen, sind besonders nützlich, um die Auswirkungen der Nährstoffbelastung in hypoxischen Regionen vorherzusagen. Die braune Zone, definiert als die nächstgelegene Region einer Flussmündung, steht für einen hohen physikalischen Prozess, die grüne Zone für eine hohe biologische Produktivität und die blaue Zone für einen niedrigen biologischen Prozess. Die Grenze jeder Zone hängt von der Flussströmung, den Nährstoffkonzentrationen und den Mischungsratenab 8.

Die Narragansett Bay (NB) ist ein küstennahes, gemäßigtes Ästuar in Rhode Island, USA, das wirtschaftliche und ökologische Dienstleistungen und Güter unterstützt 9,10,11, in dem Hypoxie immer wieder auftritt. Diese hypoxischen Ereignisse, definiert als die Periode mit niedrigem gelösten Sauerstoff (d. h. weniger als 2-3 mg Sauerstoff pro Liter), sind besonders im Juli und August weit verbreitet und werden in diesen Monaten stark von der Stickstoffbelastung in Flüssen beeinflusst12. Angesichts eines Anstiegs der Primärproduktion und Hypoxie aufgrund anthropogener Emissionen von Nährstoffen13 ist das Verständnis der Stickstoffeinträge in NB entscheidend für die Bewältigung und Bewältigung von Küstenproblemen wie Eutrophierung und Hypoxie. Daher wird in dieser Studie die Rate der Primärproduktion in NB aus dem N-Massenbilanzmodell unter Verwendung historisch beobachteter Nährstoffdaten, insbesondere gelöster anorganischer Stickstoff (DIN), berechnet. Basierend auf den Ergebnissen des N-Massenbilanzmodells durch Umrechnung in Kohlenstoffeinheiten unter Verwendung des Redfield-Verhältnisses wurden drei verschiedene primäre Produktivitätszonen identifiziert, um das Ausmaß des Stickstoffeinflusses aus dem Fluss in NB zu visualisieren. Das Modell wurde dann in eine 3D-Darstellung umgewandelt, um die verschiedenen Zonen besser zu visualisieren. Die aus dieser Studie hergestellten Produkte können das Nährstoffmanagement bei NB als Reaktion auf Hypoxie und Eutrophierung besser informieren. Darüber hinaus sind die Ergebnisse dieser Studie auf andere Küstenregionen anwendbar, um die Auswirkungen des Flusstransports auf Nährstoffe und Primärproduktivität zu visualisieren.

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Protocol

1. Anwendung des N-Massenbilanzmodells

  1. Laden Sie die Daten zu gelöstem anorganischem Stickstoff (DIN) der US-Umweltschutzbehörde (USEPA) für 166 Stationen in der Narragansett Bay von 1990 bis 2015 herunter.
    HINWEIS: In dieser Studie wurde die Summe der Ammoniumkonzentrationen (NH4+), Nitrit (NO2-) und Nitrat (NO3-) als DIN-Konzentration betrachtet.
  2. Teilen Sie die Narragansett Bay in fünfzehn Kästchen entlang ihrer Achse, die gegenüber der vorherigen Studie14 modifiziert wurden, indem Sie Adobe Illustrator verwendeten, um die Bucht in der Karte zu unterteilen (Abbildung 1).
  3. Wenden Sie das N-Massenbilanzmodell an, um die mittlere DIN-Konzentration an jedem Kasten zu berechnen.
    HINWEIS: In dieser Studie wurde das N-Massenbilanzmodell, bestehend aus DIN-Eingangs- und Ausgangstermen, gegenüber früheren Studien 2,15 modifiziert und als Gleichung 1 auf jede Box (1-15) der Narragansett Bay angewendet.
    Equation 7Gl. (1)
    Tabelle 1 zeigt die Definitionen der einzelnen Begriffe und Einheiten, die in diesem Modell der Narragansett Bay verwendet werden. Das Modell berechnet die mittlere DIN-Konzentration, indem es die Differenz in jeder Box von Narragansett Bay bestimmt, die die Netto-DIN-Entfernung durch biologische Produktion darstellt. Detaillierte Informationen zum N-Massenbilanzmodell finden Sie in den vorangegangenen Studien 2,15. Die detaillierten Werte, die im Modell dieser Studie verwendet wurden, wurden aus den vorherigen Studienabgeleitet 14.
  4. Berechnen Sie die potenzielle Primärproduktionsrate (PPP) basierend auf den Ergebnissen des N-Massenbilanzmodells, indem Sie den Netto-DIN-Abtrag in Kohlenstoffeinheiten unter Verwendung des Redfield-Verhältnisses (C: N = 106: 16, molares Verhältnis) in einer Tabellenkalkulationsdatei umrechnen.

