Плотинные водохранилища могут быть гораздо большими источниками выбросов углерода, чем мы думали

Мы думали, что плотины полезны для окружающей среды, но на самом деле они могут высвобождать огромное количество углерода.

Отредактировано 2023-07-08
водохранилище хранящее углеродВодохранилища за плотинами не так экологичны, как мы думали.

Раньше считалось, что плотины связывают углерод в отложениях, которые накапливаются в их водохранилищах. Но новое исследование, основанное на данных за 30 лет, показывает, что они могут высвобождать потенциально огромное количество углерода, и проблема может только усугубляться.

"Выбросы углерода от плотин были значительно недооценены", - написал в пресс-релизе Маттиас Кошоррек, биогеохимик и старший автор исследования. По его мнению, если раньше климатические политики считали их поглотителем углерода, то теперь их следует рассматривать как источник.

В водохранилищах содержится удивительное количество углерода. После строительства плотины ее водохранилище затапливает поля, водно-болотные угодья и леса. И вода постоянно накапливает все больше мертвого растительного материала: когда ручьи и реки сбрасывают растения из верхнего течения, часть их опускается на дно.

"Один из главных аспектов водохранилищ заключается в том, что они задерживают большое количество осадочного материала", - говорит Джон Даунинг, директор Морского гранта Университета Миннесоты. "Они задерживают много углерода". В совокупности, говорит он, пресноводные водоемы имеют большее значение для глобального цикла углерода, чем весь мировой океан.

Главное - как быстро весь этот растительный материал разлагается, превращаясь в парниковые газы. Находясь глубоко под водой, он разлагается медленно. В конце концов, он может даже оказаться погребенным в низкокислородном иле, что полностью исключит его из краткосрочного цикла углерода.

"Иногда на дне озер находят тела, пролежавшие там десятки лет, но выглядящие так, будто они попали туда вчера", - говорит Даунинг. В других местах люди находили неповрежденное мясо мастодонтов на дне водоемов или сохранившиеся обломки римских кораблей.

Но уровень водохранилища меняется в зависимости от сезонных осадков, сельскохозяйственных моделей и управленческих решений, и не весь углерод остается под водой.

Согласно анализу спутниковых данных, проведенному исследователями, в период с 1985 по 2015 год в среднем 15 процентов площади глобальных водохранилищ были сухими. Это означает, что утонувший углерод, накопленный в этих водохранилищах, может быстро сгнить под открытым небом.

Водохранилища, используемые для орошения сельскохозяйственных культур, как правило, используют гораздо больше воды - в среднем четверть их поверхности сухая, чем водохранилища, используемые в основном для гидроэнергетики. При этом водохранилища на крайнем севере и в районе экватора были более устойчивыми, чем водохранилища в средних широтах. Отчасти это объясняется тем, что на крайнем севере больше плотин используется для гидроэнергетики, а отчасти тем, что сезонные циклы засухи и муссонов более распространены вблизи экватора.

Поэтому водохранилища выбрасывают в атмосферу вдвое больше углерода, чем поглощают, подсчитали исследователи.

Это особенно важно, поскольку мы все больше и больше истощаем водохранилища. В этом году на Юго-Западе, скорее всего, будет активирован план действий на случай засухи и резко сокращено использование реки Колорадо, поскольку уровень воды в огромных водохранилищах, питающих города и фермы по всему региону, упал до критического уровня. (Однако, поскольку эти водохранилища в основном заполняют глубокие пустынные каньоны, они оставляют меньше незащищенной земли, чем водохранилища на более пологой местности, как, например, в Квебеке). Все основные водохранилища Калифорнии находятся ниже средних исторических значений.

Но обнаженная область - это лишь одна часть нового портрета углеродных выбросов водохранилищ. Согласно другим недавним исследованиям Даунинга, люди закачивают в озера и водохранилища такое количество питательных веществ - хороший способ сказать о сточных водах и сельскохозяйственных стоках - что к 2100 году водные пути вызовут вдвое меньшее потепление, чем наше нынешнее потребление ископаемого топлива.

Это происходит потому, что питательные вещества вызывают цветение водорослей, которые затем массово погибают. Когда микроорганизмы расщепляют водоросли, они истощают запасы кислорода и выделяют метан. Этот процесс также может ускориться из-за изменения уровня воды, говорит Даунинг. "Когда вы высушиваете осадки и снова их смачиваете, они выделяют большое количество питательных веществ, поэтому вы получите гораздо больше подвижного питательного материала".

Оценка 2018 года (которая не включала недавние расчеты по просадке воды или уровню питательных веществ) показала, что в тропиках гидроэлектроэнергия может создавать выбросы в том же масштабе, что и ископаемое топливо.

Конечно, цветение водорослей не является неизбежным - его можно контролировать с помощью лучшего управления удобрениями и сточными водами. А сокращение водохранилищ - это результат человеческих решений и выработки политики.

Однако полученные результаты могут быть применимы и к естественным озерам, уровень воды в которых, скорее всего, будет расти сезонно по мере потепления климата.

"У нас будет много озер, которые теряют воду", - говорит Даунинг. "И у нас есть новые озера, создаваемые в северных климатических зонах. Я считаю, что у нас будет больше прерывистых систем, которые могут иметь действительно высокие показатели выброса парниковых газов в атмосферу".