jezero Kivu je jedním z nejpodivnějších vodních útvarů Afriky. Neobvyklá sada vlastností z něj činí zajímavý předmět pro vědce, stejně jako potenciální zdroj nebezpečí a prosperity pro miliony lidí žijících v okolí.

Kivu se nechová jako většina hlubokých jezer. Typicky, když je voda na hladině jezera ochlazena-zimními teplotami vzduchu nebo řekami nesoucími jarní tání sněhu, například-to studené, hustá voda klesá, a teplejší, méně hustá voda stoupá z hlubšího jezera. Tento proces, známý jako konvekce, obecně udržuje povrchy hlubokých jezer teplejší než jejich hloubky.

ale u jezera Kivu se okolnosti spikly, aby zablokovaly toto míchání, což dává jezeru neočekávané vlastnosti – a překvapivé důsledky.

stojící na hranici mezi Rwandou a Demokratickou Republikou Kongo, Kivu je jedním z řetězec jezer lemující Východní Africké Příkopové propadliny, kde Afrického kontinentu je pomalu vytáhl od sebe tektonických sil. Výsledná napětí ztenčují zemskou kůru a spouštějí sopečnou činnost, vytváření horkých pramenů pod Kivu, které přivádějí horkou vodu, oxid uhličitý a metan do spodních vrstev jezera. Mikroorganismy používají část oxidu uhličitého, stejně jako organickou hmotu, která klesá shora, k vytvoření energie a produkuje další metan jako vedlejší produkt. Velká hloubka Kivu-více než 1500 stop v nejhlubším bodě-vytváří takový tlak, že tyto plyny zůstávají rozpuštěné.

tato směs vody a rozpuštěných plynů je hustší než voda samotná, což ji odrazuje od vzestupu. Hlubší voda je také slanější kvůli sedimentu, který prší z horních vrstev jezera a z minerálů v horkých pramenech, což dále zvyšuje hustotu. Výsledek, říká limnologist Sergej Katsev z University of Minnesota Duluth, je jezero s několika různých vrstev vody prudce různé hustoty, s pouze tenké přechodové vrstvy mezi.

vrstvy mohou být rozděleny zhruba do dvou oblastí: jedna z méně husté povrchové vody nad hloubce asi 200 metrů a níže, oblast husté slané vody, která je sama o sobě, dále vrstevnatý, říká Alfred Wüest, vodní fyziky na Švýcarském Federálním technologickém Institutu v Lausanne. V každé vrstvě se mísí, ale vzájemně se neovlivňují. „Jen, že celé vodní masy tam sedí tisíce let a nic nedělat,“ říká Wüest, autor 2019 článek v Annual Review of Fluid Mechanics mapování proudění v různých jezer světa, včetně divný, extrémy, jako Jezera Kivu.

ale jezero Kivu je víc než jen vědecká kuriozita. Jeho neobvyklý stratifikace a oxid uhličitý a metan uvězněný v její hlubší vrstvy mají vědci obavy, že by to mohla být katastrofa.

Číhá nebezpečí

Asi 1400 kilometrů severozápadně od Kivu, crater lake v Kamerunu, známé jako Jezero Nyos podobně se hromadí a pasti velké množství rozpuštěného plynu — v tomto případě oxid uhličitý — od sopečného otvoru na dně jezera. 21. srpna 1986 byl smrtící potenciál tohoto zásobníku plynu prokázán velkolepým způsobem. Možná i kvůli sesuvu půdy, velké množství vody najednou vysídlených, což způsobuje rozpuštěný oxid uhličitý se rychle smícháme s horních vrstev jezera a uvolňování do vzduchu. Velký smrtící oblak plynu udusil asi 1800 lidí v okolních vesnicích.

takové události se nazývají limnické erupce a vědci se obávají, že Kivu může být zralý na podobnou, ještě smrtelnější událost. Nyos je relativně malé jezero, měřící o něco více než kilometr dlouhé, necelou míli široké a méně než 700 stop hluboké. Kivu je 55 mil dlouhý, 30 mil napříč v nejširším bodě a více než dvakrát tak hluboko jako Nyos. Kvůli své velikosti, Katsev říká, Kivu „má potenciál pro velké, katastrofické sladkovodním erupce, kde mnoho kilometrů krychlových plynu by být propuštěn.“

Asi 14.000 lidí, žili v blízkosti Nyos v době erupce; více než 2 miliony žijí v okolí Jezera Kivu dnes, včetně zhruba 1 milionu obyvatel města Bukavu v Demokratické Republice Kongo. Pokud by Kivu zažil limnickou erupci, říká limnolog Sally MacIntyre z Kalifornské univerzity v Santa Barbaře, „bylo by to úplně katastrofální.“

to není jen teoretická obava. Vědci zjistili, co může být důkaz z alespoň jedné předchozí sladkovodním erupce na Kivu, že pravděpodobně došlo mezi 3500 a 5000 lety, a možná několik modernější. Jádra sedimentů odebraná ze dna jezera odhalila rysy známé jako hnědé vrstvy, které jsou na rozdíl od okolních sedimentů. Tyto sedimentové pásy jsou “ velmi neobvyklé, vrstvy bohaté na organické látky,“ říká Katsev, to může být výsledkem erupcí.

