Wie sich die Flüsse der Welt verändern

Die Funktionsweise von Flüssen wird maßgeblich davon beeinflusst, wie viel Sediment sie transportieren und wo es abgelagert wird. Flusssedimente – hauptsächlich Sand, Schlick und Ton – spielen eine entscheidende ökologische Rolle, da sie Organismen flussabwärts und in Flussmündungen Lebensraum bieten. Es ist auch wichtig für das menschliche Leben, da es die landwirtschaftlich genutzten Böden in Überschwemmungsgebieten wieder mit Nährstoffen versorgt und den durch den Klimawandel verursachten Anstieg des Meeresspiegels abfedert, indem es Sand in Deltas und Küsten liefert. Diese Funktionen sind jedoch bedroht: Laut einer neuen Dartmouth-Studie, die in veröffentlicht wurde, hat der Mensch in den letzten 40 Jahren beispiellose, folgenreiche Veränderungen im Sedimenttransport von Flüssen verursacht Wissenschaft.

Unter Verwendung von Satellitenbildern von NASA Landsat und digitalen Archiven hydrologischer Daten untersuchten die Dartmouth-Forscher von 1984 bis 2020, wie viel Sediment von 414 der größten Flüsse der Welt in die Ozeane transportiert wird.

„Unsere Ergebnisse erzählen eine Geschichte von zwei Hemisphären. Der Norden hat in den letzten 40 Jahren einen starken Rückgang des Flusssedimenttransports erlebt, während der Süden im gleichen Zeitraum große Zunahmen verzeichnet hat“, sagt Hauptautor Evan Dethier, Postdoktorand in Dartmouth . „Menschen waren in der Lage, die größten Flüsse der Welt mit Geschwindigkeiten zu verändern, die in den jüngsten geologischen Aufzeichnungen beispiellos sind.

„Die Menge an Sedimentflüssen wird im Allgemeinen von natürlichen Prozessen in Wassereinzugsgebieten bestimmt, z. B. wie viel Regen fällt oder ob es Erdrutsche oder Vegetation gibt. Wir stellen fest, dass direkte menschliche Aktivitäten diese natürlichen Prozesse überwältigen und sogar die Auswirkungen des Klimawandels aufwiegen .“

Die Ergebnisse zeigen, dass der massive Dammbau im 20. Jahrhundert im globalen hydrologischen Norden – Nordamerika, Europa/Eurasien und Asien – die weltweite Zufuhr von Schwebsedimenten aus Flüssen in die Ozeane um 49 % im Vergleich zu den Bedingungen vor dem Damm reduziert hat. Diese globale Reduzierung ist trotz erheblicher Zunahme der Sedimentzufuhr aus dem globalen hydrologischen Süden – Südamerika, Afrika und Ozeanien – aufgetreten. Dort hat der Sedimenttransport auf 36 % der Flüsse in der Region aufgrund starker Landnutzungsänderungen zugenommen.

Die Veränderungen des Sedimenttransports im Süden wurden hauptsächlich durch intensive Landnutzungsänderungen verursacht, von denen die meisten mit Entwaldung verbunden sind. Bemerkenswerte Beispiele sind die Protokollierung in Malaysia; alluvialer Goldbergbau in Südamerika und Subsahara-Afrika; Sandabbau in Bangladesch und Indien; und Palmölplantagen in weiten Teilen Ozeaniens. (In früheren Recherchenfand Dethier heraus, dass der handwerkliche Goldabbau in Peru mit einem Anstieg der Schwebstoffwerte verbunden ist).

Im Norden war der Bau von Staudämmen in den letzten Jahrhunderten der dominierende Faktor für die Veränderung von Flüssen.

