Professor of Civil and Environmental Engineering, Penn State. The Conversation.
Καθώς η κλιματική αλλαγή θερμαίνει τα ποτάμια, χάνουν το διαλυμένο οξυγόνο από το νερό τους. Αυτή η διαδικασία, η οποία ονομάζεται αποοξυγόνωση, είναι γνωστό ότι συμβαίνει στα μεγάλα υδάτινα σώματα, όπως οι ωκεανοί και οι λίμνες. Μια μελέτη που δημοσιεύθηκε στο Nature Climate Change δείχνει τώρα ότι αυτό συμβαίνει και στα ποτάμια.
Οι επιστήμονες τεκμηρίωσαν αυτήν την αλλαγή χρησιμοποιώντας έναν τύπο τεχνητής νοημοσύνης που ονομάζεται μοντέλο βαθιάς μάθησης -συγκεκριμένα, ένα μοντέλο μακροπρόθεσμης μνήμης- για να προβλέψουν τη θερμοκρασία του νερού και τα επίπεδα οξυγόνου. Τα δεδομένα που τροφοδότησαν το μοντέλο περιελάμβαναν αρχεία για τη θερμοκρασία του νερού και τις συγκεντρώσεις οξυγόνου σε ποτάμια, μαζί με προηγούμενα καιρικά δεδομένα και τα χαρακτηριστικά της γειτονικής γης.
Οι αρχικές θερμοκρασίες του νερού και τα δεδομένα οξυγόνου, μετρήθηκαν σε διαφορετικές περιόδους και με διαφορετική συχνότητα. Χρησιμοποιώντας πληροφορίες από 580 ποταμούς στις ΗΠΑ και 216 ποταμούς στην Κεντρική Ευρώπη, το πρόγραμμα AI ανακατασκεύασε τις καθημερινές θερμοκρασίες και τα επίπεδα οξυγόνου σε αυτά τα ποτάμια από το 1981 έως το 2019. Χρησιμοποιήθηκαν επίσης μελλοντικές κλιματικές προβλέψεις για την θερμοκρασία του νερού και τα επίπεδα οξυγόνου. Αυτό έδωσε τη δυνατότητα να συγκριθούν με συνέπεια προηγούμενες και μελλοντικές θερμοκρασίες του νερού των ποταμών και τα επίπεδα οξυγόνου σε εκατοντάδες ποτάμια, κάτι που δεν θα ήταν δυνατό χωρίς τη χρήση τεχνητής νοημοσύνης.
Κατά μέσο όρο, τα ποτάμια θερμαίνονται κατά 0,16 βαθμούς Κελσίου ανά δεκαετία στις ΗΠΑ και κατά 0,27 βαθμούς Κελσίου στην Κεντρική Ευρώπη. Τα ποσοστά αποοξυγόνωσης έφτασαν στο 1% έως 1,5% απώλεια ανά δεκαετία. Αυτοί οι ρυθμοί είναι ταχύτεροι από τους ρυθμούς αποοξυγόνωσης που εμφανίζονται στους ωκεανούς και πιο αργοί από εκείνους στις λίμνες και τις παράκτιες περιοχές.
Τα αστικά ποτάμια θερμαίνονται πιο γρήγορα, ενώ τα ποτάμια στις γεωργικές περιοχές χάνουν οξυγόνο με ταχύτερο ρυθμό. Αυτό θα μπορούσε να οφείλεται εν μέρει στη ρύπανση από θρεπτικά συστατικά, η οποία συνδυάζεται με θερμότερα νερά για να τροφοδοτήσει μεγάλες ανθοφορίες φυκιών. Όταν τα φύκια πεθαίνουν και αποσυντίθενται, αυτή η διαδικασία εξαντλεί το διαλυμένο οξυγόνο στο νερό.
