Hvordan verdens floder ændrer sig

Den måde, floder fungerer på, er væsentligt påvirket af, hvor meget sediment de transporterer, og hvor det bliver aflejret. Flodsediment - for det meste sand, silt og ler - spiller en kritisk økologisk rolle, da det giver levesteder for organismer nedstrøms og i flodmundinger. Det er også vigtigt for menneskers liv, at genforsyne næringsstoffer til oversvømmelser af landbrugsjorde og dæmpe havniveaustigninger forårsaget af klimaændringer ved at levere sand til deltaer og kystlinjer. Imidlertid er disse funktioner truet:I de sidste 40 år har mennesker forårsaget hidtil usete konsekvensændringer i flodsedimenttransporten, ifølge en ny Dartmouth-undersøgelse offentliggjort i Science .

Ved hjælp af satellitbilleder fra NASA Landsat og digitale arkiver af hydrologiske data undersøgte Dartmouth-forskere ændringer i, hvor meget sediment der transporteres til havene af 414 af verdens største floder fra 1984 til 2020.

"Vores resultater fortæller en fortælling om to halvkugler. Den nordlige del har oplevet store reduktioner i flodsedimenttransport i løbet af de sidste 40 år, mens den sydlige del har oplevet store stigninger i samme periode," siger hovedforfatter Evan Dethier, en postdoktor ved Dartmouth . "Mennesker har været i stand til at ændre verdens største floder med hastigheder, der er hidtil uset i den seneste geologiske rekord.

"Mængden af ​​sedimentfloder, der bærer, er generelt dikteret af naturlige processer i vandskel, som hvor meget regn der er, eller om der er jordskred eller vegetation. Vi finder ud af, at direkte menneskelige aktiviteter overvælder disse naturlige processer, og endda opvejer virkningerne af klimaændringer. ."

Resultaterne viser, at massiv dæmning fra det 20. århundrede i det globale hydrologiske nord - Nordamerika, Europa/Eurasien og Asien - har reduceret den globale levering af flodsuspenderet sediment til havene med 49% i forhold til forholdene før dæmningen. Denne globale reduktion er sket på trods af store stigninger i sedimentlevering fra det globale hydrologiske syd-Sydamerika, Afrika og Oceanien. Der er sedimenttransporten steget på 36 % af dens floder i regionen på grund af store ændringer i arealanvendelsen.

Ændringerne i sedimenttransporten i syd er primært drevet af intensive ændringer i arealanvendelsen, hvoraf de fleste er forbundet med skovrydning. Bemærkelsesværdige eksempler omfatter logning i Malaysia; alluvial guldminedrift i Sydamerika og Afrika syd for Sahara; sandminedrift i Bangladesh og Indien; og palmeolieplantager over store dele af Oceanien. (I tidligere forskning fandt Dethier ud af, at håndværksmæssig guldminedrift i Peru er forbundet med stigninger i niveauer af suspenderet sediment).

I den nordlige del har dæmningsbygning været den dominerende forandringsagent for floder i de sidste mange århundreder.

"En af motivationerne for denne forskning har været den globale udvidelse af at bygge store dæmninger," siger medforfatter Francis Magilligan, professor i geografi og Frank J. Reagan '09 Chair of Policy Studies ved Dartmouth, som studerer dæmninger og dæmninger fjernelse. "Alene i USA er der mere end 90.000 dæmninger opført i National Inventory of Dams." Magilligan siger:"En måde at tænke på dette er, at vi som nation i gennemsnit har bygget en dæmning om dagen siden underskrivelsen af ​​uafhængighedserklæringen."

Floder er ansvarlige for at skabe flodsletter, sandbanker, flodmundinger og deltaer på grund af det sediment, de transporterer. Men når først en dæmning er installeret, lukkes denne forsyning af sediment, inklusive næringsstoffer, ofte.

In the U.S. and other countries in the Northern Hemisphere, however, many dams are more than a half-century old, and fewer dams are being built in the 21st century. Recent declines in sediment transport are relatively minimal, as a result. Dam building in Eurasia and Asia in the past 30 years, especially in China, has driven ongoing reductions in global sediment transport.

"For low-lying countries (countries that live at, near or below sea level) in delta regions, sediment supply from rivers has, in the past, been able to help offset the effects of sea level rise from climate change," says Magilligan, "but now you've got the double drivers of declining sediment from dam construction and rising sea levels." He says, "This is particularly worrisome for densely populated places like Vietnam, where sediment supply has been reduced significantly by dam activity along the Mekong River."

The results in the north are striking and could foreshadow future changes to come for the south, as the study reports that there are more than 300 dams planned for large rivers in South America and Oceania. The Amazon River carries more sediment than any other river in the world and is a major target for these dams.

"Rivers are pretty sensitive indicators of what we're doing to the surface of the Earth—they are sort of like a thermometer for land use change," says co-author Carl Renshaw, the Evans Family Distinguished Professor of Earth Sciences at Dartmouth. "Yet, for rivers in the Northern Hemisphere, dams are now blocking that signal for sediment coming to the ocean."

Renshaw says, "It's well-established that there's a soil loss crisis in the U.S. but we just don't see it in the sediment export record because it's all getting stuck behind these dams, whereas we can see the signal for rivers in the global south."

Dethier says, "In many cases throughout the world, we have built our environment around rivers and the way that they operate, for use in agriculture, industry, recreation and tourism, and transportation, but when human activity suddenly disrupts the way rivers function, it may become difficult to adapt in real-time to such impacts."

How dams retain sediment and how land use is increasing downstream erosion are principles the researchers hope can be used to help inform planning decisions, and land use and environmental management policies in riparian and coastal zones in the future.