Il modo in cui funzionano i fiumi è significativamente influenzato dalla quantità di sedimento che trasportano e da dove viene depositato. I sedimenti fluviali, principalmente sabbia, limo e argilla, svolgono un ruolo ecologico fondamentale, poiché forniscono l'habitat per gli organismi a valle e negli estuari. È anche importante per la vita umana, fornendo nutrienti ai suoli agricoli delle pianure alluvionali e tamponando l'innalzamento del livello del mare causato dai cambiamenti climatici fornendo sabbia ai delta e alle coste. Tuttavia, queste funzioni sono in pericolo:negli ultimi 40 anni, gli esseri umani hanno causato cambiamenti senza precedenti e consequenziali al trasporto dei sedimenti fluviali, secondo un nuovo studio di Dartmouth pubblicato su Science .

Utilizzando le immagini satellitari della NASA Landsat e gli archivi digitali di dati idrologici, i ricercatori di Dartmouth hanno esaminato i cambiamenti nella quantità di sedimenti trasportati negli oceani da 414 dei più grandi fiumi del mondo dal 1984 al 2020.

"I nostri risultati raccontano una storia di due emisferi. Il nord ha visto importanti riduzioni nel trasporto di sedimenti fluviali negli ultimi 40 anni, mentre il sud ha visto grandi aumenti nello stesso periodo", afferma l'autore principale Evan Dethier, un borsista post-dottorato a Dartmouth . "Gli esseri umani sono stati in grado di alterare i fiumi più grandi del mondo a velocità che non hanno precedenti nella recente documentazione geologica.

"La quantità di sedimenti trasportati dai fiumi è generalmente dettata da processi naturali nei bacini idrografici, come quanta pioggia c'è o se ci sono frane o vegetazione. Scopriamo che le attività umane dirette stanno sopraffacendo questi processi naturali e persino superando gli effetti del cambiamento climatico ."

I risultati mostrano che la massiccia costruzione di dighe del 20° secolo nel nord idrologico globale - Nord America, Europa/Eurasia e Asia - ha ridotto del 49% il trasporto globale di sedimenti sospesi nei fiumi negli oceani rispetto alle condizioni pre-diga. Questa riduzione globale si è verificata nonostante i notevoli aumenti della consegna di sedimenti dal sud idrologico globale:Sud America, Africa e Oceania. Lì, il trasporto di sedimenti è aumentato nel 36% dei suoi fiumi nella regione a causa di importanti cambiamenti nell'uso del suolo.

Le modifiche al trasporto di sedimenti nel sud sono state guidate principalmente da cambiamenti intensivi nell'uso del suolo, la maggior parte dei quali sono associati alla deforestazione. Esempi degni di nota includono l'accesso in Malesia; estrazione dell'oro alluvionale in Sud America e Africa subsahariana; estrazione di sabbia in Bangladesh e India; e piantagioni di palma da olio in gran parte dell'Oceania. (In una ricerca precedente, Dethier ha scoperto che l'estrazione artigianale dell'oro in Perù è associata all'aumento dei livelli di sedimenti sospesi).

Nel nord, la costruzione di dighe è stata l'agente dominante di cambiamento per i fiumi negli ultimi secoli.

"Una delle motivazioni di questa ricerca è stata l'espansione globale della costruzione di grandi dighe", afferma il coautore Francis Magilligan, professore di geografia e cattedra di studi politici di Frank J. Reagan '09 a Dartmouth, che studia dighe e dighe rimozione. "Nei soli Stati Uniti, ci sono più di 90.000 dighe elencate nel National Inventory of Dams". Magilligan afferma:"Un modo per pensare a questo è che noi come nazione abbiamo costruito, in media, una diga al giorno dalla firma della Dichiarazione di Indipendenza".

I fiumi sono responsabili della creazione di pianure alluvionali, banchi di sabbia, estuari e delta a causa dei sedimenti che trasportano. Tuttavia, una volta installata una diga, l'apporto di sedimenti, compresi i suoi nutrienti, viene spesso interrotto.

Negli Stati Uniti e in altri paesi dell'emisfero settentrionale, tuttavia, molte dighe hanno più di mezzo secolo e nel 21° secolo vengono costruite meno dighe. Di conseguenza, i recenti cali nel trasporto di sedimenti sono relativamente minimi. 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.