KI-generierte Kurzmeldung zu dieser PM

Studie: Flüsse werden weltweit stärker zu Treibhausgasquellen

Flüsse stoßen weltweit zunehmend mehr Treibhausgase aus und beeinflussen damit das Klimasystem stärker als bislang angenommen. Zu diesem Ergebnis kommt eine Untersuchung des Karlsruher Instituts für Technologie, für die Messdaten von mehr als 1.000 Flussstandorten mit Satellitenbeobachtungen und Methoden des maschinellen Lernens ausgewertet wurden. „Wir beobachten zunehmend, dass Flüsse zu einer signifikanten Quelle für Treibhausgase werden“, sagte Ralf Kiese vom Institut für Meteorologie und Klimaforschung am Campus Alpin des KIT in Garmisch-Partenkirchen.

Nach Angaben der Forschenden gelangen vor allem organischer Kohlenstoff und Nährstoffe aus Landwirtschaft und Abwässern in die Gewässer. Dort würden sie durch mikrobielle Prozesse in Kohlendioxid, Lachgas und Methan umgewandelt. Für die Analyse rekonstruierten die Wissenschaftler erstmals konsistente Zeitreihen für den Zeitraum von 2002 bis 2022 und bezogen mehr als 5.000 Einzugsgebiete weltweit ein.

Die Auswertung zeigt, dass sich Flüsse erwärmen, Sauerstoff verlieren und zunehmend mit Treibhausgasen übersättigt sind. „Insgesamt schätzen wir die zusätzlichen anthropogenen Emissionen aus Flüssen auf etwa 1,5 Milliarden Tonnen CO₂-Äquivalent“, sagte Ricky Mwanake vom KIT. Werden Stoffeinträge verringert, könne sich der Effekt umkehren. „Somit ist der Schutz von Flüssen immer auch aktiver Klimaschutz.“

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.

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.“

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.“