2. Visualisierung von drei Zonen auf der Karte der Narragansett Bay

  1. Zeichnen Sie die identifizierten drei Zonen in der Karte der Narragansett Bay als Konturdiagramm mit der Ocean Data View-Software.
    1. Speichern Sie die KKP-Ratendaten jeder Box als Textdatei (.txt) aus der Tabellenkalkulationsdatei.
      HINWEIS: Die .txt Datei enthält auch die Position der einzelnen Feldnummern als Breiten- und Längengrad. Setzen Sie den Längengrad als negativen Wert. Die KKP-Ratendaten sind als KKP [gC·m-2·day-1] gekennzeichnet.
    2. Laden Sie die PPP-Ratendaten in die Ocean Data View-Software.
      1. Gehen Sie zum Öffnen im Menü Datei .
      2. Klicken Sie im Fenster Metadatenvariablenzuordnung auf Variablenfeld verknüpfen, Breitengrad, Längengrad mit Station, Breitengrad [degrees_north] und Längengrad [degrees_east] und klicken Sie dann auf die Schaltfläche OK.
      3. Klicken Sie im Fenster Importieren auf die Schaltfläche OK.
    3. Zeichnen Sie das Konturdiagramm, um die KKP-Bereiche in der Karte von Narragansett Bay anzuzeigen.
      1. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Karte, klicken Sie auf Zoom, ziehen Sie das rote Feld, um in den Datenbereich der Karte zu zoomen, und klicken Sie dann auf Enter.
      2. Klicken Sie auf das Fenster 1 SCATTER der Layoutvorlagen im Menü Ansicht .
      3. Klicken Sie mit der rechten Maustaste in das Bedienfeld "Beispiel " und wählen Sie "Abgeleitete Variablen".
      4. Klicken Sie auf die Schaltfläche Hinzufügen , nachdem Sie Latitude unter Metadaten aus der Liste des Auswahlbereichs ausgewählt haben. Machen Sie dasselbe für Longitude und klicken Sie dann auf die Schaltfläche OK .
      5. Wählen Sie drvd: Längengrad [degrees_East] als X-Variable, indem Sie mit der rechten Maustaste auf das Streufenster klicken.
      6. Wählen Sie drvd: Breitengrad [degrees_North] als Y-Variable aus, indem Sie mit der rechten Maustaste auf das Streufenster klicken.
      7. Wählen Sie PPP [gC·m-2·day -1] als Z-Variable aus, indem Sie mit der rechten Maustaste auf das Streufenster klicken.
      8. Wählen Sie Eigenschaften , indem Sie mit der rechten Maustaste auf das Streufenster klicken, und gehen Sie zur Option Anzeigestil .
        1. Wählen Sie das Feld Raster aus .
        2. Gehen Sie zur Option Konturen und klicken Sie auf die Schaltfläche <<, damit die Werte 0, 0,1 und 2 nur in den bereits definierten Bereichen auf der linken Seite verbleiben.
        3. Klicken Sie auf die Schaltfläche OK .
  2. Definieren Sie basierend auf dem Konturdiagramm der Ocean Data View Software den Rand der braunen, grünen und blauen Zonen in der Narraganset Bay und visualisieren Sie die Zonen mit Adobe Illustrator, um drei Zonen in der Karte darzustellen.
    HINWEIS: Nach der vorherigen Studie15 lag die KKP-Rate der braunen Zone über 2 gC·m-2·Tag-1, die grüne Zone zwischen 0,1-2 gC·m-2·Tag-1 und die blaue Zone unter 0,1 gC·m-2·Tag-1.

