Zestien jaar teledetectiegegevens laten zien dat in de grootste zoetwatermeren van de aarde, klimaatverandering beïnvloedt trends in koolstoffixatie.

Door NASA gefinancierd onderzoek naar de 11 grootste zoetwatermeren ter wereld, gekoppeld aan veld- en satellietobservaties om een ​​nieuw inzicht te verschaffen in hoe grote watermassa's koolstof fixeren, evenals hoe een veranderend klimaat en meren op elkaar inwerken.

Wetenschappers van het Michigan Tech Research Institute (MTRI) bestudeerden de vijf Laurentian Great Lakes die grenzen aan de VS en Canada; de drie Afrikaanse Grote Meren, Tanganyika, Victoria en Malawi; Het Baikalmeer in Rusland; en Great Bear en Great Slave meren in Canada.

Deze 11 meren bevatten meer dan 50% van het zoete oppervlaktewater waar miljoenen mensen en talloze andere wezens op vertrouwen, onderstreept hoe belangrijk het is om te begrijpen hoe ze worden veranderd door klimaatverandering en andere factoren.

De twee Canadese meren en het Tanganyikameer zagen de grootste veranderingen in de primaire productiviteit:de groei van algen in een waterlichaam. Productiviteitsfluctuaties wijzen op grote veranderingen in de ecosystemen van meren.

"De basis van de voedselketen in deze meren is de productiviteit van algen. Deze meren zijn oceanisch groot, en werken samen met fytoplankton - kleine algen, " zei co-auteur Gary Fahnenstiel, een fellow bij MTRI en onlangs gepensioneerd senior onderzoeker voor NOAA's Great Lakes Environmental Research Laboratory. "We hebben de koolstoffixatiesnelheid gemeten, dat is de snelheid waarmee de algen in deze meren fotosynthetiseren. Naarmate dat tarief verandert, stijgend of dalend, het betekent dat het hele meer aan het veranderen is, die vertakkingen heeft tot in de voedselketen, van het zoöplankton tot de vis."

Veel factoren zijn van invloed op deze meren. Klimaatverandering, toenemende voedingsstoffen (eutrofiëring) en invasieve soorten zorgen allemaal samen voor systeembrede verandering, waardoor het moeilijk wordt om specifieke oorzaken aan te wijzen, vooral vanaf de grond met beperkte observaties ter plaatse.

Fytoplankton tellen met kleur

Maar satellietbeelden hebben het sorteren van de ruis eenvoudiger gemaakt en bieden inzichten in tijd en ruimte. Michael Sayers, MTRI-onderzoekswetenschapper en hoofdauteur van de studie, maakt gebruik van remote sensing in de kleur van de oceaan - het maakt conclusies over het type en de hoeveelheid fytoplankton op basis van de kleur van het water - om de dynamiek van zoetwater-fytoplankton te volgen.

"We hebben vertrouwd op NASA-middelen - de MODIS-satelliet, die vliegt sinds 2002, waarop we het algoritme en model toepassen dat we al tien jaar bij MTRI ontwikkelen, Zegt Sayers. "Als we beginnen met het tellen van het aantal pixels als waarnemingen wereldwijd voor 11 meren gedurende 16 jaar, het is echt heel opmerkelijk." Het aantal waargenomen pixels per meer "in de miljoenen, " hij voegde toe.

Een van de meest opmerkelijke aspecten van de resultaten is hoe snel veranderingen in deze zoetwatermeren hebben plaatsgevonden - een merkbare hoeveelheid in minder dan 20 jaar. Het onderzoek draagt ​​bij aan het doel van NASA's Carbon Monitoring System om te bepalen hoeveel zoetwatermeren bijdragen aan de wereldwijde koolstofcyclus.

"Drie van de grootste meren ter wereld vertonen grote veranderingen in verband met klimaatverandering, met een verandering van 20-25% in de totale biologische productiviteit in slechts de afgelopen 16 jaar, ' zei Fahnenstiel.

Meer dan algen

In de 16 jaar van gegevens, Great Bear en Great Slave meren in het noorden van Canada zagen de grootste productiviteitsstijgingen, terwijl het Tanganyikameer in het zuidoosten van Afrika is afgenomen. De trends houden verband met stijgingen van de watertemperatuur, evenals zonnestraling en een vermindering van de windsnelheid.

Sayers zei kijkend naar productiviteit, algen overvloed, waterhelderheid, water temperatuur, zonnestraling en windsnelheden bij zoetwatermeren geven een rijker beeld van het totale ecosysteem.

"Temperatuur en zonnestraling zijn factoren van klimaatverandering, Sayers zei. "Chlorofyl- en watertransparantieveranderingen worden niet noodzakelijkerwijs veroorzaakt door klimaatverandering, maar kan worden veroorzaakt door eutrofiëring of invasieve soorten, zoals quagga-mosselen."

De onderzoekers gebruikten meermetingen uitgevoerd door de onderzoeksvloot van het Great Lakes Research Center om de satellietwaarnemingen te aarden en om input te leveren voor modelschattingen.

Het artikel "Carbon Fixation Trends in Eleven of the World's Largest Lakes:2003-2018" is gepubliceerd in het tijdschrift Water . De onderzoekers zijn van plan hun onderzoek voort te zetten, wat ze tot nu toe hebben geleerd toepassen op de rol die schadelijke algenbloei heeft op de koolstofstroom naar de atmosfeer.

Zoals het gezegde gaat, water is leven. Het is belangrijk voor de gemeenschappen die aan de oevers van het meer wonen, een beter begrip te krijgen van hoe veranderingen in de productiviteit van meren de watermassa's beïnvloeden waar zoveel mensen op vertrouwen. Het is ook belangrijk voor de wereldgemeenschap nu we dieper ingaan op de rol die zoetwatermeren spelen in de wereldwijde koolstofcyclus en klimaatverandering.