Hittegolven in rivieren nemen vier keer sneller toe dan atmosferische golven

Zoals de inwoners van Zaragoza, Orense en in mindere mate Sevilla, en iedereen die in de buurt woont, goed weten, dient de rivier als een toevluchtsoord voor de klimatologische omstandigheden wanneer de hitte toeslaat. Dit begint echter te veranderen. Door de impact van hittegolven sinds 1980 op meer dan 1400 rivieren te bestuderen, hebben Amerikaanse onderzoekers ontdekt dat deze extreme gebeurtenissen vier keer zo snel toenemen als atmosferische gebeurtenissen. Het werk, gepubliceerd in het tijdschrift PNAS , is gebaseerd op gegevens uit de Verenigde Staten, maar Europese experts geloven dat het fenomeen wereldwijd is. De impact van deze golven beperkt zich niet tot de rivier.

Hittegolven worden frequenter, intenser en langer . Tegelijkertijd bevestigen wetenschappers dat klimaatverandering grote watermassa's, zoals de oceanen, opwarmt. Maar wat gebeurt er met rivieren tijdens een hittegolf? In principe bufferen deze waterwegen, gevoed door smeltende sneeuw of ondergrondse instroom, de temperatuur van hun directe omgeving. Zelfs in de huidige context van opwarming van de aarde worden ze afgeschilderd als klimaateilanden of toevluchtsoorden. Maar de gegevens spreken deze aannames tegen.

"Rivieren mengen constant warmte door stromend water. Deze menging egaliseert temperatuurpieken, waardoor rivieren doorgaans niet zo veel opwarmen als de omringende lucht", zegt de hoogleraar van Pennsylvania State University en medeauteur van dit onderzoek. "Maar het nadeel is dat zodra een rivier opwarmt, het hele systeem de neiging heeft om warm te blijven, waardoor de hittegolf langer duurt", voegt Li toe, hoofd van een laboratorium dat de toestand van aquatische systemen bestudeert . Dit is het eerste resultaat dat ze hebben verkregen uit temperatuurmetingen van 1471 zoetwaterstromen in de Verenigde Staten.

Specifiek is de duur van conventionele, atmosferische hittegolven tussen 1980 en 2022 toegenomen tot gemiddeld vier dagen. Maar in rivieren duren extreme thermische gebeurtenissen nu gemiddeld 7,2 dagen. "Water heeft een beter thermisch geheugen dan lucht. Dit betekent dat als een rivier eenmaal is opgewarmd, deze de neiging heeft om dagenlang warm te blijven omdat het water warmte vasthoudt. Lucht daarentegen kan van de ene op de andere dag snel opwarmen en weer afkoelen", legt Li uit.

De overgrote meerderheid van de rivierbewoners, met name vissen, is ectotherm – koudbloedig . En ook koudwaterbewoners. Op het noordelijk halfrond beginnen zelfs soorten zo eenvoudig als forel thermische stress te ervaren bij watertemperaturen van 15 °C. De auteurs stellen de drempel voor kritische thermische stress op 20 °C. Sinds 1980 is het aantal dagen met hogere temperaturen gemiddeld met 11,6 dagen toegenomen, hoewel het in sommige stroomgebieden, zoals de Appalachen, nu 13,8 bedraagt. In totaal zijn perioden van thermische stress in 82% van de rivieren toegenomen en hebben ze in 74% van de rivieren het kritieke niveau bereikt.

Naast de duur, zoals de extreem lange hittegolf die het grootste deel van Spanje deze zomer meemaakte , hebben hittegolven nog twee andere relevante dimensies: hun intensiteit en frequentie. Hier moeten rivieren de atmosferische warmte nog evenaren: extreme gebeurtenissen zijn niet zo heet in het water (een stijging van 2,6 °C ten opzichte van 7,7 °C buiten) en ook niet zo frequent (2,3 golven per jaar, vergeleken met 4,6). Maar in beide gevallen wordt de kloof kleiner, omdat ze (ook in duur) twee tot vier keer sneller groeien dan atmosferische golven.

In principe zou de belangrijkste oorzaak van de verergering van hittegolven in rivieren dezelfde zijn als die van luchtgolven: klimaatverandering . Het hydrografische netwerk heeft echter zijn eigen factoren, die ook verband houden met het klimaat: "Koud grondwater of smeltende sneeuw kan de impact van warme lucht verzachten", benadrukt de onderzoeker. Het probleem is dat het steeds minder vaak sneeuwt. Bovendien helpt de overexploitatie van watervoerende lagen ook niet. "Naarmate de sneeuwbedekking afneemt en de grondwateraanvoer afneemt, kunnen rivieren door klimaatverandering minder snel afkoelen", concludeert Li.

