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Wir messen den Beitrag der mediterranen Stauseen zum Klimawandel

Es gibt weltweit mehr als 16,7 Millionen Stauseen mit einer Größe von mehr als 100 m², und es wird erwartet, dass ihre Zahl für die Erzeugung von Wasserkraft zunimmt.

Diese Infrastrukturen bieten Wasserversorgungs- und Bewässerungsdienste. Sie verursachen aber auch Umweltauswirkungen bei der Regulierung von Flüssen und sind eine Quelle von Treibhausgasen (THG) wie Kohlendioxid, Methan und Lachgas.

Trotz der Tatsache, dass Stauseen die vorherrschenden aquatischen Ökosysteme in Spanien sind, gab es nicht viele Studien zu ihren Emissionen. Kürzlich haben wir die CO₂-, CH₄- und N₂O-Flüsse in 12 Reservoirs im Südosten der Halbinsel quantifiziert und die Umweltfaktoren untersucht, die sie bestimmen.

Der Bau von Stauseen in der Welt

Stauseen, in Spanien auch als Sümpfe bekannt, sind große Hydraulikwerke, die dazu beigetragen haben, die Verfügbarkeit von Wasser für Menschen und Pflanzen zu verbessern, Überschwemmungen zu kontrollieren und Wasserkraft zu erzeugen. Es gibt Beispiele für diese jahrhundertealten Konstruktionen, wie den römischen Damm von Proserpina, der die Stadt Mérida mit Wasser versorgte.

Der Proserpina-Stausee in der Nähe von Mérida (Extremadura) aus dem 1. Jahrhundert vor Christus ist Teil der archäologischen Stätte von Mérida, die 1993 von der Unesco zum Weltkulturerbe erklärt wurde.
Wikimedia Commons / Alonso de Mendoza, CC BY-SA

Ab den 1950er Jahren stieg die Anzahl der Stauseen weltweit erheblich an und erreichte 16,7 Millionen Stauseen mit einer Größe von mehr als 100 m². Laut der Weltstaudammkommission wurden 50% der Stauseen weltweit ausschließlich oder hauptsächlich zur Bewässerung gebaut. Spanien ist das Land in Europa mit den meisten Stauseen, das überwiegend zur Bewässerung genutzt wird.

Wir erleben derzeit, was einige Wissenschaftler das nennen Boom Wasserkraft: Weltweit sind mehr als 3.500 große Staudämme für die Energieerzeugung geplant oder im Bau.

Die Auswirkungen von Stauseen

Stauseen haben hohe soziale Kosten, da sie ganze Bevölkerungsgruppen zum Umzug zwingen. Auf ökologischer Ebene verändert der Bau von Stauseen die Funktionsweise von Flüssen erheblich: Er fragmentiert sie, reguliert ihren Fluss, verändert den Transport von Nährstoffen und Sedimenten und beeinträchtigt ihre biologische Vielfalt.

Sie sind auch Quellen für Treibhausgase. Einige Studien zeigen, dass die Fläche der Stauseen auf der Welt so stark zugenommen hat, dass sie in die THG-Emissionsinventare aufgenommen werden sollten.

Bestehende Analysen konzentrieren sich jedoch auf boreale und tropische Regionen. Es gibt kaum Daten für das Biom des Mittelmeers oder insbesondere für Spanien, obwohl es in dieser Region reichlich vorhanden ist.

Treibhausgasemissionen und bestimmende Faktoren

Kohlendioxid (CO₂), Methan (CH₄) und Lachgas (N₂O) sind die drei wichtigsten Treibhausgase menschlichen Ursprungs. Obwohl weniger bekannt, sind CH₄ und N₂O sehr wichtig, da ihr Brennpotential über einen Zeitraum von 100 Jahren das 34- bzw. 298-fache des Brennpotentials von CO₂ beträgt (laut IPCC).

Um die Emissionen dieser drei Treibhausgase in Stauseen auf der Iberischen Halbinsel zu bestimmen, haben wir im Winter und Sommer direkte Messungen in 12 Stauseen in den Provinzen Granada, Córdoba und Jaén durchgeführt. Wir haben eine große Variabilität der Treibhausgasflüsse zwischen den verschiedenen Lagerstätten festgestellt.

Für CO₂ und N₂O fanden wir, dass einige Reservoire Senken waren und diese Gase aus der Atmosphäre absorbierten; während andere Stauseen sie emittierten. Andererseits waren für CH₄ alle Reservoire Emittenten.

Das Einzugsgebiet des Reservoirs ist der Bereich, der es umgibt und von dem es das Wasser erhält. Dieses Becken war entscheidend für die Erklärung der Treibhausgasströme. Wir beobachteten, dass die in kalkhaltigen Gebieten gelegenen Reservoire mehr CO & sub2; emittierten als die in kieselsäurehaltigen Gebieten befindlichen, die manchmal sogar CO & sub2; -Senken sein konnten. Das Colomera-Reservoir emittierte im Sommer bis zu 393 mg C-CO₂ pro m² und Tag.

Die CH₄-Emissionen standen in Beziehung zu Temperatur, Reservoirtiefe und Eutrophierung – Systeme, die überschüssige Nährstoffe erhalten, werden grün. Die Stauseen mit höherer Temperatur, flacher und mehr Grün Sie sind diejenigen, die am meisten Methan emittieren. Hervorzuheben ist der Cubillas-Stausee, der im Sommer 679 mg C-CH₄ pro m² und Tag emittierte.

N₂O-Emissionen waren in Stauseen in landwirtschaftlichen und städtischen Gebieten, in denen große Stickstoffeinträge anfallen, sehr wichtig. Die höchsten N₂O-Emissionen wurden im Iznájar-Reservoir festgestellt, das 3,6 mg N-N₂O pro m² und Tag emittierte.

Wenn wir die Emissionen der drei Treibhausgase in CO₂-Äquivalenten addieren, stellen wir fest, dass sich der höchste Klimaantrieb pro Quadratmeter im Cubillas-Reservoir befand (32 g CO₂-Äquivalent pro m² und Tag im Sommer). Auf der anderen Seite hatte Iznájar den höchsten klimatischen Einfluss auf die Gesamtfläche des Reservoirs (83 t CO₂-Äquivalent pro Tag im Sommer).

Können diese Emissionen reduziert werden?

Diese Ergebnisse sind wichtig, um die globalen THG-Emissionsinventare zu verbessern, die Auswirkungen der gebauten Stauseen zu verstehen und Maßnahmen zur Emissionsreduzierung zu entwickeln.

Wenn wir Maßnahmen zur Verringerung des Nährstoffeintritts in aquatische Systeme festlegen, z. B. die Verbesserung der tertiären Behandlung der Wasseraufbereitung und die Verringerung des Einsatzes von Düngemitteln, werden sowohl die Wasserqualität als auch die Emissionen verbessert CH₄ und N₂O.

Ebenso könnte uns die Kenntnis der Umweltfaktoren, die die Emissionen bestimmen, helfen, ihre Auswirkungen auf die künftig gebauten Stauseen zu antizipieren und sogar das Paradigma der Wasserkraft als saubere Energie zu überdenken.

Die Treibhausgasemissionen aus neuen Lagerstätten können minimiert werden, wenn sie in silikatischen Lithologien, Waldgebieten und mit tiefen Schluchten gebaut werden. Darüber hinaus sollten bei der Planung eines Wasserkraftspeichers zunächst die Kosten der durch Treibhausgasemissionen erzeugten Energie berücksichtigt werden. Dies kann sehr unterschiedlich sein und sogar fossile Brennstoffe übersteigen.

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