Van bovenaf gezien zijn de grootste rivieren ter wereld te herkennen aan hun kronkelige bochten. Maar hoe ontstaan ​​deze vormen, veranderen ze in de loop van de tijd en maakt dat uit? We wendden ons tot onze riviersysteemexpert, Carmelo Juez.

Water stroomt naar beneden en volgt daarbij de weg van de minste weerstand. En na verloop van tijd kan de stroom van een rivier zich een weg banen door bergen om dit neerwaartse traject na te streven. Het lijkt dus contra-intuïtief dat ze na verloop van tijd vaak langer en kronkeliger worden in plaats van rechter.

Maar volgens Juez is het een misvatting dat rivieren een recht pad moeten volgen van heuvels naar laagland. Rivieren ontwikkelen bochten en meanders, verhogen de weerstand en verminderen de kanaalgradiënten, om de waterenergie te beheren terwijl ze overstromingsgebieden oversteken.

"De geometrie hiervan minimaliseert het energieverbruik bij elk riviergedeelte. Denk aan het afdalen van een berg, je zou recht naar beneden kunnen lopen, maar het kost minder moeite om naar beneden te zigzaggen", legt Juez uit. Als een rivier stroomt, neemt hij sediment mee, waardoor sommige oevers worden uitgehold en andere worden versterkt.

"De enige rivieren met een uniforme en regelmatige geometrie zijn door de mens gemaakt. Dit zijn rivieren die zijn gekanaliseerd voor civiele infrastructuur, zoals bescherming tegen overstromingen, of om landbouwgrond te winnen", vat Juez samen.

Een lang en kronkelend pad

Dus wat bepaalt specifiek de vorm van een rivier, en hoe kan dat in de loop van de tijd veranderen? Het pad van een rivier wordt voornamelijk beïnvloed door twee sleutelfactoren die bekend staan ​​als "regimes":stroming en sediment.

Het stroomregime gaat over de snelheid en timing van de waterstroom, zoals beïnvloed door klimaatvariabelen zoals neerslag en luchttemperatuur. Terwijl de hoeveelheid, het type en de timing van sedimentafzetting, evenals de lokale topografie, ook de route van de rivier beïnvloeden, evenals de interactie tussen sediment en water.

Juezs eerdere werk in het SEDILAND-project, dat werd ondersteund door het Marie Skłodowska-Curie-actieprogramma, toonde aan hoe deze dynamische processen gevoelig zijn voor veranderingen in landgebruik en landbedekking.

De analyse van Juez analyseerde 15 jaar aan hydrologische en sedimentregistraties van vier stroomgebieden van de Spaanse Pyreneeën met vergelijkbare geofysische kenmerken. De analyse van Juez suggereerde dat landgebruik en landbedekking de tijdschalen van veranderingen in sedimentregimes bepalen.

Zoals SEDILAND ook benadrukte, kunnen veranderingen in landbedekking en gebruik de weerstand tegen klimaatverandering helpen of belemmeren, wat de stroomstroming en sedimentafzetting kan veranderen.

"Klimaatverandering varieert de timing van seizoensgebonden regenval, het smelten van sneeuw of het smelten van gletsjerbekkens, waardoor overstromingen kunnen ontstaan ​​die oevers kunnen aantasten. Het kan ook de sedimentproductie beïnvloeden - met drogere bassins, extremere thermodynamische acties, veranderingen in ijsvorming en smeltcycli - die allemaal de sedimentaanvoer in riviersystemen", voegt Juez toe. "Als deze gebeurtenissen frequenter en langduriger worden, zullen ze de vorm en het pad van rivieren veranderen."

Maar dit is geen lineair proces, aangezien veranderingen in landgebruik, soms als klimaatmitigerende maatregelen, zelf onvoorziene gevolgen kunnen hebben. Een studie meldde bijvoorbeeld dat een bosuitbreiding in het stroomgebied van de Spaanse Pyreneeën de rivierbedding abrupt van sediment uitputte.

Technische voorspelling van riviersystemen

Voorheen werden de morfologie van de rivierbodem en de kenmerken van het sedimentregime onderzocht langs rivierdelen van verschillende lengtes, waarbij locaties werden geselecteerd op basis van veranderingen in landbedekking, zoals bebossing of begrazing.

"Omdat ze locatiespecifiek waren, waren de gegevens beperkt. Tegenwoordig kunnen onbemande luchtvaartuigen in combinatie met machine learning-algoritmen de oorzaken en gevolgen van gelokaliseerde veranderingen in het riviersysteem koppelen aan langdurige wereldwijde verstoringen. Ik verwacht dat probabilistische modellering ons binnenkort een nog meer nauwkeurige en holistische weergave", besluit Juez.

Dus de complexe kronkels en bochten van een rivier vertellen het verhaal van het omringende landschap en het klimaat - en waar de rivier vervolgens zou kunnen kronkelen. + Verder verkennen

Nieuw inzicht in rivierstromen en sedimenttransport onder ijsbedekking