Details

Autor(en) / Beteiligte

• MEYBECK, Michel
• VÖRÖSMARTY, Charles

Titel

Fluvial filtering of land-to-ocean fluxes: from natural Holocene variations to Anthropocene

Ist Teil von

• Comptes rendus. Geoscience, 2005-01, Vol.337 (1-2), p.107-123

Ort / Verlag

Paris: Elsevier

Erscheinungsjahr

2005

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Quelle

Free E-Journal (出版社公開部分のみ）

Beschreibungen/Notizen

• The evolution of river systems and their related fluxes is considered at various time scales: (i) over the last 18 000 years, under climatic variability control, (ii) over the last 50 to 200 years (Anthropocene) due to direct human impacts. Natural Holocene variations in time and space depend on (i) land-to-ocean connections (endorheism, glacial cover, exposure of continental shelf); (ii) types of natural fluvial filters (e.g., wetlands, lakes, floodplains, estuaries). Anthropocene changes concern (i) land-ocean connection (e.g., partial to total runoff reduction resulting from water management), (ii) modification and removal of natural filters, (iii) creation of new filters, particularly irrigated fields and reservoirs, (iv) acceleration and/or development of material sources from human activities. The total river basin area directly affected by human activities is of the same order of magnitude (> 40 Mkm super(2)) as the total area affected over the last 18 000 years. A tentative analysis of 38 major river systems totaling 55 Mkm super(2)) is proposed for several criteria: (i) trajectories of Holocene evolution, (ii) occurrence of natural fluvial filters, (iii) present-day fluvial filters: most river basins are unique. Riverine fluxes per unit area are characterized by hot spots that exceed the world average by one order of magnitude. At the Anthropocene (i.e., since 1950), many riverine fluxes have globally increased (sodium, chloride, sulfate, nitrogen, phosphorous, heavy metals), others are stable (calcium, bicarbonate, sediments) or likely to decrease (dissolved silica). Future trajectories of river fluxes will depend on the balance between increased sources of material (e.g., soil erosion, pollution, fertilization), water abstraction for irrigation and the modification of fluvial filters, particularly the occurrence of reservoirs that already intercept half of the water and store at least 30% of river sediment fluxes. In some river systems, retention actually exceeds material production and river fluxes are actually decreasing. These trajectories are specific to each river and to each type of river material. Megacities, mining and industrial districts can be considered as hot spots of contaminants fluxes, while major reservoirs are global-scale sinks for all particulates. Global picture should therefore be determined at a fine resolution, since regional differences in Anthropocene evolution of river fluxes may reach one order of magnitude, as illustrated for total nitrogen.Original Abstract: L'evolution des systemes fluviaux a l'echelle globale et de leurs flux aux oceans est consideree (i) sur les derniers 18 000 ans, (ii) sur les 50 a 200 dernieres annees (periode Anthropocene). Pendant l'Holocene, environ 40 Mkm2 sont soumis a des variations temporelles et spatiales importantes, controlees par (i) des facteurs climatiques regissant les connexions continents-oceans (endoreisme, recouvrement glaciaire, exposition de la plate-forme continentale), (ii) des facteurs propres a chaque bassin regissant la retention et la transformation des materiaux dans les filtres fluviaux (zones humides, lacs, plaines d'inondation, estuaires). Les changements anthropocenes concernent une superficie du meme ordre, caracterisee par (i) la reduction partielle a totale des ecoulements fluviaux, (ii) la modification, voire la suppression, des filtres naturels, (iii) la creation de nouveaux filtres fluviaux particulierement les zones irriguees et les reservoirs, (iv) l'acceleration et le developpement de multiples sources de materiaux resultant des activites humaines. L'analyse des 38 grands systemes fluviaux, totalisant une superficie de 55 Mkm super(2)) , porte sur (i) leurs evolutions naturelles depuis 18 000 ans, (ii) l'importance relative des divers filtres naturels, (iii) la situation actuelle des filtres fluviaux: les caracteristiques et les trajectoires de ces systemes fluviaux sont en general uniques. Les flux specifiques (t km-2 an-1) de matiere varient de deux ordres de grandeur et environ 30% de la surface terrestre genere 90% des flux. A l'Anthropocene (depuis 1950), la plupart des flux fluviaux ont globalement augmente (sodium, chlorure, sulfate, azote, phosphore, metaux lourds), certains sont stables (calcium, bicarbonates, sediments), d'autres ont probablement diminue (silice dissoute). Leur evolution future dependra de l'equilibre entre, d'une part, l'accroissement des sources de materiaux fluviaux (erosion des sols, pollution, fertilisation) et, d'autre part, la consommation de l'eau par l'agriculture irriguee et la modification des filtres fluviaux. Les reservoirs interceptent deja la moitie des eaux fluviales et stockent au moins un tiers des sediments fluviaux. Dans certains bassins, la retention excede la production de materiaux fluviaux et les flux sont en regression. Les grandes villes, les regions minieres ou industrielles ainsi que les grands reservoirs sont des points chauds de production ou de retention de materiaux fluviaux. L'evolution de chaque fleuve est caracterisee par un ensemble de trajectoires specifiques a chaque type de materiau. La vision globale des systemes fluviaux et de leur evolution future necessite donc une resolution fine, tant pour les facteurs de controle naturel qu'anthropique.