De manier waarop rivieren functioneren, wordt aanzienlijk beïnvloed door de hoeveelheid sediment die ze transporteren en waar het wordt afgezet. Riviersediment - meestal zand, slib en klei - speelt een cruciale ecologische rol, omdat het stroomafwaarts en in estuaria leefgebieden biedt voor organismen. Het is ook belangrijk voor het menselijk leven, het leveren van voedingsstoffen aan landbouwgronden in uiterwaarden en het bufferen van de zeespiegelstijging als gevolg van klimaatverandering door zand aan delta's en kustlijnen te leveren. Deze functies worden echter bedreigd:in de afgelopen 40 jaar hebben mensen ongekende, consequente veranderingen veroorzaakt in het riviersedimenttransport, volgens een nieuwe Dartmouth-studie gepubliceerd in Science .

Met behulp van satellietbeelden van NASA Landsat en digitale archieven van hydrologische gegevens, onderzochten Dartmouth-onderzoekers veranderingen in de hoeveelheid sediment die van 1984 tot 2020 door 414 van 's werelds grootste rivieren naar de oceanen wordt vervoerd.

"Onze resultaten vertellen een verhaal over twee hemisferen. Het noorden heeft de afgelopen 40 jaar een grote vermindering van het riviersedimenttransport gezien, terwijl het zuiden in dezelfde periode een grote toename heeft gezien", zegt hoofdauteur Evan Dethier, een postdoctoraal onderzoeker in Dartmouth . "Mensen zijn in staat geweest om 's werelds grootste rivieren te veranderen met snelheden die ongekend zijn in het recente geologische record.

"De hoeveelheid sediment die rivieren vervoeren, wordt over het algemeen bepaald door natuurlijke processen in stroomgebieden, zoals hoeveel regen er is of dat er aardverschuivingen of vegetatie zijn. We merken dat directe menselijke activiteiten deze natuurlijke processen overweldigen en zelfs opwegen tegen de effecten van klimaatverandering ."

De bevindingen tonen aan dat de enorme 20e-eeuwse dambouw in het mondiale hydrologische noorden - Noord-Amerika, Europa/Eurazië en Azië - de wereldwijde levering van sediment in riviersuspensie naar de oceanen met 49% heeft verminderd ten opzichte van de omstandigheden vóór de dam. Deze wereldwijde vermindering heeft plaatsgevonden ondanks een grote toename van de sedimentaanvoer vanuit het mondiale hydrologische zuiden - Zuid-Amerika, Afrika en Oceanië. Daar is het sedimenttransport op 36% van de rivieren in de regio toegenomen als gevolg van grote veranderingen in landgebruik.

De veranderingen in het sedimenttransport in het zuiden zijn voornamelijk veroorzaakt door intensieve veranderingen in landgebruik, waarvan de meeste verband houden met ontbossing. Bekende voorbeelden zijn houtkap in Maleisië; alluviale goudwinning in Zuid-Amerika en Afrika bezuiden de Sahara; zandwinning in Bangladesh en India; en palmolieplantages in een groot deel van Oceanië. (In eerder onderzoek ontdekte Dethier dat ambachtelijke goudwinning in Peru gepaard gaat met een toename van het gehalte aan gesuspendeerd sediment).

In het noorden is de bouw van dammen de afgelopen eeuwen de dominante factor geweest voor verandering van rivieren.

"Een van de motivaties voor dit onderzoek was de wereldwijde uitbreiding van het bouwen van grote dammen", zegt co-auteur Francis Magilligan, een professor in geografie en de Frank J. Reagan '09 Chair of Policy Studies in Dartmouth, die dammen en dammen bestudeert. verwijdering. "Alleen al in de VS staan ​​meer dan 90.000 dammen vermeld in de National Inventory of Dams." Magilligan zegt:"Een manier om hierover na te denken, is dat we als natie gemiddeld één dam per dag hebben gebouwd sinds de ondertekening van de Onafhankelijkheidsverklaring."

Rivieren zijn verantwoordelijk voor het creëren van uiterwaarden, zandbanken, estuaria en delta's vanwege het sediment dat ze transporteren. Als een dam eenmaal is geïnstalleerd, wordt die toevoer van sediment, inclusief de voedingsstoffen, echter vaak afgesloten.

In de VS en andere landen op het noordelijk halfrond zijn veel dammen echter meer dan een halve eeuw oud en worden er in de 21e eeuw minder dammen gebouwd. Recent declines in sediment transport are relatively minimal, as a result. Dam building in Eurasia and Asia in the past 30 years, especially in China, has driven ongoing reductions in global sediment transport.

"For low-lying countries (countries that live at, near or below sea level) in delta regions, sediment supply from rivers has, in the past, been able to help offset the effects of sea level rise from climate change," says Magilligan, "but now you've got the double drivers of declining sediment from dam construction and rising sea levels." He says, "This is particularly worrisome for densely populated places like Vietnam, where sediment supply has been reduced significantly by dam activity along the Mekong River."

The results in the north are striking and could foreshadow future changes to come for the south, as the study reports that there are more than 300 dams planned for large rivers in South America and Oceania. The Amazon River carries more sediment than any other river in the world and is a major target for these dams.

"Rivers are pretty sensitive indicators of what we're doing to the surface of the Earth—they are sort of like a thermometer for land use change," says co-author Carl Renshaw, the Evans Family Distinguished Professor of Earth Sciences at Dartmouth. "Yet, for rivers in the Northern Hemisphere, dams are now blocking that signal for sediment coming to the ocean."

Renshaw says, "It's well-established that there's a soil loss crisis in the U.S. but we just don't see it in the sediment export record because it's all getting stuck behind these dams, whereas we can see the signal for rivers in the global south."

Dethier says, "In many cases throughout the world, we have built our environment around rivers and the way that they operate, for use in agriculture, industry, recreation and tourism, and transportation, but when human activity suddenly disrupts the way rivers function, it may become difficult to adapt in real-time to such impacts."

How dams retain sediment and how land use is increasing downstream erosion are principles the researchers hope can be used to help inform planning decisions, and land use and environmental management policies in riparian and coastal zones in the future.