Lacul Kivu este unul dintre cele mai ciudate corpuri de apă din Africa. Un set neobișnuit de proprietăți îl fac un subiect interesant pentru oamenii de știință, precum și o sursă potențială de pericol și prosperitate pentru milioane de oameni care trăiesc în apropiere.

Kivu nu se comportă ca majoritatea lacurilor adânci. De obicei, atunci când apa de la suprafața unui lac este răcită — de temperaturile aerului de iarnă sau de râurile care transportă topirea zăpezii de primăvară, de exemplu — apa rece și densă se scufundă și apa mai caldă și mai puțin densă se ridică din adâncul lacului. Acest proces, cunoscut sub numele de convecție, menține în general suprafețele lacurilor adânci mai calde decât adâncimile lor.dar la Lacul Kivu, circumstanțele au conspirat pentru a bloca această amestecare, dând lacului calități neașteptate-și consecințe surprinzătoare.aflându-se la granița dintre Rwanda și Republica Democrată Congo, Kivu face parte dintr-un șir de lacuri care acoperă Valea Riftului din Africa de Est, unde continentul African este tras încet de forțele tectonice. Tensiunile rezultate subțiază scoarța terestră și declanșează activitatea vulcanică, creând izvoare termale sub Kivu care alimentează apa caldă, dioxidul de carbon și metanul în straturile inferioare ale lacului. Microorganismele folosesc o parte din dioxidul de carbon, precum și materia organică care se scufundă de sus, pentru a crea energie, producând metan suplimentar ca produs secundar. Adâncimea mare a lui Kivu — mai mult de 1.500 de picioare în punctul său cel mai adânc — creează atât de multă presiune încât aceste gaze rămân dizolvate.

acest amestec de apă și gaze dizolvate este mai dens decât apa singură, ceea ce îl descurajează să crească. Apa mai adâncă este, de asemenea, mai sărată datorită sedimentelor care plouă din straturile superioare ale lacului și din mineralele din izvoarele termale, ceea ce crește și mai mult densitatea. Rezultatul, spune limnologul Serghei Katsev de la Universitatea din Minnesota Duluth, este un lac cu mai multe straturi distincte de apă cu densități puternic diferite, cu doar straturi subțiri de tranziție între ele.

straturile pot fi separate aproximativ în două regiuni: una de apă de suprafață mai puțin densă deasupra unei adâncimi de aproximativ 200 de picioare și, sub aceasta, o regiune de apă salină densă care este ea însăși stratificată în continuare, spune Alfred W. Există amestecare în fiecare strat, dar ele nu interacționează între ele. „Gândiți-vă doar la întreaga masă de apă care stă acolo de mii de ani și nu face nimic”, spune W Centimest, autorul unui articol din 2019 din revista anuală a mecanicii fluidelor care analizează convecția în diferite lacuri ale lumii, inclusiv valori aberante ciudate precum Lacul Kivu.dar lacul Kivu este mai mult decât o curiozitate științifică. Stratificarea sa neobișnuită și dioxidul de carbon și metanul prinse în straturile sale mai profunde au îngrijorat cercetătorii că ar putea fi un dezastru care așteaptă să se întâmple.

pericol ascuns

la aproximativ 1.400 de mile nord — vest de Kivu, un lac crater din Camerun cunoscut sub numele de Lacul Nyos acumulează în mod similar și captează cantități mari de gaz dizolvat — în acest caz dioxid de carbon-dintr-un orificiu vulcanic din fundul lacului. La 21 August 1986, potențialul letal al acelui rezervor de gaz a fost demonstrat într-un mod spectaculos. Posibil din cauza unei alunecări de teren, o cantitate mare de apă a fost deplasată brusc, determinând dioxidul de carbon dizolvat să se amestece rapid cu straturile superioare ale lacului și să se elibereze în aer. Un nor mare și mortal de gaz a asfixiat aproximativ 1.800 de oameni în satele din apropiere.

astfel de evenimente se numesc erupții limnice, iar oamenii de știință se tem că Kivu ar putea fi copt pentru un eveniment similar, chiar mai mortal. Nyos este un lac relativ mic, care măsoară puțin mai mult de o milă lungime, puțin sub o milă lățime și mai puțin de 700 de metri adâncime. Kivu are 55 de mile lungime, 30 de mile în cel mai larg punct și mai mult de două ori mai adânc decât Nyos. Datorită dimensiunii sale, spune Katsev, Kivu „are potențialul unei erupții majore, catastrofale, în care ar fi eliberați mulți kilometri cubi de gaz.”

aproximativ 14.000 de oameni locuiau lângă Nyos în momentul erupției; mai mult de 2 milioane trăiesc în vecinătatea lacului Kivu astăzi, inclusiv aproximativ 1 milion de locuitori ai orașului Bukavu, în Republica Democrată Congo. Dacă Kivu ar experimenta o erupție limnică, spune limnologul Sally MacIntyre de la Universitatea din California, Santa Barbara, „ar fi complet catastrofal.”

