Wetenschap
Studie levert nieuwe mondiale boekhouding op van de rivieren op aarde
De resultaten benadrukken ook regio's die zijn uitgeput door zwaar watergebruik, waaronder het stroomgebied van de Colorado-rivier in de Verenigde Staten, het Amazone-bekken in Zuid-Amerika en het stroomgebied van de Oranjerivier in zuidelijk Afrika.
Voor het onderzoek, dat onlangs werd gepubliceerd in Nature Geoscience hebben onderzoekers van het Jet Propulsion Laboratory van NASA in Zuid-Californië een nieuwe methodologie gebruikt die stroommetingen combineert met computermodellen van ongeveer 3 miljoen riviersegmenten over de hele wereld.
De wetenschappers schatten dat het totale watervolume in de rivieren op aarde tussen 1980 en 2009 gemiddeld 539 kubieke mijl (2.246 kubieke kilometer) bedroeg. Dat komt overeen met de helft van het water van Lake Michigan en ongeveer 0,006% van al het zoete water, wat op zichzelf 2,5% van het mondiale volume is. Ondanks hun kleine aandeel in al het water op de planeet, zijn rivieren al sinds de vroegste beschavingen van levensbelang voor de mens.
Hoewel onderzoekers in de loop der jaren talloze schattingen hebben gemaakt van de hoeveelheid water die uit rivieren in de oceaan stroomt, zijn de schattingen van de hoeveelheid water die rivieren gezamenlijk vasthouden – ook wel opslag genoemd – weinig en onzekerder geweest, zegt Cédric David van JPL, een co-auteur. van de studie.
Hij vergeleek de situatie met uitgaven vanaf een lopende rekening zonder het saldo te kennen. "We weten niet hoeveel water er op de rekening staat, en de bevolkingsgroei en de klimaatverandering maken de zaken nog ingewikkelder", zei David.
"Er zijn veel dingen die we kunnen doen om de manier waarop we het gebruiken te beheren en ervoor te zorgen dat er genoeg water is voor iedereen, maar de eerste vraag is:hoeveel water is er? Dat is van fundamenteel belang voor al het andere."
Schattingen in het artikel zouden uiteindelijk kunnen worden vergeleken met gegevens van de internationale Surface Water and Ocean Topography (SWOT)-satelliet om metingen van de menselijke impact op de watercyclus van de aarde te verbeteren. SWOT, gelanceerd in december 2022, brengt de waterstand over de hele wereld in kaart, en veranderingen in de hoogte van rivieren bieden een manier om opslag en afvoer te kwantificeren.
'Vingerafdrukken' van watergebruik
De studie identificeerde het Amazonebekken als de regio met de meeste rivieropslag, met ongeveer 204 kubieke kilometer (850 kubieke kilometer) water – ongeveer 38% van de mondiale schatting. Hetzelfde bekken loost ook het meeste water naar de oceaan:1.629 kubieke mijl (6.789 kubieke kilometer) per jaar. Dat is 18% van de mondiale lozing in de oceaan, die tussen 1980 en 2009 gemiddeld 37.411 kubieke kilometer per jaar bedroeg.
Hoewel het niet mogelijk is dat een rivier een negatieve afvoer heeft – de aanpak van het onderzoek laat geen stroomopwaarts toe – is het, omwille van de rekenschap, mogelijk dat er minder water uit sommige riviersegmenten komt dan er in ging. gevonden voor delen van de stroomgebieden van de Colorado, Amazone en Orange, evenals het Murray-Darling-bekken in het zuidoosten van Australië. Deze negatieve stromen duiden meestal op een intens menselijk watergebruik.
"Dit zijn locaties waar we vingerafdrukken van waterbeheer zien", zegt hoofdauteur Elyssa Collins, die de analyse uitvoerde als JPL-stagiaire en promovendus aan de North Carolina State University in Raleigh.
Een nieuwe manier om rivieren te kwantificeren
Tientallen jaren lang waren de meeste schattingen van het totale rivierwater op aarde verfijningen van een cijfer uit 1974 van de Verenigde Naties, en geen enkele studie heeft geïllustreerd hoe de hoeveelheid in de loop van de tijd varieert. Betere schattingen zijn moeilijk te maken, zei David, vanwege een gebrek aan observaties van de rivieren in de wereld, vooral die ver verwijderd van menselijke populaties.
Een ander probleem is dat er veel meer stroommeters zijn die de niveaus en stroming van grote rivieren monitoren dan van kleine rivieren. Er bestaat ook grote onzekerheid in de schattingen van de afvloeiing van land:het regenwater en de smeltende sneeuw die in de rivieren stromen.
De nieuwe studie ging uit van het uitgangspunt dat de afvoer die in en door een riviersysteem stroomt ongeveer gelijk moet zijn aan de hoeveelheid stroomafwaarts gemeten meters. Waar de onderzoekers inconsistenties ontdekten tussen de gesimuleerde afvoer van drie landoppervlakmodellen en metermetingen op ongeveer 1.000 locaties, gebruikten ze de metermetingen om de gesimuleerde afvoercijfers te corrigeren.
Vervolgens modelleerden ze de afvoer door rivieren op een wereldkaart met hoge resolutie, ontwikkeld met behulp van landhoogtegegevens en beelden uit de ruimte, onder meer van NASA's Shuttle Radar Topography Mission. Deze aanpak leverde afvoersnelheden op, die werden gebruikt om de gemiddelde en maandelijkse opslag voor individuele rivieren en de rivieren van de planeet in totaal te schatten.
Door gebruik te maken van een consistente methodologie zijn vergelijkingen mogelijk in de stroom en menselijke afname tussen verschillende regio's.
"Op die manier kunnen we zien waar ter wereld de meeste hoeveelheid rivierwater wordt opgeslagen, of waar de meeste hoeveelheid water vanuit rivieren in de oceanen wordt geloosd", zegt Collins, nu postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van North Carolina in Chapel. Heuvel.