3. Umwandlung des Konturdiagramms von drei Zonen in den dreidimensionalen (3D) Rahmen mit LED-Licht

  1. Ätzen Sie drei Acrylplatten als 5,5 '' x 8 '' mit einem Laserschneider, um die Grenze jeder Zone zu zeigen.
  2. Stapeln Sie drei Acrylplatten in einem beleuchteten Rahmen. Überlappen Sie jede Acrylplatte, die die blauen, grünen und braunen Zonen zeigt. Platzieren Sie ein Feld mit grünen Zonen über dem blauen Zonenfeld und ein braunes Zonenfeld darüber.
  3. Ätzen Sie für das zweite physische Modell vier Acrylplatten als 5,5 '' x 8 Zoll mit einem Laserschneider, wobei die UV-gedruckten drei Zonengrenzen und eine Platte die gesamte Narragansett Bay darstellen (gemäß den Schritten 3.1-3.2).
  4. Ändern Sie die Farbe jeder Zone in Braun, Grün und Blau, indem Sie die LEDs am unteren Rand des Rahmens verwenden.

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Representative Results

Drei theoretische Zonen der Narragansett Bay basierend auf dem N-Massenbilanzmodell
Die drei theoretischen Zonen in der Narragansett Bay (NB) wurden auf der Grundlage der Ergebnisse des N-Massenbilanzmodells definiert, in dem die DIN-Daten auf fünfzehn Schachteln NB angewendet wurden und dann die mittlere DIN in jeder Schachtel in die KKP-Raten für die Sommerperiode umgerechnet wurde. Wie in Abbildung 2 dargestellt, wurden auf der Grundlage der mittleren KKP-Raten im Sommer (Juni bis September) jeder Box drei (braune, grüne und blaue) Zonen in NB identifiziert, die den Kriterien der KKP-Raten jeder Zone aus der vorherigen Studie15 folgten. Während der Sommerperiode wurden die Boxen 1, 2, 5, 6, 7 und 10, die sich meist in der Nähe der Flussmündung befanden, als braune Zonen mit hohen PPP-Raten von mehr als 2 gC·m-2·day-1 definiert, was darauf hindeutet, dass es einen starken physikalischen und biologischen Prozess mit hoher Trübung und Lichtbegrenzung gab. Die Boxen 3, 4, 8, 9 und 11 wurden als grüne Zonen mit PSM-Werten von 0,1-2 gC·m-2·day-1 klassifiziert, in denen ein starker biologischer Prozess stattfand, der eine Nährstofflimitierung und eine hohe Primärproduktion zeigte. Aufgrund der hohen Trübung in der braunen Zone war die Lichtdurchlässigkeit begrenzt, was einen signifikanten Unterschied zur grünen Zone darstellte. Im Gegensatz dazu wurden in den Feldern 12, 13, 14 und 15 blaue Zonen mit niedrigen KKP-Raten von weniger als 0,1 gC·m-2·day-1 identifiziert, die am weitesten vor der Küste lagen, was eine geringe biologische Produktivität darstellt.

Visualisierung von drei Zonen der Narragansett Bay unter Verwendung physischer Frameworks
Um die Grenzen von drei theoretischen Zonen in NB visuell umzusetzen, wurde eine 3D-Darstellung erstellt, in der geschichtete Acrylplatten verwendet und geätzt wurden, wodurch zwei physikalische Rahmen geschaffen wurden, wie in Abschnitt 3 beschrieben. Wie in Abbildung 3 gezeigt, wurden drei Acrylplatten mit den LED-Leuchten an der Unterseite des Rahmens verwendet, die geändert werden können, um eine bessere Darstellung der Eigenschaften jeder Begrenzung zu zeigen. Darüber hinaus wurden Punktmatrixmuster mit unterschiedlichem Grad geätzt, um die Menge der Sedimenttrübung in jeder Zone darzustellen. Abbildung 4 zeigt das zweite physikalische Gerüst mit vier Acrylplatten, die drei Grenzen jeder Zone enthalten, UV-gedruckt und eine Schicht geätzt, um das gesamte NB zu zeigen. Die Bilder des Entwicklungsstadiums des zweiten Rahmenwerks sind in Abbildung 4A dargestellt, wobei drei Blätter jede Zone darstellen und ein zusätzliches Blatt die gesamten drei Zonen zeigt. In Abbildung 4B wurde das zweite physikalische Gerüst von den LED-Leuchten beleuchtet und zeigte die Überlappungen der Grenzen für jede Zone.

