Nieuwe studie schat koolstofuitstoot van 22 miljoen waterlopen in de VS

Nieuwe schattingen van CO2-uitstoot uit Amerikaanse binnenwateren

Onderzoekers van de Universiteit van Massachusetts Amherst hebben met een geavanceerde modelbenadering de kooldioxide-uitstoot van binnenwateren in de VS geschat, gebaseerd op 22 miljoen meren, rivieren en reservoirs. Dit is de eerste keer dat deze benadering op continentale schaal is toegepast, en het blijkt dat eerdere methoden de CO2-uitstoot mogelijk met maar liefst 25% hebben overschat.

In rivieren, meren en beken wordt CO2 voornamelijk geproduceerd door de afbraak van organisch materiaal. Wanneer er meer CO2 in het water aanwezig is dan in de lucht, zal dat water de CO2 “uitademen” en koolstof als gas uitstoten. De exacte hoeveelheden en de specifieke bronnen blijven echter nog onduidelijk.

“We moeten weten hoeveel CO2 er wordt geproduceerd, zodat we kunnen voorspellen hoe het zal reageren op klimaatverandering,” zegt Matthew Winnick, assistent-professor van Aarde, Geografie en Klimaatwetenschappen en de corresponderende auteur van het gepubliceerde artikel. “Naarmate de temperatuur stijgt, denken we dat veel van de natuurlijke koolstofcyclusprocessen daarop zullen reageren en mogelijk de klimaatverandering zullen verergeren.”

Tot nu toe zijn deze schattingen gegenereerd door de gemiddelde CO2-concentratie in beken over grote gebieden te nemen en deze toe te passen op de wateren in een bepaalde regio. Deze methode vangt echter niet de variëteit aan CO2-uitstoot in verschillende omgevingen. “In een zeer turbulente stroom zal de ontgassing veel sneller plaatsvinden,” legt Winnick uit. Ook ontvangen kleine, bovenstroomse beken meer CO2 uit grondwater in vergelijking met water verder stroomafwaarts, wat ook invloed heeft op de hoeveelheid CO2 die dat deel van een rivier uitstoot.

“Het samenvoegen van deze steile berggebieden met gebieden met een lage helling laat veel informatie onbenut,” voegt hij eraan toe. In hun alternatieve model simuleren de onderzoekers de koolstofbeweging in elke stroomsectie afzonderlijk om realistischere schattingen te krijgen van de CO2-uitstoot uit deze waterlichamen.

Winnick en Brian Saccardi, een voormalige afgestudeerde student van de afdeling Aarde, Geografie en Klimaatwetenschappen en mede-auteur van dit artikel, hebben hun methode eerder getest in het East River-bekken in de Rocky Mountains van Colorado. Door samen te werken met Colin Gleason, professor in civiele en milieutechniek, en Craig Brinkerhoff, destijds een promovendus aan UMass, konden ze hun model toepassen op 22 miljoen verschillende stroomsecties in het hele land.

Ze ontdekten dat hun schattingen wezenlijke emissies van 120 miljoen metrische ton koolstof modelleerden, terwijl de standaardgecombineerde schatting 159 miljoen metrische ton bedroeg—een verschil van 25%. “Als gevolg hiervan verschuift het hele budget, omdat deze berggebieden een zeer sterke rol spelen in de CO2-uitstoot op continentale schaal,” zegt Winnick.

Een gebied waar nauwkeurigere schattingen van koolstofemissies een impact kunnen hebben, is op het gebied van koolstofvastlegging. Winnick verwijst naar projecten die calciumcarbonaatmineralen aan beken toevoegen in een poging om de CO2 om te zetten naar een stabielere vorm. “Als we willen weten of deze methoden kunnen werken, moeten we weten hoeveel CO2 er in deze riviersystemen zit,” zegt hij, evenals hoe CO2 dynamisch verandert over de lengte van een beek. “We weten dat CO2 enorm varieert—het kan met meerdere grootordes veranderen binnen enkele tientallen meters langs een beek. Daarom zal het hebben van manieren om deze dynamiek te voorspellen echt helpen bij het evalueren of en waar koolstofvastlegging effectief kan zijn.”

Een ander debat in dit veld is: waar komt de CO2 eigenlijk vandaan—grondwater of stroomcorridors? Als onderzoekers nauwkeurig willen voorspellen hoe koolstofemissies kunnen veranderen als reactie op klimaatverandering, hebben ze een antwoord op deze vraag nodig, omdat verschillende omgevingen unieke reacties op klimaatverandering vertonen. “Als het afkomstig is van dit sediment nabij de stroom, waar water actief heen en weer wordt uitgewisseld tussen de stroom zelf en de ondergrond, zal het een andere reactie hebben op veranderingen in temperatuur of neerslag dan wanneer het zou gebeuren in het grondwatersysteem van de heuvelhelling,” legt Winnick uit.

Winnicks onderzoek heeft zich aan de kant van de stroomcorridor geplaatst, die het water in beken en sedimenten nabij de stroom omvat, hoewel hij erkent dat dit nog steeds een open vraag is. “We hopen dat deze studie meer inspanningen zal stimuleren om een nauwkeuriger budget te krijgen voor waar deze CO2 vandaan komt,” zegt hij.