Analiza wpływu zmian użytkowania gruntów na rzeki w oparciu o badanie sedymentacji
Reżim sedymentacji – ilość i rodzaj osadów oraz czas ich napływu do systemu rzecznego i odpływu z takiego systemu – może ulegać modyfikacji w wyniku zmian pokrycia terenu i użytkowania gruntów, które wywołuje na przykład urbanizacja, rolnictwo lub zalesianie i wylesianie. Proces ten może przynieść negatywne skutki związane z zalewaniem terenów, wytwarzaniem energii hydroelektrycznej, a nawet obiegiem węgla, ponieważ zarówno rośliny, jak i osady pochłaniają węgiel organiczny na drodze fotosyntezy. „Badanie reżimu sedymentacji polega zwykle na analizie ewolucji morfologii koryta oraz cech osadów”, wyjaśnia Carmelo Juez z Hiszpańskiej Narodowej Rady ds. Badań Naukowych, stypendysta działania „Maria Skłodowska-Curie” pracujący przy projekcie SEDILAND. „Dane dotyczą zwykle konkretnego obszaru i krótkich odcinków czasu”. W związku z tym trudno jest przeprowadzić uogólnienie, które pozwoli wskazać dokładne przyczyny i skutki długoterminowych zakłóceń reżimu sedymentacji związanych ze zmianą pokrycia terenu. Aby temu zaradzić, zespół projektu SEDILAND zamierzał uzyskać bardziej całościowy obraz zmian reżimu sedymentacji w zlewniach rzecznych, w których zachodzą utrzymujące się i nasilające się zmiany pokrycia terenu.
Zmiana reżimu sedymentacji
Zespół projektu, realizowanego przy wsparciu działania „Maria Skłodowska-Curie”, zebrał i przeanalizował zapisy procesów hydrologicznych i procesów sedymentacji z ostatnich 15 lat. Zgromadzone dane pochodziły z czterech zlewni doświadczalnych znajdujących się w hiszpańskiej części Pirenejów. Te cztery obszary badawcze wybrano, ponieważ mają podobne cechy geograficzne i geologiczne, przy czym różnią się stopniem modyfikacji pokrycia terenu. Wśród badanych terenów znalazły się stosunkowo dziewicze lasy, nieużytki stopniowo zarastające roślinnością oraz obszary zalesione. Dane bieżące i historyczne – czas napływu osadów, ich ilość i rodzaj itd. – poddano analizie, by określić długoterminowe trendy i cykle. Juez chciał przede wszystkim dowiedzieć się, jak – i w jakim tempie – zmiany pokrycia terenu mogą wpływać na reżim sedymentacji zlewni rzecznej. Innym obszarem zainteresowania badacza było wskazanie potencjalnych wzorców produkcji, akumulacji i transportu osadów w czasie. Informacje te mogą przełożyć się na lepsze zarządzanie środowiskiem i gruntami oraz na możliwość zachowania naturalnych procesów.
Wpływ zmiany klimatu
Wyniki analizy, którą przeprowadził Juez, sugerują, że zmiany pokrycia terenu i użytkowania gruntów zakłócają reżim sedymentacji w różnych skalach czasowych. W perspektywie krótkoterminowej reżim ten zależy od sezonowych wzorców opadów charakterystycznych dla klimatu danego regionu, natomiast w dłuższej perspektywie występujące na przemian okresy zwiększonych i zmniejszonych przepływów osadów pozwalają zachować równowagę w korycie rzeki. Co ciekawe, przewiduje się, że na procesy te będzie oddziaływać zmiana klimatu. „Wzrost temperatur, dotkliwsze susze i obfitsze opady, których oczekujemy w przyszłości, z dużym prawdopodobieństwem sprawią, że znaczenie procesów krótkoterminowych spadnie, a procesów wieloletnich – wzrośnie”, mówi badacz. „W związku z tym dziewicze, zalesione zlewnie, w których przemieszczanie osadów trwa wiele lat, będą bardziej odporne na zmianę klimatu. W innych miejscach, gdzie proces ten jest szybszy, do koryt rzecznych trafiać będzie mniej osadów, co może skutkować degradacją”.
Aktywne łagodzenie skutków
Wnioski te podkreślają znaczenie odpowiedniego planowania w gospodarowaniu gruntami, które pozwoli złagodzić skutki zmiany klimatu i zachować, na ile to możliwe, naturalne procesy. Wyniki badania powinny zainteresować ekologów i inżynierów, a także rybaków i sektor hydroenergetyki. Obecnie Juez planuje wykorzystać uczenie maszynowe do modelowania przepływów osadów. Badacz ma nadzieję, że zachęci to innych naukowców do rezygnacji z deterministycznego modelowania zlewni rzecznych i do uwzględnienia w modelach większej liczby zmiennych losowych.
Słowa kluczowe
SEDILAND, rzeka, osad, zalewanie, klimat, węgiel, energia hydroelektryczna, rolnictwo, wylesianie
