Kivu is een van de vreemdste wateren van Afrika. Een ongewone reeks eigenschappen maken het een intrigerend onderwerp voor wetenschappers, evenals een Potentiële Bron van gevaar en welvaart voor de miljoenen mensen die in de buurt wonen.

Kivu gedraagt zich niet zoals de meeste diepe meren. Typisch, wanneer water aan het oppervlak van een meer wordt gekoeld — door winter luchttemperaturen of rivieren die de lente sneeuwmelten, bijvoorbeeld — dat koude, dicht water zinkt, en warmer, minder dicht water stijgt uit dieper in het meer. Dit proces, bekend als convectie, houdt over het algemeen de oppervlakken van diepe meren warmer dan hun dieptes.

maar bij het Kivu-meer hebben omstandigheden samengespannen om deze vermenging te blokkeren, waardoor het meer onverwachte kwaliteiten en verrassende gevolgen heeft.Kivu ligt op de grens tussen Rwanda en de Democratische Republiek Congo en is een van de meren langs de Oost-Afrikaanse Rift Vallei waar het Afrikaanse continent langzaam uit elkaar wordt getrokken door tektonische krachten. De resulterende spanningen dunner de aardkorst en trigger vulkanische activiteit, het creëren van hete bronnen onder Kivu die warm water, kooldioxide en methaan voeden in de bodemlagen van het meer. Micro-organismen gebruiken een deel van het koolstofdioxide, evenals organisch materiaal dat van bovenaf zinkt, om energie te creëren en extra methaan als bijproduct te produceren. De grote diepte van Kivu — meer dan 1500 voet op het diepste punt-zorgt voor zoveel druk dat deze gassen opgelost blijven.

Dit mengsel van water en opgeloste gassen is dichter dan water alleen, waardoor het niet stijgt. Het diepere water is ook zouter door sediment dat uit de bovenste lagen van het meer en uit mineralen in de warmwaterbronnen naar beneden regent, wat de dichtheid verder verhoogt. Het resultaat, zegt Limnoloog Sergei Katsev van de Universiteit van Minnesota Duluth, is een meer met verschillende verschillende lagen water van sterk verschillende dichtheden, met slechts dunne overgang lagen tussen.

De lagen kunnen ruwweg in twee gebieden worden gescheiden: een van minder dicht oppervlaktewater boven een diepte van ongeveer 200 voet en daaronder een gebied met dicht zout water dat zelf verder gestratificeerd is, zegt Alfred Wüest, een waterfysicus aan het Zwitserse Federale Instituut voor technologie in Lausanne. Er is vermenging in elke laag, maar ze hebben geen interactie met elkaar. “Denk maar aan de hele watermassa die daar duizenden jaren zit en niets doet”, zegt Wüest, auteur van een artikel uit 2019 in de Annual Review of Fluid Mechanics surveying convectie in verschillende meren van de wereld, waaronder vreemde uitschieters zoals Lake Kivu.

maar het Kivumeer is meer dan alleen een wetenschappelijke nieuwsgierigheid. De ongewone stratificatie en de koolstofdioxide en methaan gevangen in de diepere lagen hebben onderzoekers bang dat het een ramp zou kunnen zijn te gebeuren.

Lurking danger

ongeveer 1.400 mijl ten noordwesten van Kivu, een kratermeer in Kameroen bekend als Lake Nyos accumuleert en vangt grote hoeveelheden opgeloste gas — in dit geval kooldioxide — uit een vulkanische opening op de bodem van het meer. Op 21 augustus 1986 werd het dodelijke potentieel van dat gasreservoir op spectaculaire wijze aangetoond. Mogelijk door een aardverschuiving werd een grote hoeveelheid water plotseling verplaatst, waardoor het opgeloste koolstofdioxide zich snel vermengde met de bovenste lagen van het meer en vrijkwam in de lucht. Een grote, dodelijke gaswolk verstikte ongeveer 1800 mensen in nabijgelegen dorpen.

gebeurtenissen zoals deze worden limnische erupties genoemd, en Wetenschappers vrezen dat Kivu rijp is voor een soortgelijke, zelfs dodelijker gebeurtenis. Nyos is een relatief klein meer, iets meer dan een mijl lang, iets minder dan een mijl breed en minder dan 700 voet diep. Kivu is 55 mijl lang, 30 mijl breed op het breedste punt en meer dan twee keer zo diep als Nyos. Door zijn grootte, zegt Katsev, heeft Kivu ” het potentieel voor een grote, catastrofale limnische uitbarsting waar vele kubieke mijl gas zou worden vrijgegeven.ongeveer 14.000 mensen woonden in de buurt van Nyos ten tijde van de uitbarsting; meer dan 2 miljoen wonen tegenwoordig in de buurt van het Kivu-meer, waaronder ongeveer 1 miljoen inwoners van de stad Bukavu, in de Democratische Republiek Congo. Als Kivu een limnische uitbarsting zou ervaren, zegt limnoloog Sally MacIntyre van de Universiteit van Californië, Santa Barbara, “zou het volledig catastrofaal zijn.”

Dit is niet alleen een theoretische zorg. Wetenschappers hebben bewijs gevonden van ten minste één eerdere limnische uitbarsting in Kivu die waarschijnlijk tussen 3500 en 5000 jaar geleden plaatsvond, en mogelijk een aantal recentere. Sedimentkernen genomen uit de bodem van het meer hebben kenmerken bekend als bruine lagen die anders zijn dan de omliggende sedimenten. Deze sedimentbanden zijn “zeer ongebruikelijke, organische-rijke lagen”, zegt Katsev, die het gevolg kunnen zijn van uitbarstingen.