Limnické erupce mohou nastat ze dvou důvodů. Pokud se voda zcela nasytí rozpuštěnými plyny, jakýkoli další oxid uhličitý nebo metan vstřikovaný do jezera bude nucen bublat z roztoku, stoupat a uvolňovat se do vzduchu. Erupce může být také způsobena, když se něco sil hluboké vody s rozpuštěných plynů míchat s vrstvami výše, snížení tlaku v plynech a umožňuje jim, aby se rychle přijít na řešení a uniknout, podobný účinek třepání plechovku sody a pak otevření.

zatímco sesuv půdy, který je podezřelý z erupce Nyos, nemusí způsobit dostatečné promíchání v Kivu, vzhledem k velikosti a hloubce jezera existuje několik dalších možných spouštěčů. Kivu je v seizmicky aktivní oblasti, takže zemětřesení může generovat vlny v jezeře, které by se míchat vrstev dostatečně uvolnit zachycený plyn. Klima je také potenciálním viníkem. Alespoň jedna minulosti erupci objevena v sedimentu záznam se zdá být způsobené suchem, které se odpaří dostatečné množství vody z horní části jezera ke snížení tlaku na nižší úrovně a uvolnění rozpuštěných plynů. Snížené hladiny vody v období sucha by také mohly způsobit, že Kivu bude náchylnější k narušení zvláště silnými dešti. Mohli flush dost zastavěné sedimentu z desítky potoků krmení do jezera způsobit vrstvy mix, MacIntyre říká.

šance na takový sled událostí mohou stoupat, jak se planeta zahřeje, říká MacIntyre. Změna klimatu přinese více deště do východní Afriky, a “ přijde to ve formě extrémnějších dešťových událostí s většími intervaly sucha mezi nimi.“

Další možné spoušť je sopečná činnost pod jezerem nebo z okolních sopek, ale vědci si myslí, že riziko je nízké. Erupce nedaleké hory Nyiragongo v roce 2002 nepřinesla dostatek materiálu, který by narušil spodní vrstvy Kivu. A modelovací studie ukázaly, že vulkanismus pod jezerem by také nezpůsobil dostatečně velké narušení, říká MacIntyre.

Ať už je viník, účinek by být stejné: Nahromaděné plyny se uvolňují z jejich rozpuštění státu, vytváří hustá mračna oxidu uhličitého a metanu, jako se to stalo s oxidem uhličitým na Nyos, mohla přemístit kyslíku a udusit lidi a zvířata podobně. A pokud se v Kivu uvolní do ovzduší dostatek metanu, existuje další riziko, že by se mohl vznítit.

Katsev říká, že jezero je pravidelně sledováno na známky nárůstu koncentrace plynu ,takže náhlý vzestup “ nás nepřekvapí.“Více než tucet seismických stanic měří aktivitu v blízkosti jezera také v reálném čase. A v roce 2001, úsilí, a začali snížit riziko další katastrofy na Nyos o odčerpávání vody ze dna jezera potrubím na povrch, kde oxid uhličitý se uvolňuje do vzduchu v bezpečné míře. Podobné úsilí probíhá v Kivu.

Těžba v hloubkách

Jako koncentrace plynu vzroste v Kivu hlubin, tak se riziko. Wüest a kolegové zjistili, že od roku 1974 do roku 2004 koncentrace oxidu uhličitého se zvýšila o 10 procent, ale větší obavy v Kivu je koncentrace metanu, které vzrostly o 15 až 20 procent ve stejném období.

možná existuje způsob, jak proměnit Kivu riziko v odměnu. Stejný plyn, který by mohl pohánět smrtící přírodní katastrofu, má potenciál jako obnovitelný zdroj energie pro region. V roce 2008 zahájila Rwanda pilotní program odebírání metanu z jezera ke spalování jako zemního plynu a loni podepsala smlouvu na export metanu do lahví. Mnohem větší program, nazvaný KivuWatt, přišel online v roce 2015.

projektů, čerpání vody z hlubokých vrstev jezera, a tak se sníží tlak na vodu, plyny se uvolňují. Metan se extrahuje, aby se použil jako palivo, a oxid uhličitý se čerpá zpět na dno jezera. „Vezmou tento plyn, dopraví ho potrubím na pevninu a spálí ho tak, jak byste spalovali fosilní paliva k výrobě elektřiny,“ říká Katsev.

tato sklizeň by mohla pomoci snížit riziko nahromaděného plynu v jezeře, i když to nebude eliminovat. Ještě pořád, pro jezero s tak velkým nebezpečím číhajícím níže, cokoli pomáhá. A pro oblast kolem jezera by to mohl být důležitý zdroj energie. Jakmile bude KivuWatt plně online, 100 megawattů energie vyrobené samotným tímto projektem bude významným rozdílem pro Rwandu, rozvojovou zemi, která usiluje o univerzální přístup k elektřině.