La presa de las Tres Gargantas redujo drásticamente la cantidad de sedimentos transportados por el río Yangtze en China después de su finalización en 2003. La imagen superior muestra el sitio de la presa durante la construcción en 1999, cuando los sedimentos tiñen de marrón el río que fluye libremente. La imagen inferior muestra la represa terminada en 2010. El agua azul oscuro fluye a través de la represa sin sedimentos, que quedan atrapados aguas arriba en el embalse, uno de los 50 000 estimados en la cuenca del río. Crédito:NASA Landsat/Servicio Geológico de los Estados Unidos; Figura:Evan Dethier
La forma en que funcionan los ríos se ve significativamente afectada por la cantidad de sedimentos que transportan y dónde se depositan. Los sedimentos de los ríos, principalmente arena, limo y arcilla, desempeñan un papel ecológico crítico, ya que proporcionan un hábitat para los organismos río abajo y en los estuarios. También es importante para la vida humana, reabasteciendo de nutrientes los suelos agrícolas de las llanuras aluviales y amortiguando el aumento del nivel del mar causado por el cambio climático al llevar arena a los deltas y las costas. Sin embargo, estas funciones están amenazadas:en los últimos 40 años, los humanos han provocado cambios sin precedentes y consecuentes en el transporte de sedimentos fluviales, según un nuevo estudio de Dartmouth publicado en Science. .
Usando imágenes satelitales de NASA Landsat y archivos digitales de datos hidrológicos, los investigadores de Dartmouth examinaron los cambios en la cantidad de sedimentos que 414 de los ríos más grandes del mundo transportan a los océanos desde 1984 hasta 2020.
"Nuestros resultados cuentan una historia de dos hemisferios. El norte ha visto grandes reducciones en el transporte de sedimentos de los ríos en los últimos 40 años, mientras que el sur ha visto grandes aumentos durante el mismo período", dice el autor principal Evan Dethier, becario postdoctoral en Dartmouth. . "Los humanos han sido capaces de alterar los ríos más grandes del mundo a un ritmo sin precedentes en el registro geológico reciente.
"La cantidad de sedimentos que transportan los ríos generalmente depende de los procesos naturales en las cuencas hidrográficas, como la cantidad de lluvia o si hay deslizamientos de tierra o vegetación. Descubrimos que las actividades humanas directas están superando estos procesos naturales e incluso superando los efectos del cambio climático. ."
Los hallazgos muestran que la construcción masiva de represas en el siglo XX en el norte hidrológico global (América del Norte, Europa/Eurasia y Asia) ha reducido la entrega global de sedimentos suspendidos en los ríos a los océanos en un 49 % en relación con las condiciones previas a la represa. Esta reducción global se ha producido a pesar de los importantes aumentos en la entrega de sedimentos desde el sur hidrológico global:América del Sur, África y Oceanía. Allí, el transporte de sedimentos se ha incrementado en el 36% de sus ríos en la región debido al importante cambio de uso de suelo.
Los cambios en el transporte de sedimentos en el sur han sido impulsados principalmente por cambios intensivos en el uso de la tierra, la mayoría de los cuales están asociados con la deforestación. Los ejemplos notables incluyen la tala en Malasia; minería de oro aluvial en América del Sur y África subsahariana; extracción de arena en Bangladesh e India; y plantaciones de aceite de palma en gran parte de Oceanía. (En una investigación anterior, Dethier descubrió que la minería de oro artesanal en Perú está asociada con aumentos en los niveles de sedimentos suspendidos).
En el norte, la construcción de represas ha sido el principal agente de cambio de los ríos en los últimos siglos.
"Una de las motivaciones de esta investigación ha sido la expansión global de la construcción de grandes represas", dice el coautor Francis Magilligan, profesor de geografía y presidente de Estudios de Política Frank J. Reagan '09 en Dartmouth, que estudia represas y eliminación. "Solo en los EE. UU., hay más de 90,000 represas registradas en el Inventario Nacional de Represas". Magilligan dice:"Una forma de pensar en esto es que nosotros, como nación, hemos estado construyendo, en promedio, una represa por día desde la firma de la Declaración de Independencia".
Los ríos son responsables de crear llanuras aluviales, bancos de arena, estuarios y deltas debido a los sedimentos que transportan. Sin embargo, una vez que se instala una represa, ese suministro de sedimentos, incluidos sus nutrientes, a menudo se cierra.
El río Maroni fluye a través de la selva tropical a lo largo de la frontera de Surinam y Guyana. Su cuenca permaneció relativamente inalterada hasta la década de 1990. En los últimos 25 años, la gran deforestación, principalmente por operaciones mineras, ha incrementado la erosión en la cuenca. El río, antes de color marrón oscuro o de aguas negras, ahora transporta sedimentos adicionales durante todo el año, incluso durante la estación seca. Estas imágenes de 1993 (izquierda) y 2021 (derecha) muestran parte de la transformación del uso de la tierra por las operaciones mineras y el flujo resultante de agua fangosa hacia el río. Imágenes:NASA Landsat/Servicio Geológico de los Estados Unidos. Figura recopilada por Evan Dethier. Crédito:NASA Landsat/Servicio Geológico de los Estados Unidos; Figura:Evan Dethier
Sin embargo, en los EE. UU. y otros países del hemisferio norte, muchas represas tienen más de medio siglo de antigüedad y se están construyendo menos represas en el siglo XXI. Como resultado, las recientes disminuciones en el transporte de sedimentos son relativamente mínimas. Dam building in Eurasia and Asia in the past 30 years, especially in China, has driven ongoing reductions in global sediment transport.
"For low-lying countries (countries that live at, near or below sea level) in delta regions, sediment supply from rivers has, in the past, been able to help offset the effects of sea level rise from climate change," says Magilligan, "but now you've got the double drivers of declining sediment from dam construction and rising sea levels." He says, "This is particularly worrisome for densely populated places like Vietnam, where sediment supply has been reduced significantly by dam activity along the Mekong River."
The results in the north are striking and could foreshadow future changes to come for the south, as the study reports that there are more than 300 dams planned for large rivers in South America and Oceania. The Amazon River carries more sediment than any other river in the world and is a major target for these dams.
"Rivers are pretty sensitive indicators of what we're doing to the surface of the Earth—they are sort of like a thermometer for land use change," says co-author Carl Renshaw, the Evans Family Distinguished Professor of Earth Sciences at Dartmouth. "Yet, for rivers in the Northern Hemisphere, dams are now blocking that signal for sediment coming to the ocean."
Renshaw says, "It's well-established that there's a soil loss crisis in the U.S. but we just don't see it in the sediment export record because it's all getting stuck behind these dams, whereas we can see the signal for rivers in the global south."
Dethier says, "In many cases throughout the world, we have built our environment around rivers and the way that they operate, for use in agriculture, industry, recreation and tourism, and transportation, but when human activity suddenly disrupts the way rivers function, it may become difficult to adapt in real-time to such impacts."
How dams retain sediment and how land use is increasing downstream erosion are principles the researchers hope can be used to help inform planning decisions, and land use and environmental management policies in riparian and coastal zones in the future.
