Hur floder fungerar påverkas avsevärt av hur mycket sediment de transporterar och var det avsätts. Flodsediment - mestadels sand, silt och lera - spelar en kritisk ekologisk roll, eftersom det ger habitat för organismer nedströms och i flodmynningar. Det är också viktigt för människors liv, att återföra näringsämnen till jordbruksjordar i översvämningsslätten och att buffra havsnivåhöjningen orsakad av klimatförändringar genom att leverera sand till deltan och kustlinjer. Dessa funktioner är dock hotade:Under de senaste 40 åren har människor orsakat oöverträffade följdförändringar i flodsedimenttransporten, enligt en ny Dartmouth-studie publicerad i Science .

Med hjälp av satellitbilder från NASA Landsat och digitala arkiv med hydrologiska data undersökte Dartmouth-forskare förändringar i hur mycket sediment som transporteras till haven av 414 av världens största floder från 1984 till 2020.

"Våra resultat berättar en berättelse om två halvklot. Den norra delen har sett stora minskningar av transporten av flodsediment under de senaste 40 åren, medan den södra har sett stora ökningar under samma period", säger huvudförfattaren Evan Dethier, postdoktor vid Dartmouth . "Människor har kunnat förändra världens största floder i hastigheter som saknar motstycke i det senaste geologiska rekordet.

"Mängden sediment som floder bär på dikteras i allmänhet av naturliga processer i vattendelar, som hur mycket regn det finns eller om det finns jordskred eller vegetation. Vi finner att direkta mänskliga aktiviteter överväldigar dessa naturliga processer, och till och med uppväger effekterna av klimatförändringar. ."

Resultaten visar att massiva 1900-talsdammbyggen i det globala hydrologiska norra - Nordamerika, Europa/Eurasien och Asien - har minskat den globala leveransen av flodupphängda sediment till haven med 49 % i förhållande till förhållandena före dammen. Denna globala minskning har skett trots stora ökningar av sedimentleveransen från det globala hydrologiska södra Sydamerika, Afrika och Oceanien. Där har sedimenttransporterna ökat på 36 % av dess floder i regionen på grund av stora förändringar i markanvändningen.

Förändringarna av sedimenttransporter i söder har främst drivits på av intensiva markanvändningsförändringar, varav de flesta är förknippade med avskogning. Anmärkningsvärda exempel inkluderar loggning i Malaysia; alluvial guldbrytning i Sydamerika och Afrika söder om Sahara; sandbrytning i Bangladesh och Indien; och palmoljeplantager över stora delar av Oceanien. (I tidigare forskning fann Dethier att hantverksmässig guldbrytning i Peru är förknippad med ökningar av suspenderade sedimentnivåer).

I norr har dammbyggande varit den dominerande förändringsagenten för floder under de senaste århundradena.

"En av motiven för denna forskning har varit den globala expansionen av att bygga stora dammar", säger medförfattaren Francis Magilligan, professor i geografi och Frank J. Reagan '09 Chair of Policy Studies vid Dartmouth, som studerar dammar och dammar. avlägsnande. "Enbart i USA finns det mer än 90 000 dammar listade i National Inventory of Dams." Magilligan säger, "Ett sätt att tänka på detta är att vi som nation har byggt i genomsnitt en damm per dag sedan undertecknandet av självständighetsförklaringen."

Floder är ansvariga för att skapa översvämningsslätter, sandreglar, flodmynningar och deltan på grund av sedimentet som de transporterar. Men när en damm väl har installerats stängs tillförseln av sediment, inklusive dess näringsämnen, ofta av.

I USA och andra länder på norra halvklotet är dock många dammar mer än ett halvt sekel gamla och färre dammar byggs på 2000-talet. Den senaste tidens minskningar av sedimenttransporter är relativt minimala, som ett resultat. 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.