| Abstract: |
 Recent onderzoek heeft het belang van rivieren in de globale koolstof (C) cyclus aangetoond. Rivieren vervoeren aanzienlijke hoeveelheden sediment en C naar de oceanen, en fungeren als een belangrijke link tussen het terrestrische en oceanische luik van de C cyclus. Een belangrijk aandeel van het C in riviersystemen bereikt echter niet de oceanen, omwille van afbraak tijdens het transport, of door tijdelijke opslag in het riviernetwerk. Het huidige begrip van het belang van deze tijdelijke opslag in verschillende klimaatzones is erg beperkt. Ons onderzoek spitst zich toe op het belang van een tropisch overstromingsgebied (als een tijdelijke opslagplaats voor C) en de rol die deze speelt in de C en sedimentfluxen van het riviersysteem. Het bestudeerde systeem is de Tana Rivier (Kenia), een tropische laaglandrivier met overstromingsgebieden gelegen in een semi-ariede zone, meerbepaald de zone tussen Garissa en Garsen (GSA-GSN) die zon 380 km lang is. We maakten gebruik van een unieke combinatie van biogeochemische en geofysische technieken om de interactie tussen de overstromingsgebieden en de hoofdrivier te karakteriseren, om de fluxen van C en sediment te kwantificeren zowel in de rivier als bij afzetting in het overstromingsgebied, en om het temporele belang van de overstromingszones van de Tana Rivier als een C sink te bepalen.
Tijdens overstromingsperiodes wordt een aanzienlijke hoeveelheid sediment afgezet in het gebied tussen GSA en GSN. Gebaseerd op activiteitsmetingen van fallout radionuclides, noteerden we een sedimentatiesnelheid van 1.15-1.21 g cm-2 yr-1 en 1.01 g cm-2 yr-1 (gemiddelde over 50 en 100 jaar, aan de hand van 137Cs en 210Pbex, respectievelijk). Sedimentatiesnelheden gebaseerd op een enkele overstromingsperiode kwamen overeen met een verticale accretie van 2-15 mm, wat overeenkomt met een gemiddelde van 0.58±0.42 g cm-2 (drooggewicht). Het uittreden uit de rivierbedding is een regelmatig verschijnsel, met gemiddeld 1.05 overstromingen per jaar gedurende de voorbije 73 jaar, en een gemiddelde afzetting van 1-2 Mt (15-30%) sediment uit de rivier in de overstromingsgebieden tussen GSA en GSN. Belangrijke hoeveelheden organisch koolstof (OC) worden samen met deze grote hoeveelheid sediment afgezet. De afgezette sedimenten zijn echter vrij arm in hun C gehalte (~1.5 % OC), en de vegetatie in de overstromingsgebieden spelen een belangrijke rol in het aanreiken van oppervlaktesedimenten in OC tot gehaltes hoger dan 3% OC in de (sub)toplagen. Sedimentkernen uit verschillende locaties in het overstromingsgebied vertonen dus doorgaans relatief hoge OC gehaltes in de (sub)toplagen (3-12% OC) maar deze nemen door hoge mineralizatiesnelheden sterk af in de diepte, met doorgaans OC gehaltes lager dan 1% op ca. 60 cm diepte.
De oorsprong van OC is een belangrijke factor in de preservatie van OC, en we onderzochten daarom ook de bronnen van OC en hun opslag in de afgezette sedimenten aan de hand van stabiele C verhoudingen (d13C-OC). Lokale verstoring door het verwijderen van vegetatie en kleinschalige landbouwactiviteiten veroorzaakten een homogenisatie van het diepteprofiel van d13C-OC, terwijl recente biomassa inputs in niet-verstoorde sites de afbraak van OC afkomstig uit riviersediment leek te bevorderen. Onze data tonen, ondanks de hoge variabiliteit in 13C-aanrijking in diepere lagen op sommige sites, geen indicatie voor een belangrijke verandering in vegetatietypes in het stroombekken. De dynamiek van d13C-OC na afzetting werd voornamelijk beïnvloed door een combinatie van isotope mixing, selectieve mineralisatie, en kinetische isotopenfractionatie, wat het interpreteren van de d13C-OC diepteprofielen bemoeilijkt. Deze complexiteit bemoeilijkte eveneens het modelmatig beschrijven van mineralizatie van ondergronds OC aan de hand van het Introductory Carbon Balance Depth Explicit Model (ICBM-DE).
Wanneer we tot slot een budget opmaakten van de fluxen zowel in de rivier als in de overstromingsgebieden, kwamen we tot de vaststelling dat tijdens overstromingen en de hierbij gepaard gaande afzettingen van sediment, er een duidelijk selectieve afzetting gebeurt waardoor er verschuivingen in korrelgrootte optreden. Dit leidde tot hoge fluxen van sediment met een fijne korrelgrootte zowel stroomopwaarts als stroomafwaarts van de onderzochtte rivierstrook, maar tegelijkertijd wordt ook materiaal met een fijne korrelgrootte afgezet in de overstromingsgebieden. Er treedt bovendien remobilisatie van sediment op, voornamelijk door insnijding van rivieroevers en meandermigratie. Naast de influx van 6.7 Mt yr-1 sediment en 104 GgC yr-1 in Garissa (via de hoofdrivier), wordt jaarlijks er 5.19 Mt yr-1 sediment en 36 GgC yr-1 gemobiliseerd en toegevoegd via rivierinsnijdingen. Het grootste deel van dit sediment en C wordt nadien verwijderd via depositie in de rivier zelf (6.57 Mt yr-1 sediment en 66 GgC yr-1), overbank afzetting in de overstromingsgebieden (2.45 Mt yr-1 en 38 GgC yr-1, wat overeenkomt met 27% van de totale sediment flux), en het resterend deel wordt stroomafwaarts afgevoerd in Garsen (2.6 Mt yr-1, 34 GgC yr-1, wat overeenkomt met 24% van de totale sediment flux). De intense selectieve afzetting van sediment met verschillende korrelgrootte heeft een sterke invloed op de stroomafwaartse fluxen van sediment en particulair organisch koolstof. |