Lake Kivu er En Av Afrikas merkeligste vannmasser. Et uvanlig sett med egenskaper gjør det til et spennende emne for forskere, samt en potensiell kilde til fare og velstand for de millioner av mennesker som bor i nærheten.

Kivu oppfører seg ikke som de fleste dype innsjøer. Vanligvis når vann på overflaten av en innsjø avkjøles-ved vinterlufttemperaturer eller elver som bærer vårsmelting, for eksempel — at kaldt, tett vann synker, og varmere, mindre tett vann stiger opp fra dypere i sjøen. Denne prosessen, kjent som konveksjon, holder generelt overflatene av dype innsjøer varmere enn deres dyp.men ved Kivusjøen har omstendighetene konspirert for å blokkere denne blandingen, noe som gir innsjøen uventede kvaliteter — og overraskende konsekvenser.Kivu Ligger på grensen Mellom Rwanda og Den Demokratiske Republikken Kongo, og Er en av en rekke innsjøer langs Riftdalen i Øst-Afrika, hvor Det Afrikanske kontinentet sakte blir revet fra hverandre av tektoniske krefter. De resulterende spenningene tynner Jordskorpen og utløser vulkansk aktivitet, og skaper varme kilder under Kivu som gir varmt vann, karbondioksid og metan inn i innsjøens bunnlag. Mikroorganismer bruker noe av karbondioksidet, så vel som organisk materiale som synker ovenfra, for å skape energi, og produserer ytterligere metan som et biprodukt. Kivus store dybde-mer enn 1500 fot på sitt dypeste punkt-skaper så mye press at disse gassene forblir oppløst.

denne blandingen av vann og oppløste gasser er tettere enn vann alene, noe som motvirker at den stiger. Det dypere vannet er også saltere på grunn av sedimenter som regner ned fra de øvre lagene av innsjøen og fra mineraler i de varme kildene, noe som ytterligere øker tettheten. Resultatet, sier Limnologist Sergei Katsev Ved University Of Minnesota Duluth, er en innsjø med flere forskjellige lag med vann med skarpt forskjellige tettheter, med bare tynne overgangslag mellom.lagene kan separeres omtrent i to regioner: en av mindre tett overflatevann over en dybde på ca 200 fot, og under det, en region med tett saltvannsvann som selv er ytterligere stratifisert, sier Alfred Wü, en akvatisk fysiker ved Swiss Federal Institute Of Technology I Lausanne. Det er blanding i hvert lag, men de samhandler ikke med hverandre. «Bare tenk på hele vannmassen som sitter der i tusenvis av år og gjør ingenting,» sier Wü, forfatter av en 2019-artikkel I Den Årlige Gjennomgangen Av Væskemekanikk som kartlegger konveksjon i ulike innsjøer i verden, inkludert rare uteliggere som Lake Kivu.Men Lake Kivu er mer enn bare en vitenskapelig nysgjerrighet. Dens uvanlige stratifisering og karbondioksid og metan fanget i sine dypere lag har forskere bekymret for at det kan være en katastrofe som venter på å skje.

Lurking danger

Om 1400 miles nordvest For Kivu akkumulerer en krater innsjø i Kamerun kjent Som Lake Nyos på samme måte og fanger store mengder oppløst gass — i dette tilfellet karbondioksid — fra en vulkansk ventil på bunnen av innsjøen. Den 21. August 1986 ble det dødelige potensialet i det gassreservoaret demonstrert på spektakulær måte. Muligens på grunn av et skred ble en stor mengde vann plutselig forskjøvet, noe som førte til at det oppløste karbondioksidet raskt blandet seg med øvre lag av innsjøen og sluppet ut i luften. En stor, dødelig sky av gassen kvalt rundt 1800 mennesker i nærliggende landsbyer.Hendelser som dette kalles limniske utbrudd, og forskere frykter At Kivu kan være moden for en lignende, enda dødeligere hendelse. Nyos er en relativt liten innsjø, som måler litt mer enn en kilometer lang, like under en kilometer bred og mindre enn 700 fot dyp. Kivu er 55 miles lang, 30 miles over på sitt bredeste punkt og mer enn dobbelt så dypt Som Nyos. På grunn av sin størrelse, Sier Katsev, Kivu «har potensial for en stor, katastrofal limnisk utbrudd hvor mange kubikk miles av gass vil bli utgitt.»

Rundt 14.000 mennesker bodde i Nærheten Av nyos på tidspunktet for utbruddet; mer enn 2 millioner bor i Nærheten Av Kivusjøen i dag, inkludert omtrent 1 million innbyggere I Byen Bukavu, I Den Demokratiske Republikken Kongo. Hvis Kivu skulle oppleve et limnisk utbrudd, sier limnolog Sally MacIntyre Fra University Of California, Santa Barbara, «det ville være helt katastrofalt.»

dette er ikke bare en teoretisk bekymring. Forskere har funnet det som kan være bevis på minst en tidligere limnisk utbrudd På Kivu som sannsynligvis skjedde mellom 3500 og 5000 år siden, og muligens flere nyere. Sedimentkjerner tatt fra bunnen av innsjøen har avslørt funksjoner kjent som brune lag som er ulikt de omkringliggende sedimenter. Disse sedimentbåndene er «svært uvanlige, organiske rike lag», Sier Katsev, som kan være et resultat av utbrudd.

