Flüsse als unterschätzte Quelle von Treibhausgasen
Flüsse sind weltweit stark belastet: Sie erwärmen sich, verlieren
Sauerstoff und stoßen dadurch immer mehr Treibhausgase aus. Forschende des
Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben diese globalen
Entwicklungen nun über zwei Jahrzehnte hinweg quantifiziert. Ihre
Ergebnisse zeigen, dass der Anstieg der Temperatur und der menschlichen
Landnutzung Flusssysteme grundlegend verändern – mit gravierenden Folgen
für das Klima. Veröffentlichung in Global Change Biology. (DOI:
10.1111/gcb.70828)
Flüsse sind Lebensraum, Wasserquelle und prägen ganze Kulturräume.
Entsprechend negativ sind die Folgen vor Ort, wenn Landwirtschaft und
Industrie Flusssysteme belasten. „Flüsse beeinflussen zudem maßgeblich das
globale Klimasystem“, sagt Dr. Ralf Kiese vom Institut für Meteorologie
und Klimaforschung – Atmosphärische Umweltforschung (IMKIFU), dem Campus
Alpin des KIT in Garmisch-Partenkirchen. „Wir beobachten zunehmend, dass
Flüsse zu einer signifikanten Quelle für Treibhausgase werden.“ Ursache
sind vor allem mikrobielle biogeochemische Prozesse: Gelangen organischer
Kohlenstoff und Nährstoffe aus der Landwirtschaft oder aus Abwässern in
Flüsse, werden sie dort in Kohlendioxid, Lachgas und Methan umgesetzt –
Treibhausgase, die dann in der Atmosphäre ihre Wirkung entfalten.
Maschinelles Lernen ergänzt fehlende Daten
Um diese Entwicklungen erstmals weltweit zu quantifizieren, kombinierten
die Forschenden Messdaten mit Satellitenbeobachtungen und Methoden des
Maschinellen Lernens. Grundlage waren Messdaten zu Wasserparametern aus
über 1 000 Flussstandorten. Diese verknüpften sie mit global verfügbaren
Satelliteninformationen zu Vegetation, Strahlung und Topografie. Die
Modelle lernten daraus, wie sich diese Umweltfaktoren auf
Wassertemperatur, Sauerstoffgehalt und die Anreicherung von
Treibhausgaskonzentrationen auswirken. Anschließend übertrugen die
Forschenden diese Zusammenhänge auf mehr als 5 000 weitere Einzugsgebiete
weltweit und rekonstruierten so erstmals konsistente Zeitreihen von 2002
bis 2022 – auch für Regionen ohne Messdaten.
Die Auswertungen zeigen klare globale Trends: Flüsse erwärmen sich,
verlieren Sauerstoff und sind zunehmend mit Treibhausgasen übersättigt.
„Im Mittel sinkt der Sauerstoffgehalt um 0,058 Milligramm pro Liter und
Jahrzehnt – also deutlich schneller als in Seen und Ozeanen. Gleichzeitig
steigen die Emissionen von Kohlendioxid, Methan und Lachgas an“, sagt Dr.
Ricky Mwanake vom IMKIFU, der die Berechnungen maßgeblich durchgeführt
hat. „Insgesamt schätzen wir die zusätzlichen anthropogenen Emissionen aus
Flüssen auf etwa 1,5 Milliarden Tonnen CO₂-Äquivalent im
Untersuchungszeitraum von 2002 bis 2022. Diese zusätzlichen Emissionen
waren in den derzeitigen globalen Treibhausgasbudgets nicht berücksichtigt
worden.“
Klimawandel und Landnutzung verstärken die Emissionen
Besonders dynamische Veränderungen zeigen sich in Regionen mit wachsender
landwirtschaftlicher Nutzung und Urbanisierung. Dort treffen steigende
Wassertemperaturen auf erhöhte Einträge von Nährstoffen und organischem
Kohlenstoff. Durch beschleunigte mikrobielle Prozesse entstehen dabei
Hotspots, in denen sich Belastungen gegenseitig verstärken und sich
Treibhausgase im Gewässer anreichern. Dadurch können Flüsse zu besonders
starken Emittenten von Treibhausgasen werden. „Gelingt es, diese
Stoffeinträge zu reduzieren und Flüsse besser zu schützen, lässt sich
dieser Effekt umkehren“, sagt Mwanake. „Somit ist der Schutz von Flüssen
immer auch aktiver Klimaschutz.“
Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Dr. Martin Heidelberger, Stellv. Pressesprecher, Pressereferent, Tel.: +49
721 608-41169, E-Mail:
Originalpublikation:
Ricky Mwangada Mwanake, Elizabeth Gachibu Wangari, Ralf Kiese: Rising
Global Riverine Deoxygenation Rates and GHG Emissions Driven by the
Synergistic Effects of Warming and Anthropogenic Land Use Expansion,
Global Change Biology, 2026 DOI: 10.1111/gcb.70828
https://onlinelibrary.wiley.co
