Hittegolven in Amerikaanse rivieren stijgen tot vier keer sneller dan luchthittegolven, analyse toont aan

Onderzoek toont aan dat rivieren in de VS vaker en intensiever hittegolven ervaren dan de lucht.

Een team onderzoekers onder leiding van de Pennsylvania State University heeft ontdekt dat rivieren in de Verenigde Staten hittegolven met een hogere frequentie en intensiteit ervaren dan de lucht. Dit kan ernstige gevolgen hebben voor het aquatische leven en de menselijke gemeenschap.

Analyse van gegevens van bijna 1.500 locaties in de aaneengeschakelde Verenigde Staten tussen 1980 en 2022 onthulde dat hittegolven in rivieren sneller toenemen en bijna twee keer zo lang aanhouden als lucht-hittegolven. “Rivieren worden vaak gezien als veilige en koele toevluchtsoorden die beschermd zijn tegen extreme temperaturen,” zegt Li Li, corresponderend auteur en Barry en Shirley Isett Professor in Milieu-engineering aan de Pennsylvania State University.

“Onze studie toont voor het eerst aan dat rivieren een snellere toename van de frequentie, duur en intensiteit van hittegolven ervaren dan de lucht, met een toename van ongeveer twee tot vier keer de snelheid van lucht-hittegolven.”

Het onderzoek, gepubliceerd in het tijdschrift PNAS, vond dat perioden van abnormaal hoge watertemperaturen in rivieren een bedreiging vormen voor aquatische ecosystemen, waterkwaliteit en de voedselvoorziening en energiezekerheid van Amerika.

Volgens Kayalvizhi Sadayappan, hoofdauteur en postdoctoraal onderzoeker aan de Pennsylvania State University, verhoogt dit het risico dat rivieren zowel extreme hitte als lage waterstanden tegelijkertijd ervaren, wat kan leiden tot omstandigheden die de zuurstofniveaus verlagen en aquatisch leven onder druk zetten, en zelfs grootschalige vissterfte kunnen veroorzaken.

De stijgende watertemperaturen in rivieren kunnen druk uitoefenen op verschillende aquatische soorten, vooral koudbloedige dieren zoals zalm en forel. De studie toonde aan dat sinds 1980 rivieren in de aaneengeschakelde VS gemiddeld 11,6 extra dagen per jaar hebben ervaren waarop de watertemperatuur boven de 15 graden Celsius komt — een temperatuurgrens die stress kan veroorzaken bij veel soorten.

Deze warme dagen stijgen het snelst in het noordoosten, de Rocky Mountains en de Appalachen, met significante stijgingen vastgesteld op 82% van de bestudeerde locaties.

De onderzoekers volgden ook extremere omstandigheden, gedefinieerd als dagen waarop de watertemperaturen boven de 20°C komen. Ze ontdekten dat kritische thermische stressdagen het snelst toenemen in het zuiden en de Appalachen, met significante stijgingen geregistreerd op 74% van de locaties. In tegenstelling tot dat vertoonden rivieren in het middenwesten de langzaamste stijging in beide categorieën.

Buiten het schaden van de waterkwaliteit en het bedreigen van aquatisch leven, beïnvloeden hittegolven in rivieren ook de levensonderhoud en culturele tradities die rond deze ecosystemen draaien, vooral voor inheemse gemeenschappen. Ze verhogen ook de kosten voor de behandeling van drinkwater, beperken recreatie en landbouw, en verstoren de energieproductie.

Li merkt op dat lucht-hittegolven meestal meer aandacht krijgen omdat ze direct invloed hebben op mensen, terwijl hittegolven in rivieren vaak onopgemerkt blijven, tenzij ze zichtbare gevolgen hebben, zoals massale vissterfte.

De onderzoekers hebben een model ontwikkeld waarbij computers patronen leren en voorspellingen doen op basis van grote hoeveelheden gegevens om consistente en continue dagelijkse watertemperaturen te reconstrueren. “Deep learning stelde ons in staat om hittegolven in rivieren te identificeren en hun kenmerken en trends over vier decennia te kwantificeren,” aldus Sadayappan.

Dit werk benadrukt de dringende behoefte om de versnelde stijging van hittegolven in rivieren te monitoren en te verminderen. Het onderzoek suggereert dat klimaatverandering de belangrijkste kracht is achter de toenemende trends van hittegolven in rivieren, omdat stijgende luchttemperaturen een sterke invloed hebben op de omstandigheden in rivieren.

Menselijke activiteiten, zoals dammen en landbouw, spelen ook een rol in hoe en waar rivieren het meest kwetsbaar zijn voor deze invloeden. “Landbouw heeft hittegolven in rivieren gemitigeerd door koelere lucht en water tijdens irrigatie,” voegde ze toe, terwijl dammen de trends in hittegolven in rivieren juist versnellen.

Sadayappan zei dat rivieren in gebieden met meer menselijke activiteit, zoals steden, over het algemeen vaker, langer en intensiever hittegolven in rivieren ervaren, maar dat rivieren in onontwikkelde gebieden snel inhalen. “Deze informatie kan waarschuwingssignalen bieden en adaptief beheer ondersteunen tijdens hittegolven in rivieren,” zegt Sadayappan. “Het kan ook lange termijn mitigatie-inspanningen informeren om vegetatie langs rivieroevers te herstellen.”

Het team hoopt dat hun werk kan leiden tot beleidsmaatregelen en prikkels die essentieel zijn voor de bescherming van kwetsbare rivierecosystemen tegen hittegolven en de mensen die van hen afhankelijk zijn.