Wetenschappers luiden alarmbellen over een belangrijke nieuwe bedreiging voor de waterkwaliteit in de VS:terwijl de winters warm worden door klimaatverandering, ontketenen ze grote hoeveelheden vervuiling door nutriënten in meren, rivieren en beken.

Uit de eerste nationale studie in zijn soort blijkt dat de voorheen bevroren vervuiling door nutriënten in de winter - die wordt ontgrendeld door stijgende wintertemperaturen en regenval - de waterkwaliteit in gevaar brengt in 40% van de aangrenzende VS, waaronder meer dan 40 staten.

De afvoer van nutriënten naar rivieren en meren - van fosfor en stikstof in meststoffen, mest, veevoer en meer - heeft al tientallen jaren invloed op de waterkwaliteit. Het meeste onderzoek naar de afvoer van voedingsstoffen in besneeuwde klimaten heeft zich echter gericht op het groeiseizoen. Historisch gezien bevroor koude temperaturen en een continue sneeuwlaag voedingsstoffen zoals stikstof en fosfor op hun plaats totdat het stroomgebied in de lente ontdooide, toen planten konden helpen overtollige voedingsstoffen te absorberen.

Maar de winters zijn het snelst opwarmende Amerikaanse seizoen en het seizoensgebonden sneeuwpakket in een groot deel van de VS is minder stabiel geworden. Toenemende regen-op-sneeuw, smeltende sneeuw en regenval brengen nu voedingsstoffen en grond naar beken en rivieren in de winter, wanneer slapende vegetatie ze niet kan opnemen. Als gevolg hiervan is de invloed van de winterafvoer op de vervuiling door nutriënten snel geëvolueerd van zeldzaam of niet-bestaand tot veel erger dan in andere periodes van het jaar.

Het onderzoek is gepubliceerd in Environmental Research Letters door een team van wetenschappers van de Universiteit van Vermont, de Universiteit van Colorado, de Universiteit van Kansas en de Universiteit van Michigan.

"We zien duidelijk veel grotere hoeveelheden troebel water en sediment dat in de winter door Amerikaanse stroomgebieden stroomt", zegt Carol Adair, een onderzoeker van de Universiteit van Vermont. Het idee van vervuiling door nutriënten in de winter is nieuw, omdat het een relatief recente impact is van klimaatverandering die aanzienlijke problemen kan veroorzaken voor mens en milieu - van algenbloei die zwemmen gevaarlijk maakt tot 'dode zones' die de visbestanden doden."

Van bijzonder belang zijn de zogenaamde "regen-op-sneeuw" -gebeurtenissen, zeggen onderzoekers, die grote, economisch en ecologisch verwoestende overstromingen kunnen veroorzaken. Het team gebruikte geospatiale datasets om de gevolgen van regen-op-sneeuwgebeurtenissen in Amerikaanse regio's met grote hoeveelheden stikstof en fosfor te onderzoeken.

De wetenschappers ontdekten dat regen-op-sneeuw 53% van de aangrenzende VS treft en dat 50% van de Amerikaanse stikstof- en fosforpools het risico loopt te worden geëxporteerd naar grond- en oppervlaktewater. Waar deze factoren samenkomen, loopt meer dan 40% van de aangrenzende VS het risico van export van voedingsstoffen en bodemverlies door regen-op-sneeuwgebeurtenissen.

Bij het analyseren van de overstromingen van de Mississippi-rivier van 2019, ontdekten onderzoekers dat regen-op-sneeuwgebeurtenissen een grote hoeveelheid voedingsstoffen en sediment in de rivier en de Golf van Mexico afleverden - op veel grotere niveaus dan een vergelijkbaar regenseizoen in het groeiseizoen zou doen - wat bijdroeg aan de Golf van De achtste grootste dode zone ooit in Mexico. Dode zones ontstaan ​​wanneer bacteriën die gedijen op overtollige voedingsstoffen te veel zuurstof uit het water halen, waardoor vissen of andere waterdieren massaal afsterven.

"We hopen dat deze studie een wake-up call is voor overheidsinstanties en onderzoekers, omdat het laat zien dat 40% van de VS wintervervuiling veroorzaakt, maar niemand houdt precies bij hoeveel, waar het naartoe gaat of de effecten op de waterkwaliteit en ecosystemen", zegt Adair, een onderzoeker bij UVM's Gund Institute for Environment, de Rubenstein School of Environment and Natural Resources en Vermont EPSCoR. "Dat is een groot probleem dat dringend moet worden aangepakt."

De bevindingen van het onderzoek worden gevisualiseerd op verschillende kaarten die de verwachte vervuiling door nutriënten in de winter laten zien in meer dan 40 Amerikaanse staten, waaronder grote delen van het noordoosten, de noordelijke Midwest en de centrale vlaktes, de Pacific Northwest en de Sierra en Rocky Mountains.

"De effecten van klimaatverandering op de winter worden vaak over het hoofd gezien", zegt co-auteur Aimee Classen, een Gund-filiaal van de Universiteit van Michigan. "Als we om onze waterkwaliteit geven, kunnen we niet langer negeren hoe klimaatverandering de winterneerslag beïnvloedt."

Achtergrond

Het onderzoek markeert het eerste grootschalige onderzoek naar de impact van regen-op-sneeuw op de afvoer van nutriënten en de waterkwaliteit. De bevindingen zijn conservatief en omvatten niet de extra risico's van smeltende sneeuw en winterse regenval, noch de impact van winterafvoer op stroomafwaartse ecosystemen en gemeenschappen.

Behalve dat de winters het snelste opwarmingsseizoen in de VS zijn, worden de langste koude kiekjes korter en zal het aantal dagen met temperaturen onder 32 ° F naar verwachting in het hele land blijven dalen, zeggen onderzoekers. Regen komt ook vaker voor dan sneeuw, een trend die naar verwachting in de VS zal aanhouden.

Het UVM-onderzoeksteam bestond uit Carol Adair, Julia Perdrial, Andrew Schroth en Dustin Kincaid, die samenwerkten met Erin Seybold (Vermont EPSCoR en University of Kansas), Ravindra Dwivedi (Vermont EPSCoR), Keith Musselman (University of Colorado) en Aimee Classen ( University of Michigan).

The study is titled "Winter runoff events pose an unquantified continental scale risk of high wintertime nutrient export." + Verder verkennen

Climate change is making flooding worse:3 reasons the world is seeing more record-breaking deluges