Flüsse entwickeln sich zunehmend zu Quellen von Treibhausgasen. Zu diesem Ergebnis kommt eine Studie des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), die globale Entwicklungen über zwei Jahrzehnte analysiert.
„Flüsse beeinflussen zudem maßgeblich das globale Klimasystem. Wir beobachten zunehmend, dass Flüsse zu einer signifikanten Quelle für Treibhausgase werden“, so Dr. Ralf Kiese vom Institut für Meteorologie und Klimaforschung – Atmosphärische Umweltforschung (IMKIFU), dem Campus Alpin des KIT in Garmisch-Partenkirchen.
Demnach verändern Klimawandel und Landnutzung Flusssysteme so, dass sie verstärkt Kohlendioxid, Methan und Lachgas an die Atmosphäre abgeben.
Mikrobielle Prozesse als Ursache
Ein zentraler Treiber sind mikrobielle biogeochemische Prozesse. Gelangen organischer Kohlenstoff und Nährstoffe aus der Landwirtschaft oder aus Abwässern in Flüsse, werden diese mikrobiell umgesetzt. Dabei entstehen Treibhausgase, die anschließend in die Atmosphäre entweichen.
Globale Analyse mit Modellen und Satellitendaten
Für die Untersuchung kombinierten die Forschenden Messdaten von mehr als 1.000 Flussstandorten mit Satellitendaten und Methoden des maschinellen Lernens. Grundlage waren unter anderem Messdaten zu Wasserparametern und Satelliteninformationen zu Vegetation, Strahlung und Topografie. Die Modelle lernten daraus, wie sich diese Umweltfaktoren auf Wassertemperatur, Sauerstoffgehalt und die Anreicherung von Treibhausgaskonzentrationen auswirken.
Auf dieser Basis wurden die Ergebnisse auf über 5.000 Einzugsgebiete weltweit übertragen. So konnten konsistente Zeitreihen für den Zeitraum von 2002 bis 2022 erstellt werden – auch für die Regionen ohne direkte Messdaten.
Klare Trends bei Temperatur und Sauerstoff
Die Auswertungen zeigen, dass Flüsse sich erwärmen und gleichzeitig Sauerstoff verlieren. Im Durchschnitt sinkt der Sauerstoffgehalt um 0,058 Milligramm pro Liter und Jahrzehnt. Parallel steigen die Konzentrationen von Kohlendioxid, Methan und Lachgas.
Die zusätzlichen Emissionen werden für den Untersuchungszeitraum auf rund 1,5 Milliarden Tonnen CO₂-Äquivalent geschätzt.
Einfluss von Landnutzung und Klimawandel
Besonders stark sind die Effekte in Regionen mit intensiver Landwirtschaft und zunehmender Urbanisierung. Hier treffen laut den Forschenden steigende Temperaturen auf erhöhte Stoffeinträge, was mikrobielle Prozesse beschleunigt und zur Bildung von Emissions-Hotspots führt.
Die Studie zeigt zugleich, dass sich diese Entwicklungen durch eine Reduktion der Stoffeinträge und besseren Gewässerschutz beeinflussen lassen.
„Gelingt es, diese Stoffeinträge zu reduzieren und Flüsse besser zu schützen, lässt sich dieser Effekt umkehren. Somit ist der Schutz von Flüssen immer auch aktiver Klimaschutz“, sagt Dr. Ricky Mwanake vom IMKIFU.