Γιατί έχει σημασία το οξυγόνο των ποταμών
Το οξυγόνο είναι ζωτικής σημασίας για τα φυτά, τα ζώα, τα ψάρια και τα υδρόβια έντομα που ζουν στα ποτάμια. Αυτοί οι οργανισμοί αναπνέουν διαλυμένο οξυγόνο από το νερό του ποταμού. Εάν τα επίπεδα οξυγόνου πέσουν πολύ χαμηλά, τα είδη στα ποτάμια θα πεθάνουν. Ενώ οι επιστήμονες γνωρίζουν ότι οι ωκεανοί και οι λίμνες χάνουν οξυγόνο σε ένα θερμαινόμενο κλίμα, πιστευόταν ότι τα ποτάμια ήταν ασφαλή από αυτό το πρόβλημα. Τα ποτάμια είναι ρηχά και το νερό που κινείται γρήγορα μπορεί να απορροφήσει οξυγόνο απευθείας από τον αέρα πιο γρήγορα από το στάσιμο νερό. Τα ποτάμια φιλοξενούν επίσης φυτά που παράγουν οξυγόνο.
Η υγεία των ποταμών επηρεάζει τα πάντα μέσα και γύρω τους, από την υδρόβια ζωή μέχρι τους ανθρώπους που βασίζονται στα ποτάμια για νερό, φαγητό, μεταφορές και αναψυχή. Η θέρμανση των ποταμών με χαμηλό οξυγόνο θα μπορούσε να υποστεί μειώσεις ψαριών και υποβάθμιση της ποιότητας του νερού. Η αλιεία, ο τουρισμός, ακόμη και οι αξίες των ακινήτων κατά μήκος των ποταμών θα μπορούσαν να μειωθούν, επηρεάζοντας τα μέσα διαβίωσης και τις οικονομίες.
Καθώς ο αέρας θερμαίνεται σε ένα μεταβαλλόμενο κλίμα, τα ποτάμια θα γίνονται θερμότερα. Και καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία ενός υγρού, η ικανότητά του να συγκρατεί αέρια μειώνεται. Αυτό σημαίνει ότι η κλιματική αλλαγή θα μειώσει περαιτέρω το διαλυμένο οξυγόνο στο νερό του ποταμού. Σε ακραία επίπεδα, αυτή η διαδικασία μπορεί να δημιουργήσει νεκρές ζώνες όπου τα ψάρια και άλλα είδη δεν μπορούν να επιβιώσουν. Νεκρές ζώνες σχηματίζονται ήδη σε παράκτιες περιοχές, όπως ο Κόλπος του Μεξικού. Ορισμένα ποτάμια, ειδικά σε θερμότερες περιοχές όπως η Φλόριντα, ενδέχεται να αντιμετωπίσουν περισσότερες ημέρες χαμηλής περιεκτικότητας σε οξυγόνο στο μέλλον. Το χαμηλό οξυγόνο στα ποτάμια μπορεί επίσης να προάγει χημικές και βιολογικές αντιδράσεις που οδηγούν στην απελευθέρωση τοξικών μετάλλων από τα ιζήματα των ποταμών και αυξημένες εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου, όπως οξείδιο του αζώτου και μεθάνιο.
Τα περισσότερα από τα δεδομένα για το διαλυμένο οξυγόνο σε αυτή τη μελέτη συλλέχθηκαν κατά τη διάρκεια της ημέρας, όταν τα φυτά στα ποτάμια παράγουν ενεργά οξυγόνο μέσω της φωτοσύνθεσης, τροφοδοτούμενα από το ηλιακό φως. Αυτό σημαίνει ότι τα ευρήματα μπορεί να υποτιμούν το πρόβλημα του χαμηλού οξυγόνου. Τη νύχτα, όταν τα φυτά δεν παράγουν οξυγόνο, τα επίπεδα του διαλυμένου οξυγόνου μπορεί να είναι χαμηλότερα. Αυτή η μελέτη είναι μια κλήση αφύπνισης για περισσότερη έρευνα για το πώς η κλιματική αλλαγή επηρεάζει την ποιότητα του νερού των ποταμών παγκοσμίως. Η καλύτερη παρακολούθηση και οι περισσότερες αναλύσεις μπορούν να καταστήσουν σαφέστερο το πλήρες πεδίο της αποοξυγόνωσης
