Westelijke Rivieren in de VS: Bondgenoten in de Strijd Tegen Klimaatverandering

Salt Creek in Death Valley, California. Een nieuwe analyse onthult dat rivieren in droge landschappen meer kooldioxide opnemen dan eerder werd gedacht. Deze bevindingen zijn gepubliceerd in het tijdschrift Science en zijn geleid door Taylor Maavara, een aquatische biogeochemicus aan het Cary Institute of Ecosystem Studies.

Decennialang hebben wetenschappers over het algemeen gedacht dat rivieren meer kooldioxide, een broeikasgas, uitstoten dan ze opnemen. Maar deze nieuwe analyse van elk rivierenetwerk in de aangrenzende Verenigde Staten, inclusief ondervertegenwoordigde rivieren in woestijnen en struikgewassen, daagt deze aanname uit. Het onthult aanwijzingen dat veel westelijke waterwegen mogelijk kooldioxide uit de atmosfeer opnemen.

“Rivieren zijn een van de meest onzekere onderdelen van de mondiale koolstofcyclus,” legt Maavara uit. “Om de mondiale koolstofbalansen in evenwicht te brengen, is het essentieel om te begrijpen waar de koolstof in rivieren vandaan komt en waar deze naartoe gaat.” Een van de grootste onzekerheden in rivieren is het metabolisme – de balans tussen hoeveel kooldioxide rivieren opnemen via fotosynthese en hoeveel ze uitstoten door de ademhaling van planten, dieren en microben.

Historisch gezien was de monitoringdata over het metabolisme van rivieren voornamelijk gericht op beboste rivieren in gematigde gebieden. Door gebruik te maken van machine learning hebben Maavara en zijn collega’s grote observatiedatasets opgeschaald voor een holistischer overzicht. Deze studie is de grootste analyse van rivierenmetabolisme tot nu toe, met maandelijkse en jaarlijkse fotosynthese- en ademhalingspercentages voor alle beken en rivieren in de VS.

“Het schatten van het metabolisme van beken op grote schaal is een moeilijk probleem geweest, ondanks het belang ervan voor het begrijpen van de voedselwebben van deze unieke en biodiverse systemen,” zegt mede-auteur Pete Raymond van de Yale University.

Het team gebruikte gegevens van de US Geological Survey om fotosynthese- en ademhalingspercentages vast te stellen op honderden locaties in het hele land. Vervolgens gebruikten ze deze gegevens om een machine learning-algoritme te trainen dat de factoren rangschikte die de fotosynthese- en ademhalingspercentages aansturen. Factoren omvatten beschikbaarheid van licht, watertemperatuur, voedingsstoffen en organisch materiaal, en rivierdebieten. Het model kon vervolgens fotosynthese- en ademhalingspercentages voor riviersegmenten schatten waar geen gegevens waren verzameld.

Tot nu toe was de wetenschappelijke visie op de rol van rivieren in de koolstofcyclus voornamelijk bevooroordeeld door studies in het noordoosten van de VS, waar rivieren doorgaans door bossen in gematigde klimaten stromen. In deze omgevingen, waar minder licht beschikbaar is voor fotosynthese en veel organische koolstof in de beken stroomt om de ademhaling te voeden, stoten rivieren doorgaans meer kooldioxide uit dan ze absorberen. Daarom concludeerden wetenschappers dat de meeste rivieren overwegend koolstofuitstoters moesten zijn.

Echter, Maavara en zijn team tonen aan dat wanneer modellen onderbestudeerde gebieden zoals woestijnen, droge omgevingen en struikgewassen omvatten, waar er minder bladerdak is dat zonlicht blokkeert en minder organische koolstof in de stroom komt, rivieren kunnen fungeren als koolstofputten.

“Dat is wat we zien gebeuren in het westen, waar er meer van deze droge omgevingen zijn,” legt Maavara uit. Resultaten geven aan dat ongeveer 25% van de westelijke riviersegmenten jaarlijks meer koolstof opneemt dan ze uitstoten, vergeleken met 11% van de oostelijke segmenten.

Onze resultaten suggereren dat rivieren die in eerdere studies als uitzonderingen werden beschouwd, misschien gebruikelijker zijn dan we dachten, vooral in deze onderbestudeerde gebieden,” zegt Maavara. Over het geheel genomen stoten rivieren in de VS nog steeds meer koolstof uit dan ze absorberen, maar de nieuwe cijfers suggereren dat het tekort veel lager kan zijn dan eerder gedacht. Maavara vermoedt dat deze trends mogelijk breder van toepassing zijn op wereldschaal, aangezien 65% van het wereldoppervlak droog of semi-droog is.

Intrigerend is dat klimaatverandering rivieren in het westen van de VS mogelijk tot betere koolstofputten maakt, althans voor nu. Met hogere temperaturen en minder neerslag stromen rivieren langzamer, waardoor zonlicht dieper in het water kan doordringen, wat meer fotosynthese en dus meer koolstofabsorptie mogelijk maakt. Echter, als de rivieren volledig opdrogen, verdwijnt dit voordeel en kunnen de beken in plaats daarvan een bron van kooldioxide worden.

Maavara waarschuwt dat er veel onzekerheid blijft bestaan bij het berekenen van de koolstofbalansen van rivieren en beken. Echter, “deze studie brengt ons verschillende stappen dichter bij het verkleinen van de grote kloof in ons begrip van de koolstofcyclus, wat op zijn beurt ons zal helpen om de CO2 in de atmosfeer te beheren en te verminderen.”