Figure 1
Abbildung 1: Karte der Narragansett Bay. Die nummerierten Segmente zeigen die 15 Kästchen entlang der Achse, die gegenüber einer früheren Studie14 modifiziert wurde. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Figure 2
Abbildung 2: Ausdehnung der drei theoretischen Zonen in der Narragansett Bay. Die Zonen wurden auf der Grundlage der Ergebnisse des N-Massenbilanzmodells definiert. Jede Zone wird durch die mittleren Raten der potenziellen Primärproduktion (KKP) im Sommer (Juni bis September) unterteilt, die in die Ergebnisse des N-Massenbilanzmodells umgerechnet werden, die aus der vorherigen Studie15 definiert wurden. Die mittlere Sommer-KKP-Rate der braunen Zonen liegt über 2 gC·m-2·day-1, die grünen Zonen zwischen 0,1-2 gC·m-2·day-1 und die blauen Zonen unter 0,1 gC·m-2·day-1. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Figure 3
Abbildung 3: Das erste physische Gerüst der drei Zonen in der Narragansett Bay. Das physikalische Gerüst verwendet drei Acrylplatten und Punktmatrixmuster, um die Menge der Sedimenttrübung in jeder Zone darzustellen. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Figure 4
Abbildung 4: Das zweite physikalische Gerüst von drei theoretischen Zonen in der Narragansett Bay. (A) Die schematischen Bilder der gesamten drei Zonen in der Bucht für den UV-Druck und das Stapeln des zweiten physikalischen Gerüsts. (B) Der Rahmen, der mit vier Acrylplatten erstellt wurde, um Überlappungen der Zonengrenzen zu zeigen. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Einheit Definitionen
Equation 1 DIN-Fluss aus jedem Flussabfluss
Equation 2 Diffusiver Fluss aus atmosphärischer Ablagerung
Equation 3 Benthischer Fluss aus den Bodensedimenten
Equation 4 Denitrifikation in der Wassersäule
Equation 5 Ein Advektionsterm, der aus der Stromgeschwindigkeit berechnet wird
Equation 6 Entfernung durch biologische Produktion

Tabelle 1: Definitionen der einzelnen Begriffe im N-Massenbilanzmodell. Die im Modell verwendeten Detailwerte wurden aus früheren Studienabgeleitet 14,16,17.

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Discussion

Diese Studie schätzte das Ausmaß der Nährstoffeinflüsse von Flusseinträgen in der Narraganset Bay (NB) auf der Grundlage des N-Massenbilanzmodells ab, indem die drei theoretischen Zonen definiert wurden. Historisch gesehen traten in der Nähe des Providence River, der Westseite der Greenwich Bay und der Mount Hope Bay während der Sommerperiode hypoxische Zonen auf18, die in dieser Studie als braune Zonen definiert wurden. Darüber hinaus ist die Zonierung von NB vergleichbar mit den Ergebnissen einer früheren Studie19, die die Nährstoffkonzentration und die Primärproduktion in NB untersuchte. Beide unterstreichen die Bedeutung von Bemühungen zur Nährstoffreduzierung. Darüber hinaus ähnelten die Grenzen jeder Zone in dieser Studie den Ergebnissen einer früheren Studie19, was darauf hindeutet, dass die Hypoxie in der oberen Bucht von NB durch die Advektion von organischem Material aus dem Providence River kontrolliert werden kann, was zu einer erhöhten Atmung mit hoher Produktivität über 2,6 gC·m-2·day-1 führt. Diese Ergebnisse in der oberen Bucht von NB wurden in dieser Studie durch die braune Zone repräsentiert. Darüber hinaus nahm die Produktivität in Richtung Ozean weiter ab, was durch die grüne und blaue Zone angezeigt wird.