Er zijn andere menselijke factoren die de opwarming van rivieren beïnvloeden. Een daarvan zijn dammen, die de duur van extreme temperaturen verlengen. De auteurs van de studie bevestigden dit door een groter aantal reservoirs en barrières in bepaalde stroomgebieden te koppelen aan de duur van deze gebeurtenissen daar. De andere factor, die deze dit keer verzacht, is de landbouw. ​​"De landbouw heeft hittegolven in de rivieren verzacht door koelere lucht en water dankzij irrigatie, zoals blijkt uit afnemende trends in de frequentie, duur en intensiteit van hittegolven in de rivieren in landbouwgebieden", zegt Kayalvizhi Sadayappan, co-auteur van de studie, in een notitie van Pennsylvania State University. Dit impliceert dat de toenemende braaklegging van landbouwgrond (veel minder in de Verenigde Staten dan in Europa) de impact van hitte op riviersystemen zou kunnen versterken.

Sadayappan en Li hebben de situatie in Amerikaanse rivieren kunnen bestuderen omdat de U.S. Geological Survey al tientallen jaren de temperatuur van het rivierennetwerk van het land registreert. Maar ze zijn ervan overtuigd dat hittegolven in rivieren wereldwijd toenemen. In Europa bestaat er geen enkele database, en zelfs geen enkel monitoringnetwerk voor de rivieren, maar er zijn wel enkele gedeeltelijke studies die een vergelijkbare lijn volgen.

Een paar jaar geleden bestudeerden Italiaanse, Nederlandse en Zwitserse onderzoekers de thermische belasting van 19 Zwitserse rivieren tijdens de drie zwaarste hittegolven die Centraal-Europa heeft meegemaakt sinds het begin van de metingen: die van 2003, 2006 en 2015. De studie werd gepubliceerd in 2018 , dus het omvat niet de meest recente, die bijna allemaal overtroffen. De ergste vond plaats tussen eind juli en half augustus 2003, wat alleen al in Spanje duizenden doden veroorzaakte . De studie laat zien hoe laaglandrivieren een groot deel van hun waterstroom verloren, maar niet die gevoed door sneeuw, die, wanneer snel gesmolten, het tegenovergestelde effect had. Het ergste aspect was de waargenomen thermische afwijking. Nunzio Seviglia, een onderzoeker aan de Zwitserse Federale Technische Hogeschool in Zürich, schat deze op "bijna vier graden" vergeleken met het gemiddelde dat sinds 1984 is geregistreerd.

De impact van hittegolven in rivieren heeft geen invloed op mensen, althans niet direct. Het is het leven in de rivier dat eronder lijdt. Een onderzoek naar weekdierpopulaties in de Saône (Frankrijk) laat zien hoe verschillende soorten van het geslacht Pisidium , kleine venusschelpen, na de zomer van 2003 vrijwel verdwenen. Meer dan tien jaar later, in 2015 , toonde een nieuwe telling op verschillende punten langs de rivier aan dat ze zich nog steeds niet hadden hersteld. Maar afgezien van een paar minder venusschelpen, herinnert Seviglia zich de conclusies uit zijn werk aan Zwitserse rivieren: "Het effect van een extreme hittegolf als een pulserende verstoring heeft een grotere kans om een ​​verandering in de toestand van ecosystemen te veroorzaken, waardoor ze de impuls krijgen om ecologische drempels te overschrijden naar nieuwe en mogelijk onomkeerbare ecosysteemtoestanden."

Luz Boyero, onderzoeker en medeleider van de groep Rivierecologie aan de Universiteit van Baskenland, heeft niet zozeer hittegolven als zodanig onderzocht, maar eerder de impact van extreme hitte op de levenscyclus van rivieren : de afbraak van organisch materiaal. Voor Boyero, die de resultaten van haar Amerikaanse collega's als "generaliseerbaar en wereldwijd" beschouwt, is het interessante aan hun werk dat "in het geval van rivieren of aquatische ecosystemen in het algemeen, naast klimaatverandering op zich , menselijke aanpassingen, zoals dammen, een belangrijke rol spelen bij hoge temperatuurgolven."

In een experiment met bladeren van drie soorten, verzameld aan de oevers van de rivier Agüera (Cantabria en Vizcaya), stelde Boyero's groep deze bloot aan temperaturen tot wel 40º om te zien hoe overmatige hitte zowel de snelheid als de kwaliteit van het ontbindingsproces van hun essentiële voedingsstoffen beïnvloedde. Deze voedingsstoffen vormen de basis van detritivore organismen (via detritus), wat op zijn beurt weer essentieel is voor andere organismen die als voedsel dienen voor kleinere vissen, die op hun beurt weer grotere vissen tot leven brengen, die...