Een stroomclassificatiesysteem ontwikkeld door onderzoekers van het Oak Ridge National Laboratory van het Department of Energy kan helpen bij het beoordelen van fysieke veranderingen in beken en rivieren in de Verenigde Staten door menselijke invloeden en helpen bij een effectiever beheer van watervoorraden.

Het nieuwe kader, gepubliceerd in PLOS EEN , is ontworpen om fysieke habitatkenmerken op te nemen die belangrijk zijn voor de stroomecologie, inclusief maat, verloop, temperatuur, hydrologie, vallei opsluiting en substraat, in een samengestelde kaart van stroomdiversiteit. Een eerste focus op het oosten van de VS, geschat op meer dan 5, 000 streamtypes, waarvan de meeste zeldzaam zijn en maar liefst een derde wordt beïnvloed door menselijke invloeden.

Het door ORNL geleide team gebruikte geospatiale datasets, remote sensing informatie en voorspellende analyse om ongeveer een miljoen stroombereiken in het oosten van de VS in kaart te brengen. Op een stroombereikschaal, het project is de eerste belangrijke poging om een ​​geospatiale inventaris van stroomtypes op dit gebied te produceren.

Het werk, gefinancierd door DOE's Water Power Technologies Office, heeft tot doel de industrie, regelgevers en belanghebbenden met wetenschappelijke inzichten over het effectief ontwikkelen en beheren van waterkrachtsystemen en het verminderen van de milieueffecten van energieproductie.

Tot nu, stroomclassificatie was grotendeels regionaal, gericht op evaluaties van discrete stroomsegmenten in plaats van de gehele lengte van vertakkende riviernetwerken. Het nieuwe classificatiesysteem is ontworpen om een ​​verbonden landschap vast te leggen, waarbij stroomopwaarts watergebruik stroomafwaartse habitats beïnvloedt die verschillende ecosystemen ondersteunen.

"Dit soort holistische kijk op stroomomgevingen, specifiek stream diversiteit, over een groot ruimtelijk gebied is niet beschikbaar en is essentieel voor het verbeteren van ons begrip van natuurlijke en veranderde stroomomstandigheden, ", zegt hoofdcoauteur Ryan McManamay van ORNL's Environmental Sciences Division en het Urban Dynamics Institute.

In hun studie van de oostelijke V.S. onderzoekers identificeerden veelvoorkomende en zeldzame soorten stromen en de mate waarin deze zijn aangetast door menselijke activiteiten, zoals verstedelijking, landbouw en energieproductie.

Combinaties van de fysieke kenmerken leverden naar schatting 1, 521 totale streamtypen. Van de 1,5 miljoen totale streamkilometers, 95 procent van de stroomlengte omvatte minder dan 30 procent soorten. De bevinding suggereert dat de meeste soorten stroom in het oosten van de VS zeldzaam zijn.

Onderzoekers vergeleken landbedekkingsdatasets met stroomtypologieën om door mensen aangestuurde veranderingen in natuurlijke stroomomgevingen te onderzoeken. Introductie van dammen, reservoirs, landbouw en stedelijke structuren in rivierlandschappen kunnen veranderen, kunnen de fysieke kenmerken van stromen veranderen met nadelige gevolgen voor watervoorraden en aquatische ecosystemen. Volgens de medeauteurs bijna 70 procent van de stromen in het oosten van de VS "zijn ofwel in beslag genomen, gereguleerd, zeer gefragmenteerd, of aanzienlijke landschapsverstoringen hebben." Tweeëndertig procent van de stroomtypes had op de een of andere manier ten minste 95 procent van hun lengte, betekenis 492 van 1, 521 klassen hebben geen natuurlijke representatie in het landschap. Met andere woorden, een derde van de beekdiversiteit in de regio is verloren gegaan. De resultaten toonden ook zeldzame stroomtypes, vooral grote riviersystemen, hebben meer kans om door menselijke activiteit te worden beïnvloed.

Het team merkt op dat het stroomclassificatiekader kan worden gebruikt om prioriteit te geven aan gebieden voor instandhouding of restauratie, terwijl het ook helpt bij het plannen van mitigatie. Als casus, onderzoekers identificeerden zeldzame, sterk gewijzigde streamtypes en gericht op ongeveer 30, 000 km stroom strekt zich uit over het oosten van de VS, of 1, 463 km per staat, voor restauratieprojecten. De studie toonde ook aan hoe streamklassen kunnen worden gebruikt om gedeelde eigenschappen tussen streams te identificeren, om referentiestromen of casestudies te vinden om beslissingen over waterbeheer te sturen.

Een uitgebreid overzicht van de fysieke diversiteit van streams biedt praktische toepassingen voor industrieën, nutsbedrijven en hun stakeholders. Stroomclassificatie ondersteunt het waterbeheer door milieuregelgeving te informeren, mitigatiestrategieën en toekomstige ontwikkeling.

"Ons systeem is flexibel, " zei McManamay, "en kan worden gecombineerd met andere datasets met hoge resolutie om een ​​reeks grote vragen te beantwoorden over stroomhabitats en door mensen aangestuurde effecten op fysieke en biodiversiteit."