Wetenschappers ontrafelen mysterie van de hoge CO₂-uitstoot van het Meer van Genève

Klimatologie van waarnemingen en simulaties. Het meer van Genève, net als de meeste meren ter wereld, stoot broeikasgassen uit, met name koolstofdioxide (CO2). Jaarlijks produceert het evenveel CO2 als het autoverkeer van de stad Lausanne (ongeveer 150.000 inwoners). Dit fenomeen—de productie van CO2 door meren—is al jaren bekend, maar er is veel discussie over de werkzame mechanismen.

Traditionele wetenschappelijke theorieën suggereren dat de CO2-uitstoot van meren voornamelijk het gevolg is van de instroom van organisch materiaal uit omliggende bodems. Dit materiaal, voortkomend uit de afbraak van plantaardige en dierlijke resten, komt via regen in het meer terecht, waar het door micro-organismen wordt afgebroken, wat leidt tot de afgifte van CO2. Dit proces staat bekend als ademhaling.

Hoewel deze theorie het gedrag van sommige meren verklaart, gaat deze niet op voor het meer van Genève, dat zeer weinig organisch materiaal van zijn oevers ontvangt. In theorie zou het jaarlijkse koolstofevenwicht neutraal moeten zijn, waarbij de CO2-productie in de winter (door de afbraak van organisch materiaal en menging van het water) wordt gecompenseerd door de CO2-absorptie in de zomer (door fotosynthese van algen). Waarom stoot het meer van Genève dan nog steeds grote hoeveelheden CO2 uit?

Een team van wetenschappers van de Universiteit van Lausanne (UNIL) heeft de betrokken mechanismen ontrafeld. De meeste uitstoot komt eigenlijk voort uit de natuurlijke erosie van rotsen in het bovenstroomse bekken van het meer. Wanneer regenwater de rotsen raakt, komen bicarbonaat- en calciumionen vrij, die vervolgens in het meer terechtkomen. In de zomer vormen deze ionen, onder invloed van warmte en de groei van algen—die de pH van het water veranderen en als een katalysator werken—micropartikels van kalksteen. Dit staat bekend als kalkprecipitatie.

Deze chemische reactie stoot CO2 uit, wat het meer zijn melkachtige blauw-groene uiterlijk in het warme seizoen geeft. Algen blijven CO2 absorberen, maar dit is niet genoeg om de enorme productie die voortkomt uit rotserosie te compenseren. De extra uitstoot is dus het resultaat van een geologisch proces, en niet alleen een biologisch proces, zoals eerder werd gedacht.

Deze ontdekking werd gepubliceerd in Science Advances. “Onze resultaten verklaren niet alleen de koolstofcyclus in het meer van Genève, maar onthullen ook een universeel proces dat van toepassing is op verschillende grote meren ter wereld,” legt Marie-Elodie Perga, professor in de limnologie aan de faculteit geowetenschappen en milieu van UNIL en mede-auteur van de studie, uit.

“Dit probleem hield me al bezig sinds mijn proefschrift,” zegt ze. “Met gebruik van een unieke wetenschappelijke infrastructuur—het LéXPLORE-platform—waren we in staat om deze processen op een zeer fijne schaal te observeren, te modelleren en in kaart te brengen, waardoor we de ontbrekende schakel in traditionele modellen van de koolstofcyclus konden vinden.”

Het drijvende laboratorium op het meer van Genève maakte het mogelijk om verschillende parameters die verband houden met de koolstofcyclus continu en op hoge frequentie te monitoren. Naast de puur wetenschappelijke interesse van deze ontdekking, is deze nieuwe data cruciaal in de strijd tegen de opwarming van de aarde.

“Elk jaar worden er beoordelingen gemaakt om de emissies (bronnen) en opslagplaatsen (putten) van koolstof op onze planeet te identificeren,” legt Perga uit. “Het is erg belangrijk om een grondige kennis te hebben van hoe CO2 natuurlijk wordt getransporteerd, opgeslagen en getransformeerd tussen continenten, water en de atmosfeer. Alleen een globale visie zal ons in staat stellen om effectieve maatregelen te nemen tegen de opwarming van de aarde.”

Het LéXPLORE-platform is een 10 m x 10 m wetenschappelijk onderzoeksplatform dat op het meer van Genève in Zwitserland is gelegen, bijna 600 m van de kust. Het is uitgerust met geavanceerde instrumentatie (109 sensoren) en biedt continue metingen, dag en nacht, in alle weersomstandigheden. LéXPLORE brengt vijf instellingen samen (EPFL, EAWAG, INRAE, UNIL, UNIGE) die grensverleggend, multidisciplinair onderzoek doen naar het meer en zijn atmosfeer. Het wordt ook gebruikt als een opleidings- en onderwijsfaciliteit, en als een popularisatietool voor het grote publiek.