Limniske utbrudd kan oppstå av to grunner. Hvis vannet blir fullstendig mettet med oppløste gasser, vil ytterligere karbondioksid eller metan injisert i sjøen bli tvunget til å boble ut av løsningen, stige og slippes ut i luften. Utbrudd kan også oppstå når noe tvinger dypt vann med oppløste gasser til å blande seg med lagene ovenfor, redusere trykket på gassene og la dem raskt komme ut av løsningen og unnslippe, ligner effekten av å riste en brusboks og deretter åpne den.Mens et skred av skalaen mistenkt i nyos utbrudd kanskje ikke forårsaker nok blanding På Kivu, på Grunn av innsjøens størrelse og dybde, er det flere andre mulige utløsere. Kivu er i et seismisk aktivt område, slik at et jordskjelv kan generere bølger i sjøen som vil blande lagene nok til å frigjøre de fangede gassene. Klima er også en potensiell synder. Minst en tidligere utbrudd oppdaget i sedimentregistreringen ser ut til å ha vært forårsaket av tørke som fordampet nok vann fra toppen av sjøen for å redusere trykket på lavere nivåer og frigjøre oppløste gasser. Senket vannstand i tørre perioder kan også gjøre Kivu mer utsatt for forstyrrelser fra spesielt store regnhendelser. De kunne spyle nok oppbygget sediment fra dusinvis av bekker som strømmer inn i sjøen for å få lagene til å blande seg, Sier MacIntyre.sjansene for en slik sekvens av hendelser kan gå opp som planeten varmer, Sier MacIntyre. Klimaendringer vil gi mer regn Til Øst-Afrika, og «det kommer til å komme i form av mer ekstreme regnhendelser med større tørkeintervaller i mellom.»

en annen mulig utløser er vulkansk aktivitet under sjøen eller fra omkringliggende vulkaner, men forskere mener risikoen for det er lav. En 2002 utbrudd av nærliggende Mount Nyiragongo tok ikke nok materiale til å forstyrre kivus bunnlag. Og modelleringsstudier har vist at vulkanisme under sjøen ikke ville forårsake en stor nok forstyrrelse heller, Sier MacIntyre.

Uansett skyldige, vil effekten være den samme: Akkumulerte gasser frigjøres fra deres oppløste tilstand, og skaper tette skyer av karbondioksid og metan som, som skjedde med karbondioksidet På Nyos, kunne forflytte oksygen og kvæle mennesker og dyr likt. Og hvis nok metan slippes ut i luften Ved Kivu, er det en ekstra risiko for at den kan antennes.Katsev sier at sjøen overvåkes regelmessig for tegn på upticks i gasskonsentrasjon ,så en plutselig oppvekst » vil ikke overraske oss.»Mer enn et dusin seismiske stasjoner måler aktiviteten nær sjøen i sanntid også. Og i 2001 begynte et forsøk å redusere risikoen for en annen katastrofe Ved Nyos ved å sippe vann fra bunnen av sjøen gjennom et rør til overflaten, hvor karbondioksidet slippes ut i luften med en sikker hastighet. Lignende tiltak er i gang På Kivu.

Gruve dybdene

som gasskonsentrasjoner stiger I kivus dybder, så gjør risikoen. Wü og kolleger fant at fra 1974 til 2004 økte konsentrasjonen av karbondioksid med 10 prosent, men den større bekymringen Ved Kivu er metankonsentrasjonen, som steg 15 til 20 prosent i samme periode.

Det kan være en måte Å slå kivus risiko til belønning, skjønt. Den samme gassen som kan brenne en dødelig naturkatastrofe, har potensial som en fornybar energikilde for regionen. I 2008 Lanserte Rwanda et pilotprogram som tok metan fra sjøen for å brenne som naturgass og i fjor signerte en kontrakt for å eksportere flaskemetan. Et mye større program, Kalt KivuWatt, kom på nettet i 2015.

prosjektene pumper vann fra de dype lagene i sjøen, og når trykket reduseres på det vannet, frigjøres gassene. Metanet utvinnes for å brukes som drivstoff, og karbondioksidet pumpes tilbake ned til bunnen av innsjøen. «De tar denne gassen, sender den via rørledning på land og brenner den slik du vil brenne fossilt brensel for å generere elektrisitet,» Sier Katsev.denne høstingen kan bidra til å redusere risikoen fra akkumulert gass i sjøen, selv om den ikke vil eliminere den. Likevel, for en innsjø med så mye fare som lurer under, hjelper noe. Og for regionen rundt innsjøen kan det være en viktig energikilde. Når KivuWatt er helt online, vil 100 megawatt kraft produsert av dette prosjektet alene gjøre en betydelig forskjell For Rwanda, et utviklingsland som tar sikte på universell tilgang til elektrisitet.