世界上的河流受到威胁 正在迅速变化

2022年9月15日08:47:52世界上的河流受到威胁 正在迅速变化已关闭评论


    河流携带多少沉积物以及沉积在哪里,对河流的运行方式有重大影响。沙子、淤泥和粘土构成了河流沉积物的大部分,它们通过为下游和河口的生物提供栖息地而发挥着重要的生态功能。它对人类生活也至关重要,因为它为洪泛区的农业土壤补充养分,并通过向三角洲和海岸线输送沙子来缓冲与气候变化有关的海平面上升的影响。
    然而,这些功能正受到威胁,因为根据最近发表在《科学》上的一项达特茅斯研究,在过去的40年里,人们对河流的沉积物运输造成了前所未有的后果性变化。
    达特茅斯大学的科学家们利用美国国家航空航天局/美国地质调查局联合Landsat计划的卫星图像和水文数据的数字档案,研究了1984年至2020年世界上最大的414条河流将多少泥沙带到海洋的变化。
    "我们的结果讲述了一个两个半球的故事。在过去的40年里,北方的河流沉积物运输量大幅减少,而南方的河流沉积物运输量在同一时期大幅增加,"主要作者、达特茅斯大学的博士后Evan Dethier说。"人类已经能够改变世界上最大的河流,其速度在最近的地质记录中是前所未有的"。Dethier说。"河流携带的沉积物的数量通常是由流域的自然过程决定的,比如有多少雨水,或者是否有山体滑坡或植被。我们发现,人类的直接活动正在压倒这些自然过程,甚至超过了气候变化的影响。"
    世界上的河流受到威胁 正在迅速变化
    马罗尼河沿着苏里南和圭亚那的边界流过热带雨林。它的流域在20世纪90年代之前相对没有改变。在过去的25年里,主要由采矿作业造成的大规模森林砍伐,加剧了流域的侵蚀。以前的黑褐色或黑水河现在一年四季都携带额外的沉积物,即使在旱季也是如此。这些1993年(左)和2021年(右)的图片显示了采矿作业对土地利用的一些转变,以及由此产生的流入河流的泥浆水。图片来源:NASA Landsat/美国地质调查局、图由Evan Dethier编撰。
    研究结果显示,20世纪在全球水文北部--北美、欧洲/欧亚大陆和亚洲--的大规模建坝,使全球河流向海洋输送的悬浮泥沙比建坝前减少49%。尽管全球南部--南美洲、非洲和大洋洲的水文输送量大幅增加,但还是出现了这种全球性的减少。在那里,由于土地使用的重大变化,该地区36%的河流的泥沙输送量有所增加。
    南方沉积物迁移的变化主要是由密集的土地利用变化驱动的,其中大部分与森林砍伐有关。突出的例子包括马来西亚的伐木;南美和撒哈拉以南非洲的砂金开采;孟加拉国和印度的采砂;以及大洋洲大部分地区的棕榈油种植园。(在之前的研究中,Dethier发现秘鲁的手工金矿开采与悬浮泥沙水平的增加有关)。
    在北方,在过去的几个世纪里,大坝建设一直是河流变化的主要因素。
    共同作者Francis Magilligan说:"这项研究的动机之一是建造大型水坝的全球扩张,"他是达特茅斯大学的地理学教授和Frank J. Reagan '09政策研究主席,研究水坝和水坝拆除。"仅在美国,就有超过90000座大坝被列入国家大坝目录,思考这个问题的一种方式是,我们作为一个国家,自《独立宣言》签署以来,平均每天建造一座大坝。"
    河流负责创造洪泛区、沙洲、河口和三角洲,因为它们运送的是沉积物。然而,一旦安装了大坝,这种沉积物的供应,包括其营养物质,往往就被切断了。
    然而,在美国和北半球的其他国家,许多大坝已经有半个多世纪的历史,而在21世纪,正在建造的大坝越来越少。因此,最近沉积物运输的下降是相对最小的。在过去的30年里,欧亚大陆和亚洲的大坝建设推动了全球泥沙运输的持续减少。
    "对于三角洲地区的低洼国家(生活在海平面、接近海平面或低于海平面的国家)来说,来自河流的沉积物供应在过去能够帮助抵消气候变化带来的海平面上升的影响,"Magilligan说,"但现在你已经有了来自大坝建设和海平面上升的沉积物减少的双重驱动力。这对于像越南这样人口密集的地方来说尤其令人担忧,那里的沉积物供应已经因湄公河沿岸的大坝活动而大大减少。"
    北方的结果是惊人的,并可能预示着南方未来的变化,因为研究报告说,在南美洲和大洋洲的大河上有300多座大坝计划。亚马逊河携带的泥沙比世界上任何其他河流都多,是这些水坝的主要目标。
    共同作者、达特茅斯大学埃文斯家族地球科学杰出教授Karl Renshaw说:"河流是我们对地球表面所做工作的相当敏感的指标--它们有点像土地使用变化的温度计。然而,对于北半球的河流来说,大坝现在正阻挡着泥沙进入海洋的信号。"Renshaw说,"美国存在土壤流失危机是公认的,但我们只是在沉积物出口记录中没有看到,因为它都被卡在这些大坝后面,而我们可以看到全球南部河流的信号。"
    Dethier说:"在全世界的许多情况下,我们已经围绕着河流和河流的运行方式建立了我们的环境,用于农业、工业、娱乐和旅游以及运输,但是当人类活动突然破坏了河流的运行方式时,可能会变得难以实时适应这种影响。"
    大坝如何保留沉积物以及土地使用如何增加下游的侵蚀,科学家们希望这些原则能够被用来帮助指导未来河岸和沿海地区的规划决策以及土地使用和环境管理政策。