De binnenwateren in de wereld verplaatsen meer dan alleen water; ze spelen een centrale rol in de wereldwijde koolstofcyclus, nemen koolstof op uit het land en geven het als koolstofdioxide in de atmosfeer af. Maar leveren rivieren of meren grotere bijdragen aan broeikasgassen? Een studie die vandaag in Nature is gepubliceerd, toont aan dat rivieren en beken cumulatief ongeveer vijf keer meer koolstofdioxide afgeven dan alle meren en reservoirs ter wereld, hoewel deze veel meer van het aardoppervlak bedekken.
Uitzoeken hoeveel kooldioxide deze waterlichamen bijdragen aan de koolstofcyclus is een complexe taak. Wetenschappers moeten het wereldwijde oppervlak van meren, beken, rivieren en andere waterlichamen in de wereld bepalen. Vervolgens moeten ze uitzoeken hoeveel kooldioxide die lichamen bevatten en hoe snel die koolstof wordt overgedragen van water naar de atmosfeer, een factor die de snelheid van gasoverdracht wordt genoemd. Onzekerheden en een gebrek aan gegevens op alle drie de gebieden hebben de inspanningen belemmerd om precies te bepalen hoeveel koolstof de binnenwateren vrijkomen.
Om betere schattingen te krijgen, moest een team onder leiding van biogeochemist Peter Raymond van de Yale School of Forestry and Environmental Studies meer gedetailleerde gegevenssets maken voor alle drie de parameters. Ze herzien een telling van meren en reservoirs, en putten uit gegevens uit bronnen zo gevarieerd als ruimteveermissies en Amerikaanse riviermonitors om de omvang van mondiale waterwegen te bepalen. Binnenwateren zijn over het algemeen oververzadigd met koolstofdioxide, maar hoeveel koolstof de wateren bevatten verschilde per type. Snelheden van gasoverdracht waren in eerdere experimenten bepaald; factoren zoals turbulentie en meer van het meer speelden een rol in hoe snel koolstofdioxide door het systeem bewoog.
De onderzoekers berekenden dat alle binnenwateren van de planeet ongeveer 2, 1 gigaton bijdragen van koolstof naar de atmosfeer elk jaar. Rivieren en beken, die ongeveer 241.000 vierkante mijl (624.000 vierkante kilometer) van de aarde beslaan, geven jaarlijks ongeveer 1, 8 gigaton koolstof af. Nog eens 0, 32 gigaton komt uit meren en reservoirs, die goed zijn voor 1.200.000 vierkante mijl (3.000.000 vierkante kilometer). Deze schattingen waren ongeveer twee keer zo hoog als eerder gedaan, merken de onderzoekers op. De resultaten zijn echter in overeenstemming met gedetailleerde studies die zijn uitgevoerd naar plaatsen zoals de Amazone en gematigde regio's. Om dit alles in perspectief te plaatsen, wordt van de mens verwacht dat hij in 2013 ongeveer 36 gigaton koolstof aan de atmosfeer bijdraagt.
"Inzicht in het relatieve belang van deze bronnen is cruciaal voor het wereldwijde koolstofbudget", schrijven de onderzoekers. "Een stroom van 1, 8 voor beken en rivieren is groot gezien hun kleine oppervlakte, wat het concept versterkt dat beken en rivieren hotspots zijn voor uitwisseling." Behalve dat onderzoekers een beter algemeen beeld krijgen, belicht de studie locaties die de grootste bijdrage leveren aan koolstofdioxide die vrijkomt via rivieren, zoals Zuidoost-Azië, de Amazone, Europa en Zuidoost-Alaska.
Er zijn echter nog steeds onzekerheden in deze berekeningen. De onderzoekers lieten de wetlands van de wereld buiten beschouwing, omdat ze met hun vegetatie op een heel andere manier functioneren dan open waterlichamen - de luifel van een wetland kan de beweging van kooldioxide in de atmosfeer veranderen. Er is ook behoefte aan nog betere gegevens dan momenteel beschikbaar is. "Omdat tropische regio's ernstig ondervertegenwoordigd zijn in wereldwijde gegevensverzamelingen, zijn aanvullende onderzoeken naar koolstofconcentraties in de voorspelde hotspotgebieden in de tropen dringend nodig, " schrijft Bernhard Wehrli, een biogeochemist bij het Zwitserse Federale Instituut voor Technologie in Zürich, in een bijbehorend artikel in News & Views.
Plus, Wehrli merkt op, mensen veranderen al honderden jaren de waterwegen - ze afdammen, afvoeren, kanaliseren. Sommige van deze constructies, zoals turbineversies geassocieerd met dammen, samen met natuurlijke kenmerken zoals watervallen, kunnen plaatsen zijn met een hoge gasemissie. Anderen, zoals door mensen gemaakte kanalen en drooggelegde wetlands, hebben zulke veranderde systemen geproduceerd dat ze heel anders werken dan de natuurlijke systemen waarop modellen van koolstofbudgetten zijn gebaseerd.
Deze onzekerheden geven echter veel stof tot nadenken. Bevorderen bepaalde landbouwpraktijken de overdracht van koolstof naar rivieren, die vervolgens als koolstofdioxide in de atmosfeer ontsnappen? Hoeveel draagt de onnatuurlijke verandering van onze waterwegen bij aan de hoeveelheid koolstofdioxide die vrijkomt door rivieren? Het beantwoorden van deze vragen zal wetenschappers helpen begrijpen in welke mate menselijk gedrag de uitstoot van broeikasgassen verhoogt, waardoor we een vollediger beeld krijgen van de oorzaken van door de mens veroorzaakte klimaatverandering en waar inspanningen om de CO2-uitstoot te verminderen het grootste effect kunnen hebben.
