science >> Wetenschap >  >> Natuur

Impact van het klimaat op de rivierchemie in de Verenigde Staten

Een conceptueel model van een hydro-biogeochemische waterscheidingsreactor onder verschillende klimaten. Water is afkomstig van neerslag en reist via ondergrondse stroompaden en riviercorridors voordat het bij rivieruitlaten uitkomt. Langs zijn stroompaden mobiliseert water opgeloste stoffen door interactie met wortels, microben, grond en rotsen. De dynamiek van opgeloste stoffen in het opgeslagen water (Vw) wordt daarom voornamelijk gereguleerd door twee concurrerende processen:de toevoeging van opgeloste stoffen door externe invoer (I) en de productie van opgeloste stoffen door reacties (R) in bodems, rotsen en stromen, en de export van opgeloste stoffen door ontlading (QC) (vergelijking 2). Externe input kan plaatsvinden, maar is vaak onbeduidend in natuurlijke, minimaal beïnvloede stroomgebieden. Onder een opwarmend klimaat zullen sommige plaatsen droger worden, wat leidt tot een lagere rivierafvoer (Q =P - ET) en export van opgeloste stoffen (QC); sommige plaatsen zullen vochtiger worden, wat resulteert in lagere concentraties opgeloste stoffen, maar hogere exportstromen van opgeloste stoffen naar rivieren. Stroomgebieden functioneren voornamelijk als reactoren voor het produceren van opgeloste stoffen in droge, warme klimaten en als transporters voor het exporteren van opgeloste stoffen in vochtige, koude klimaten. Krediet:De toekomst van de aarde (2022). DOI:10.1029/2021EF002603

Rivieren stromen over vele soorten terrein en interageren met bodem, rotsen, microben en wortels. Rivierwater draagt ​​daarom kenmerken van alles waarmee het in wisselwerking staat, en de chemie ervan weerspiegelt de reactie van de kritieke zone - het gebied van de planeet dat zich uitstrekt van de toppen van bomen tot de bodem van het grondwater - op het veranderende klimaat. Rivierchemie zal waarschijnlijk veranderen met een opwarmend klimaat, maar de meeste klimaatgerelateerde onderzoeken hebben zich gericht op veranderingen in rivierstroming.

Nu, Li et al. focus op veranderingen in rivierchemie en waterkwaliteit onder een veranderend klimaat. Ze onderzochten de invloed van het klimaat op de langetermijnchemie van rivieren in de aangrenzende Verenigde Staten en verzamelden meer dan 400.000 gegevenspunten van 506 rivieren met minimale menselijke invloeden om patronen te identificeren van 16 veelvoorkomende bestanddelen van de rivierchemie (opgeloste stoffen).

Voor alle geografische gebieden van de Verenigde Staten ontdekte het team dat de concentraties van 16 opgeloste stoffen afnemen met toenemende gemiddelde rivierafvoer, de hoeveelheid neergeslagen water (zowel regen als sneeuwval) die in beken en rivieren terechtkomt. Deze bevinding is in tegenspraak met de algemene perceptie dat rivierchemie voornamelijk wordt bepaald door de overvloed aan lokale materialen in de kritieke zone. In plaats daarvan wordt rivierchemie eerst gecontroleerd door rivierafvoer en vervolgens door de overvloed aan materialen waarmee het water in wisselwerking staat.

Veranderende klimaatomstandigheden, waaronder hogere temperaturen, kunnen niet alleen de afvoer van rivieren beïnvloeden, maar ook de soorten materialen uit de kritieke zone die een wisselwerking hebben met en oplossen in water. De auteurs zeggen dat op plaatsen die droger worden, zoals de westelijke delen van de Verenigde Staten, de gemiddelde concentraties naar verwachting zullen toenemen, en de omvang van de toename hangt af van de gevoeligheid van de opgeloste stoffen voor veranderingen in de afvoer. Op plaatsen die natter worden, nemen de gemiddelde concentraties waarschijnlijk af, maar de belasting, of de snelheid waarmee opgeloste stoffen de rivieren verlaten, kan toenemen met meer water.

Naarmate het klimaat verandert, zullen toenemende concentraties van opgeloste stoffen gevolgen hebben voor waterbeheer en zuiveringsinspanningen en kan een gerenoveerde of verbeterde zuiveringsinfrastructuur nodig zijn. Deze veranderingen kunnen ook aanzienlijke gevolgen hebben voor de gezondheid van aquatische ecosystemen. + Verder verkennen

Een probabilistisch model voor het classificeren van tijdelijke rivieren

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan Eos, georganiseerd door de American Geophysical Union. Lees hier het originele verhaal.