Im Gegensatz dazu wurde während der Sommersaison die Mt. Hope Bay (Kasten 10) in dieser Studie als braune Zone definiert, die eine höhere Primärproduktivität über 2 gC·m-2·day-1 im Vergleich zur vorherigen Studie19 zeigte. Diese erhöhte Produktivität deutet darauf hin, dass andere Nährstoffeintragsquellen zusätzlich zum Stickstoffeintrag in Flüssen diese Region beeinflussen könnten und als ein weiterer DIN-Eingangsterm in N-Massenbilanzmodellen betrachtet werden sollten. Es wird erwartet, dass die Zonierung in dieser Studie zu besseren Managementbemühungen für Nährstoffe in NB führen wird, die darauf abzielen, den Stickstoffeintrag in Flüsse sowie die atmosphärische Stickstoffablagerung zu reduzieren, was in anderen Mündungssystemen, einschließlich der Chesapeake Bay 2,20, hervorgehoben wurde. Oviatt et al. (2002) fanden heraus, dass die Mischungsrate und die Lichtdurchdringung PPP21 beeinflussen, aber zukünftige Arbeiten sind erforderlich, um diese Faktoren, die auf hohe PPP in den braunen Zonen zurückzuführen sind, besser zu quantifizieren.

Schließlich wird durch die Darstellung der drei theoretischen Zonen von NB als zwei physikalische Rahmen ein verbessertes Verständnis des Ausmaßes von Fluss- oder anderen Nährstoffeinträgen in das Küstengebiet visuell erreicht. Während Rahmenwerke feste Grenzen für jede Zone haben können, wird in unserem Rahmen zusätzlich Flexibilität gezeigt, um zu informieren, dass sich die drei theoretischen Zonen von Monat zu Monat je nach Nährstoffkonzentrationen des Süßwassers, der Mischungsrate und der Flussströmung ändern können, wie aus den früheren Anwendungen des N-Massenbilanzmodells 2,15 hervorgeht. Beispielsweise wurden mehrere Felder in Abbildung 3 und Abbildung 4 als gemischte Zonen dargestellt, da sie während der Sommerperioden auf der Grundlage der Ergebnisse des N-Massenbilanzmodells monatlich als verschiedene Zonen kategorisiert wurden. Die Rahmenwerke zeigen die Wirkung von Flussnährstoffen in NB, indem sie eine integrierte Visualisierung wissenschaftlicher biogeochemischer Daten durch eine Kunstform bieten, die für das Nährstoffmanagement im Küstengebiet und für die wissenschaftliche Kommunikation nützlich ist.

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Disclosures

Die Autoren haben keine Interessenkonflikte anzugeben.

Acknowledgments

Diese Studie wurde von der National Science Foundation (OIA-1655221, OCE-1655686) und dem Rhode Island Sea Grant (NA22-OAR4170123, RISG22-R/2223-95-5-U) unterstützt. Wir möchten uns auch bei der Rhode Island School of Design für die Entwicklung des Vis-A-Thon-Projekts und dieser Visualisierung bedanken.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Adobe Illustrator  Adobe version 27.6.1 https://www.adobe.com/products/illustrator.html
Ampersand Gessobord Uncradled 1/8" Profile 8" x 8" Risdstore 70731053088 https://www.risdstore.com/ampersand-gessobord-8x8-flat-1-8-profile.html
Ocean Data View software https://odv.awi.de/en/software/download/
W-Series (Wide) Flexible LED Strip Light - Ultra Bright (18 LEDs/foot) aspectLED SKU AL-SL-W-U https://www.aspectled.com/products/w-wide-5050-ultra-bright?gclid=CjwKCAjwm4ukBhAuEiwA0z
QxkyqisRPqBcHvXEW8KcJE-bK0d2cvGtqlOxXWJI_
E2rd6DzttPR0FLRoCgfkQAvD_BwE

