Mensen kunnen grote hoeveelheden koolstofdioxide aan de atmosfeer toevoegen door grondwater sneller te gebruiken dan het wordt aangevuld, volgens nieuw onderzoek. Dit proces, bekend als grondwateruitputting, een aanzienlijke hoeveelheid koolstofdioxide in de atmosfeer afgeeft die tot nu toe door wetenschappers over het hoofd werd gezien bij het berekenen van koolstofbronnen, volgens de nieuwe studie.

De auteurs van het onderzoek schatten dat de uitputting van het grondwater in de Verenigde Staten verantwoordelijk kan zijn voor het jaarlijks vrijgeven van 1,7 miljoen ton (3,8 miljard pond) koolstofdioxide in de atmosfeer.

Op basis van deze cijfers, Uitputting van het grondwater zou tot de top 20 van bronnen van koolstofemissies moeten behoren die zijn gedocumenteerd door het Amerikaanse Environmental Protection Agency (EPA) en het Intergouvernementeel Panel over klimaatverandering (IPCC). Dit zou betekenen dat de koolstofdioxide die wordt uitgestoten door uitputting van het grondwater vergelijkbaar is met de koolstof die wordt gegenereerd uit aluminium, glas, en zinkproductie in de Verenigde Staten, volgens de auteurs van de studie.

"We waren enigszins verrast dat hier geen rekening mee is gehouden in de literatuur en in de [EPA en IPCC]-evaluaties, " zei David Hyndman, een hydrogeoloog aan de Michigan State University in East Lansing, Michigan en co-auteur van de nieuwe studie geaccepteerd voor publicatie in De toekomst van de aarde , een tijdschrift van de American Geophysical Union.

De impact van uitputting van grondwater op de koolstofemissies is aanzienlijk, maar relatief klein in vergelijking met de belangrijkste bijdragen, volgens de auteurs. Bijvoorbeeld, wetenschappers schatten dat de verbranding van fossiele brandstoffen in de Verenigde Staten verantwoordelijk is voor het jaarlijks vrijgeven van meer dan 5 miljard ton (11 biljoen pond) koolstofdioxide in de atmosfeer, bijna 3, 000 keer de hoeveelheid die vrijkomt bij uitputting van het grondwater. Nog altijd, de auteurs van het onderzoek stellen dat het begrijpen van alle bronnen van kooldioxide-emissies belangrijk is voor het maken van nauwkeurige projecties van klimaatverandering en het vinden van oplossingen.

"Het zal de manier waarop we denken over de wereldwijde klimaatverandering niet veranderen. Het is gewoon een andere factor waarmee we rekening moeten houden, " zei Warren Wood, een hydrogeoloog aan de Michigan State University en co-auteur van de nieuwe studie.

"Dit is een idee dat een aantal van ons een beetje heeft rondgelopen, maar ik denk dat de aanpak hier echt nieuw is, " zei Bill Simkins, een hydrogeoloog aan de Iowa State University in Ames, Iowa, die niet betrokken was bij het onderzoek. "[Uitputting van het grondwater] is zeker geen gedocumenteerde bron die mensen zich verplicht voelen om hun klimaatschattingen in te voeren."

Koolstofcyclus van grondwater

Regen die uit de lucht valt, bevat dezelfde hoeveelheid koolstofdioxide als in de atmosfeer. Maar het kooldioxidegehalte in de bodem is tot 100 keer hoger dan het kooldioxidegehalte in de atmosfeer, omdat bodemmicroben organische koolstof afbreken tot koolstofdioxide. Wanneer regenwater de grond raakt en door de rotsen en sedimenten van de aarde sijpelt, het water lost extra koolstof op die door deze microben wordt geproduceerd.

Als het aan zijn lot wordt overgelaten, dit koolstofrijke water blijft honderden tot duizenden jaren onder de grond voordat het opduikt in oceanen of zoetwaterlichamen. Maar mensen onttrekken nu in een ongekend tempo grondwater om een ​​groeiende bevolking in stand te houden. Alleen al de Verenigde Staten zuigen dagelijks bijna 80 miljard gallons (303 miljard liter) water uit de aarde om drinkwater te leveren en gewassen te irrigeren, genoeg water om Utah's Great Salt Lake vijf keer per jaar te vullen.

De impact van uitputting analyseren

Wood's onderzoek heeft zich grotendeels gericht op de hydrogeologie van droge gebieden, maar hij herinnert zich dat hij op een ochtend na de koffie plotseling met het concept voor de nieuwe studie op de proppen kwam. "Het kwam bij mij om ongeveer 9.30 uur en om 11.30 uur had ik de eerste versie van het manuscript klaar, ' zei Hout.

In de nieuwe studie Wood en Hyndman analyseerden grondwateruitputting en grondwaterkoolstofchemiegegevens van de U.S. Geological Survey (USGS) om te berekenen hoeveel koolstofdioxide waarschijnlijk elk jaar van het grondwater naar de atmosfeer wordt overgebracht.

USGS-wetenschappers schatten dat de Verenigde Staten jaarlijks 25 vierkante kilometer (9,7 vierkante mijl) grondwater uitputten, die ongeveer 2,4 miljoen ton (5,2 miljard pond) bicarbonaat bevat. Wood en Hyndman gingen er toen conservatief van uit dat de helft van het vrijgekomen bicarbonaat wordt omgezet in atmosferisch koolstofdioxide.

Uit deze informatie, Hyndman en Wood schatten dat de VS ongeveer 1,7 miljoen ton (3,8 miljard pond) koolstofdioxide per jaar in de atmosfeer vrijgeeft door uitputting van het grondwater. Dit is meer dan de hoeveelheid kooldioxide die wordt geproduceerd door de opwekking van elektriciteit die wordt gebruikt om 250, 000 huishoudens in de Verenigde Staten per jaar.

Wetenschappers weten minder over grondwateruitputting op wereldschaal, maar Wood en Hyndman voorspellen dat door uitputting van het grondwater elk jaar wereldwijd 9,7 tot 13,5 miljoen ton (21,4 tot 29,8 miljard pond) koolstofdioxide in de atmosfeer vrijkomt.

"Deze koppeling tussen grondwater en de atmosfeer is een zeer creatieve en originele synthese. Ik ken niemand die dit in het verleden zelfs maar heeft gesuggereerd, " zei Lenny Konikow, een wetenschapper emeritus bij de U.S. Geological Survey die niet betrokken was bij het onderzoek.

De onderzoekers merken op dat deze studie nog maar een voorbereidende stap is, maar ze hopen dat hun studie diepgaand onderzoek zal uitlokken naar de rol van koolstofdioxide door uitputting van het grondwater.

"Als we kunnen begrijpen hoe mensen een effect hebben, hopelijk kunnen we die volgende stap zetten en proberen een aantal van deze effecten te verzachten, ' zei Hyndman.