Limnische erupties kunnen om twee redenen voorkomen. Als het water volledig verzadigd raakt met opgeloste gassen, zal elke extra kooldioxide of methaan die in het meer wordt geïnjecteerd, worden gedwongen om uit de oplossing te borrelen, te stijgen en in de lucht te worden vrijgegeven. Uitbarstingen kunnen ook worden veroorzaakt wanneer iets dwingt het diepe water met zijn opgeloste gassen te mengen met de lagen hierboven, waardoor de druk op de gassen en waardoor ze snel uit de oplossing komen en ontsnappen, vergelijkbaar met het effect van het schudden van een blikje soda en dan het openen van het.

hoewel een aardverschuiving van de schaal die wordt vermoed bij de uitbarsting van Nyos mogelijk niet genoeg vermenging veroorzaakt in Kivu, vanwege de grootte en diepte van het meer, zijn er verschillende andere mogelijke triggers. Kivu is in een seismisch actief gebied, dus een aardbeving zou golven in het meer kunnen genereren die de lagen genoeg zouden mengen om de gevangen gassen vrij te laten. Klimaat is ook een potentiële boosdoener. Ten minste één eerdere uitbarsting die in het sediment is ontdekt, lijkt te zijn veroorzaakt door droogte die genoeg water uit de top van het meer verdampte om de druk op de lagere niveaus te verminderen en de opgeloste gassen vrij te geven. Lagere waterstanden tijdens droge perioden kunnen Kivu ook kwetsbaarder maken voor verstoring door bijzonder zware regenval. Ze konden genoeg opgebouwde sediment uit de tientallen beekjes die zich in het meer voeden spoelen om de lagen te mengen, zegt MacIntyre.

de kans op een dergelijke opeenvolging van gebeurtenissen kan toenemen als de planeet opwarmt, zegt MacIntyre. Klimaatverandering zal meer regen brengen naar Oost-Afrika, en “het zal komen in de vorm van meer extreme regen gebeurtenissen met grotere intervallen van droogte ertussen.”

een andere mogelijke trigger is vulkanische activiteit Onder het meer of Van omliggende vulkanen, maar wetenschappers denken dat het risico daarvan laag is. Een uitbarsting van Mount Nyiragongo in 2002 bracht niet genoeg materiaal binnen om de onderste lagen van Kivu te verstoren. En modelleringsstudies hebben aangetoond dat vulkanisme Onder het meer ook geen grote verstoring zou veroorzaken, zegt MacIntyre.

wat de dader ook is, het effect zou hetzelfde zijn: opgehoopte gassen komen vrij uit hun opgeloste toestand, waardoor dichte wolken van kooldioxide en methaan ontstaan die, zoals bij de kooldioxide bij Nyos, zuurstof kunnen verdringen en zowel mensen als dieren kunnen verstikken. En als er genoeg methaan vrijkomt in de lucht bij Kivu, is er een extra risico dat het kan ontbranden.

Katsev zegt dat het meer regelmatig wordt gecontroleerd op tekenen van stijging van de gasconcentratie, dus een plotselinge stijging “zal ons niet verrassen.”Meer dan een dozijn seismische stations meten de activiteit in de buurt van het meer in real time. In 2001 begon een poging om het risico op een nieuwe ramp in Nyos te verminderen door water van de bodem van het meer via een pijp naar het oppervlak te overhevelen, waar het koolstofdioxide veilig in de lucht wordt afgegeven. Soortgelijke inspanningen zijn gaande in Kivu.

mijnbouw op de diepte

naarmate de gasconcentraties in de diepte van Kivu stijgen, neemt ook het risico toe. Wüest en collega ‘ s stelden vast dat van 1974 tot 2004 de kooldioxideconcentratie met 10 procent is gestegen, maar de grootste zorg bij Kivu is de methaanconcentratie, die in dezelfde periode met 15 tot 20 procent is gestegen.

Er kan echter een manier zijn om het risico van Kivu om te zetten in beloning. Hetzelfde gas dat een dodelijke natuurramp zou kunnen voeden, heeft potentieel als hernieuwbare energiebron voor de regio. In 2008 lanceerde Rwanda een pilotprogramma om methaan uit het meer te halen om als aardgas te verbranden en vorig jaar tekende het een contract om gebotteld methaan te exporteren. Een veel groter programma, genaamd KivuWatt, kwam online in 2015.

de projecten pompen water uit de diepe lagen van het meer en naarmate de druk op dat water afneemt, komen de gassen vrij. Het methaan wordt geëxtraheerd om als brandstof te worden gebruikt, en het kooldioxide wordt terug naar de bodem van het meer gepompt. “Ze nemen dit gas, verschepen het via pijpleiding aan land en verbranden het op de manier waarop je fossiele brandstoffen zou verbranden om elektriciteit op te wekken,” zegt Katsev.

Dit oogsten kan helpen om het risico van opgehoopt gas in het meer te verminderen, maar het zal het niet elimineren. Toch, voor een meer met zoveel gevaar dat beneden op de loer ligt, helpt alles. En voor de regio rond het meer kan het een belangrijke energiebron zijn. Zodra KivuWatt volledig online is, zal de 100 megawatt stroom die alleen al door dat project wordt geproduceerd een significant verschil maken voor Rwanda, een ontwikkelingsland dat streeft naar universele toegang tot elektriciteit.