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References

  1. Nixon, S. W. Coastal marine eutrophication: A definition, social causes, and future concerns. Ophelia. 41, 199-219 (1995).
  2. Kim, J. S., Brush, M. J., Song, B., Anderson, I. C. Reconstructing primary production in a changing estuary: A mass balance modeling approach. Limnology and Oceanography. 66 (6), 2535-2546 (2021).
  3. Kemp, W. M., et al. Eutrophication of Chesapeake Bay: historical trends and ecological interactions. Marine Ecology Progress Series. 303, 1-29 (2005).
  4. Brush, M. J., et al. American Geophysical Union. Coastal Ecosystems in Transition: A Comparative Analysis of the Northern Adriatic and Chesapeake Bay. Malone, T. C., Malej, A., Faganeli, F. Chapter 5, John Wiley & Sons, Hoboken, NJ. (2021).
  5. Howarth, R. W., Marino, R. Nitrogen as the limiting nutrient for eutrophication in coastal marine ecosystems: Evolving views over three decades. Limnology and Oceanography. 51 (1 part 2), 364-376 (2006).
  6. Paerl, H. W. Controlling eutrophication along the freshwater-marine continuum: Dual nutrient (N and P) reductions are essential. Estuaries and Coasts. 32, 593-601 (2009).
  7. Kim, J. S., Chapman, P., Rowe, G., DiMarco, S. F. Categorizing zonal productivity on the continental shelf with nutrient-salinity ratios. Journal of Marine Systems. 206, 103336 (2020).
  8. Rowe, G. T., Chapman, P. Continental shelf hypoxia: Some nagging questions. Gulf of Mexico Science. 20 (2), 153-160 (2002).
  9. Nixon, S. W. Eutrophication and the macroscope. Hydrobiologia. 629, 5-19 (2009).
  10. Barbier, E. B., et al. The value of estuarine and coastal ecosystem services. Ecological Monographs. 81 (2), 169-193 (2011).
  11. Cloern, J. E., Foster, S. Q., Kleckner, A. E. Phytoplankton primary production in the world's estuarinecoastal ecosystem. Biogeosciences. 11 (9), 2477-2501 (2014).
  12. Codiga, D. L., Stoffel, H. E., Oviatt, C. A., Schmidt, C. E. Managed nitrogen load decrease reduces chlorophyll and hypoxia in warming temperate urban estuary. Frontiers in Marine Science. 9, 930347 (2022).
  13. Sigman, D. M., Hain, M. P. The biological productivity of the ocean. Nature Education Knowledge. 3 (10), 21 (2012).
  14. Kremer, J. N., et al. Simulating property exchange in estuarine ecosystem models at ecologically appropriate scales. Ecological Modelling. 221 (7), 1080-1088 (2010).
  15. Kim, J. S., Chapman, P., Rowe, G., DiMarco, S. F., Thornton, D. C. O. Implications of different nitrogen input sources for potential production and carbon flux estimates in the coastal Gulf of Mexico (GOM) and Korean Peninsula coastal waters. Ocean Science. 16, 45-63 (2020).
  16. Lake, S. J., Brush, M. J. The contribution of microphytobenthos to total productivity in upper Narragansett Bay, Rhode Island. Estuarine, Coastal and Shelf Science. 95 (2-3), 289-297 (2011).
  17. Brush, M. J., Nixon, S. W. Modeling the role of macroalgae in a shallow sub-estuary of Narragansett Bay, RI (USA). Ecological Modelling. 221 (7), 1065-1079 (2010).
  18. Deacutis, C. F., Murray, D., Prell, W., Saarman, E., Korhun, L. Hypoxia in the upper half of Narragansett Bay, RI, during August 2001 and 2002. Northeastern Naturalist. 13 (Special Issue 4), 173-198 (2006).
  19. Oviatt, C., et al. Managed nutrient reduction impacts on nutrient concentrations, water clarity, primary production, and hypoxia in a north temperate estuary. Estuarine, Coastal and Shelf Science. 199, 25-34 (2017).
  20. Boesch, D. F. Barriers and bridges in abating coastal eutrophication. Frontiers in Marine Science. 6, 123 (2019).
  21. Oviatt, C. A., Keller, A. A., Reed, L. Annual primary production in Narragansett Bay with no bay-wide winter-spring phytoplankton bloom. Estuarine, Coastal and Shelf Science. 54, 1013-1026 (2002).

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Kim, J., Hwangbo, M., Thibodeau, P. S., Rhodes, G., Hogarth, E., Copeland, S. Visualization of Productivity Zones Based on Nitrogen Mass Balance Model in Narragansett Bay, Rhode Island. J. Vis. Exp. (197), e65728, doi:10.3791/65728 (2023).

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