Die Binnenwasserstraßen der Welt bewegen sich nicht nur um Wasser. Sie spielen eine zentrale Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf, indem sie Kohlenstoff aus dem Land aufnehmen und als Kohlendioxid in die Atmosphäre abgeben. Aber tragen Flüsse oder Seen mehr Treibhausgase bei? Eine heute in Nature veröffentlichte Studie stellt fest, dass Flüsse und Bäche kumulativ etwa fünfmal mehr Kohlendioxid freisetzen als alle Seen und Stauseen der Welt, obwohl letztere weitaus mehr Erdoberfläche bedecken.
Es ist eine komplexe Aufgabe, herauszufinden, wie viel Kohlendioxid diese Gewässer zum Kohlenstoffkreislauf beitragen. Wissenschaftler müssen die globale Oberfläche der Seen, Bäche, Flüsse und anderer Gewässer der Welt bestimmen. Dann müssen sie herausfinden, wie viel Kohlendioxid diese Körper enthalten und wie schnell dieser Kohlenstoff von Wasser in die Atmosphäre übertragen wird, ein Faktor, der als Gasübertragungsgeschwindigkeit bezeichnet wird. Unsicherheiten und ein Mangel an Daten in allen drei Bereichen haben die Bemühungen behindert, genau zu bestimmen, wie viel Kohlenstoff in den Binnengewässern freigesetzt wird.
Um bessere Schätzungen zu erhalten, musste ein Team unter der Leitung des Biogeochemikers Peter Raymond von der Yale School of Forestry and Environmental Studies detailliertere Datensätze für alle drei Parameter erstellen. Sie überarbeiteten eine Zählung von Seen und Stauseen und stützten sich auf Daten aus so unterschiedlichen Quellen wie Space-Shuttle-Missionen und US-Flussmonitoren, um das Ausmaß der globalen Wasserstraßen zu bestimmen. Binnengewässer sind im Allgemeinen mit Kohlendioxid übersättigt, aber wie viel Kohlenstoff das Wasser enthält, ist je nach Art unterschiedlich. Gasübertragungsgeschwindigkeiten waren in früheren Experimenten bestimmt worden; Faktoren wie Turbulenzen und Seegröße spielten eine Rolle bei der Geschwindigkeit, mit der sich Kohlendioxid durch das System bewegte.
Die Forscher berechneten, dass alle Binnengewässer des Planeten etwa 2, 1 Gigatonnen beitragen Kohlenstoff in die Atmosphäre jedes Jahr. Flüsse und Bäche, die rund 624.000 Quadratkilometer der Erde bedecken, setzen jährlich etwa 1, 8 Gigatonnen Kohlenstoff frei. Weitere 0, 32 Gigatonnen stammen aus Seen und Stauseen, auf die 3.000.000 Quadratkilometer entfallen. Diese Schätzungen waren etwa doppelt so hoch wie zuvor, stellen die Forscher fest. Die Ergebnisse stimmen jedoch mit detaillierten Studien überein, die an Orten wie dem Amazonasgebiet und in gemäßigten Regionen durchgeführt wurden. In diesem Zusammenhang wird erwartet, dass der Mensch 2013 rund 36 Gigatonnen Kohlenstoff in die Atmosphäre einbringt.
"Das Verständnis der relativen Bedeutung dieser Quellen ist für das globale Kohlenstoffbudget von entscheidender Bedeutung", schreiben die Forscher. „Ein Fluss von 1, 8 für Bäche und Flüsse ist angesichts ihrer geringen Oberfläche groß und untermauert das Konzept, dass Bäche und Flüsse Hotspots für den Austausch sind.“ Die Studie liefert nicht nur ein besseres Gesamtbild, sondern zeigt auch die Standorte auf, an denen die meisten Beiträge geleistet werden Kohlendioxid, das durch Flüsse wie Südostasien, den Amazonas, Europa und Südost-Alaska freigesetzt wird.
Diese Berechnungen weisen jedoch nach wie vor Unsicherheiten auf. Die Forscher haben die Feuchtgebiete der Welt ausgelassen, weil sie mit ihrer Vegetation ganz anders funktionieren als offene Gewässer - ein Feuchtgebietsüberdachung kann die Bewegung von Kohlendioxid in die Atmosphäre verändern. Es besteht auch ein Bedarf an noch besseren Daten als derzeit verfügbar. „Da tropische Regionen in globalen Datensätzen stark unterrepräsentiert sind, sind zusätzliche Untersuchungen der Kohlenstoffkonzentrationen in den vorhergesagten Hotspot-Gebieten in den Tropen dringend erforderlich“, schreibt Bernhard Wehrli, Biogeochemiker an der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Zürich, in einem Begleitartikel zu News & Views.
Wehrli merkt an, dass die Menschen seit Hunderten von Jahren die Wasserstraßen verändern - sie eindämmen, entwässern, kanalisieren. Einige dieser Konstruktionen, wie Turbinenfreigaben in Verbindung mit Dämmen, sowie natürliche Merkmale wie Wasserfälle können Orte mit hoher Gasemission sein. Andere, wie vom Menschen geschaffene Kanäle und entwässerte Feuchtgebiete, haben derart veränderte Systeme hervorgebracht, dass sie sich stark von den natürlichen Systemen unterscheiden, auf denen Modelle von Kohlenstoffbudgets basieren.
Diese Unsicherheiten geben jedoch Anlass zum Nachdenken. Fördern bestimmte landwirtschaftliche Praktiken die Übertragung von Kohlenstoff auf Flüsse, der dann als Kohlendioxid in die Atmosphäre entweicht? Inwieweit trägt die unnatürliche Veränderung unserer Wasserstraßen zur Kohlendioxid-Freisetzung von Flüssen bei? Die Beantwortung dieser Fragen wird den Wissenschaftlern helfen zu verstehen, inwieweit menschliches Verhalten die Treibhausgasemissionsraten erhöht, und uns ein umfassenderes Bild der Ursachen des vom Menschen verursachten Klimawandels geben und wo Anstrengungen zur Reduzierung der Kohlenstoffemissionen die größten Auswirkungen haben könnten.