„Eine der Motivationen für diese Forschung war die weltweite Expansion des Baus großer Staudämme“, sagt Co-Autor Francis Magilligan, Professor für Geographie und Frank J. Reagan ’09 Chair of Policy Studies in Dartmouth, der Dämme und Staudämme studiert Entfernung. „Allein in den USA sind mehr als 90.000 Dämme im National Inventory of Dams aufgeführt.“ Magilligan sagt: „Eine Möglichkeit, darüber nachzudenken, ist, dass wir als Nation seit der Unterzeichnung der Unabhängigkeitserklärung im Durchschnitt einen Damm pro Tag gebaut haben.“

Flüsse sind aufgrund der Sedimente, die sie transportieren, für die Schaffung von Überschwemmungsgebieten, Sandbänken, Flussmündungen und Deltas verantwortlich. Sobald jedoch ein Damm installiert ist, wird diese Sedimentzufuhr einschließlich ihrer Nährstoffe häufig unterbrochen.

In den USA und anderen Ländern der nördlichen Hemisphäre sind jedoch viele Dämme älter als ein halbes Jahrhundert, und im 21. Jahrhundert werden weniger Dämme gebaut. Infolgedessen sind die jüngsten Rückgänge beim Sedimenttransport relativ gering. Der Bau von Staudämmen in Eurasien und Asien in den letzten 30 Jahren, insbesondere in China, hat zu einer anhaltenden Verringerung des globalen Sedimenttransports geführt.

„Für tief liegende Länder (Länder, die auf, nahe oder unter dem Meeresspiegel leben) in Deltaregionen konnte die Sedimentzufuhr aus Flüssen in der Vergangenheit dazu beitragen, die Auswirkungen des Anstiegs des Meeresspiegels durch den Klimawandel auszugleichen“, sagt Magilligan , „aber jetzt haben Sie die doppelten Treiber von sinkenden Sedimenten aus dem Dammbau und steigenden Meeresspiegeln.“ Er sagt: „Dies ist besonders besorgniserregend für dicht besiedelte Orte wie Vietnam, wo die Sedimentzufuhr durch Staudämme entlang des Mekong-Flusses erheblich reduziert wurde.“

Die Ergebnisse im Norden sind bemerkenswert und könnten zukünftige Veränderungen für den Süden vorhersagen, da die Studie berichtet, dass mehr als 300 Staudämme für große Flüsse in Südamerika und Ozeanien geplant sind. Der Amazonas trägt mehr Sediment als jeder andere Fluss der Welt und ist ein Hauptziel für diese Staudämme.

„Flüsse sind ziemlich empfindliche Indikatoren dafür, was wir der Erdoberfläche antun – sie sind so etwas wie ein Thermometer für Landnutzungsänderungen“, sagt Co-Autor Carl Renshaw, der Evans Family Distinguished Professor of Earth Sciences in Dartmouth. „Doch für Flüsse in der nördlichen Hemisphäre blockieren Dämme jetzt dieses Signal für Sedimente, die in den Ozean gelangen.“

Renshaw sagt: „Es ist allgemein bekannt, dass es in den USA eine Bodenverlustkrise gibt, aber wir sehen es einfach nicht in den Sedimentexportaufzeichnungen, weil alles hinter diesen Dämmen stecken bleibt, während wir das Signal für Flüsse in der Welt sehen können Süden.“

Dethier sagt: „In vielen Fällen auf der ganzen Welt haben wir unsere Umwelt um Flüsse und ihre Funktionsweise herum gebaut, um sie in Landwirtschaft, Industrie, Freizeit und Tourismus und Transport zu nutzen, aber wenn menschliche Aktivitäten plötzlich die Funktionsweise von Flüssen stören, Es kann schwierig werden, sich in Echtzeit an solche Auswirkungen anzupassen.“

Wie Dämme Sedimente zurückhalten und wie die Landnutzung die stromabwärts gelegene Erosion erhöht, sind Prinzipien, von denen die Forscher hoffen, dass sie dazu beitragen können, künftige Planungsentscheidungen sowie Landnutzungs- und Umweltmanagementrichtlinien in Ufer- und Küstengebieten zu informieren.