aceasta nu este doar o preocupare teoretică. Oamenii de știință au descoperit ceea ce ar putea fi dovada a cel puțin unei erupții limnice anterioare la Kivu care a avut loc probabil între 3.500 și 5.000 de ani în urmă și, eventual, câteva mai recente. Miezurile de sedimente luate de pe fundul lacului au dezvăluit caracteristici cunoscute sub numele de straturi maro, care sunt diferite de sedimentele din jur. Aceste benzi de sedimente sunt „straturi foarte neobișnuite, bogate în organice”, spune Katsev, care ar putea fi rezultatul erupțiilor.

erupțiile Limnice pot apărea din două motive. Dacă apa devine complet saturată cu gaze dizolvate, orice dioxid de carbon suplimentar sau metan injectat în lac va fi forțat să iasă din soluție, să se ridice și să fie eliberat în aer. Erupțiile pot fi cauzate și atunci când ceva forțează apa adâncă cu gazele sale dizolvate să se amestece cu straturile de mai sus, reducând presiunea asupra gazelor și permițându-le să iasă rapid din soluție și să scape, similar cu efectul agitării unei cutii de sodă și apoi deschiderea acesteia.în timp ce o alunecare de teren a scării suspectate în erupția Nyos ar putea să nu provoace suficientă amestecare la Kivu, din cauza dimensiunii și adâncimii lacului, există și alte câteva posibile declanșatoare. Kivu se află într-o zonă activă seismic, astfel încât un cutremur ar putea genera valuri în lac care ar amesteca straturile suficient pentru a elibera gazele prinse. Clima este, de asemenea, un potențial vinovat. Cel puțin o erupție trecută descoperită în înregistrarea sedimentelor pare să fi fost cauzată de secetă care a evaporat suficientă apă din vârful lacului pentru a reduce presiunea la nivelurile inferioare și a elibera gazele dizolvate. Nivelurile scăzute ale apei în perioadele uscate ar putea, de asemenea, să lase Kivu mai vulnerabil la perturbări din cauza evenimentelor de ploaie deosebit de abundente. Ei ar putea spăla suficient sediment Construit din zecile de fluxuri care se hrănesc în lac pentru a provoca amestecarea straturilor, spune MacIntyre.șansele unei astfel de secvențe de evenimente pot crește pe măsură ce planeta se încălzește, spune MacIntyre. Schimbările climatice vor aduce mai multă ploaie în Africa de Est și ” va veni sub forma unor evenimente de ploaie mai extreme, cu intervale mai mari de secetă între ele.”

Un alt declanșator posibil este activitatea vulcanică sub lac sau de la vulcanii din jur, dar oamenii de știință cred că riscul este scăzut. O erupție din 2002 a muntelui Nyiragongo din apropiere nu a adus suficient material pentru a perturba straturile inferioare ale lui Kivu. Și studiile de modelare au arătat că vulcanismul de sub lac nu ar provoca nici o perturbare suficient de mare, spune MacIntyre.oricare ar fi vinovatul, efectul ar fi același: gazele acumulate sunt eliberate din starea lor dizolvată, creând nori densi de dioxid de carbon și metan care, așa cum s-a întâmplat cu dioxidul de carbon de la Nyos, ar putea deplasa oxigenul și asfixia oamenii și animalele deopotrivă. Și dacă suficient metan este eliberat în aer la Kivu, există riscul suplimentar ca acesta să se aprindă.

Katsev spune că lacul este monitorizat în mod regulat pentru semne de creștere a concentrației de gaz, astfel încât o creștere bruscă „nu ne va surprinde.”Mai mult de o duzină de stații seismice măsoară activitatea din apropierea lacului și în timp real. Și în 2001, un efort a început să reducă riscul unui alt dezastru la Nyos prin sifonarea apei din fundul lacului printr-o conductă la suprafață, unde dioxidul de carbon este eliberat în aer într-un ritm sigur. Eforturi similare sunt în curs de desfășurare la Kivu.

exploatarea adâncimilor

pe măsură ce concentrațiile de gaz cresc în adâncurile lui Kivu, la fel și riscul. WC și colegii săi au constatat că din 1974 până în 2004 concentrația de dioxid de carbon a crescut cu 10%, dar preocuparea mai mare la Kivu este concentrația de metan, care a crescut cu 15 până la 20% în aceeași perioadă.

poate exista o modalitate de a transforma riscul lui Kivu în recompensă, totuși. Același gaz care ar putea alimenta un dezastru natural mortal are potențial ca sursă de energie regenerabilă pentru regiune. În 2008, Rwanda a lansat un program pilot care ia metanul din lac pentru a arde ca gaz natural și anul trecut a semnat un contract pentru exportul de metan îmbuteliat. Un program mult mai mare, numit KivuWatt, a venit online în 2015.

proiectele pompează apa din straturile adânci ale lacului și, pe măsură ce presiunea este redusă pe acea apă, gazele sunt eliberate. Metanul este extras pentru a fi folosit drept combustibil, iar dioxidul de carbon este pompat înapoi până la fundul lacului. „Ei iau acest gaz, îl expediază prin conducte pe uscat și îl ard așa cum ar arde combustibilii fosili pentru a genera electricitate”, spune Katsev.

această recoltare ar putea ajuta la reducerea riscului de gaze acumulate în lac, deși nu îl va elimina. Totuși, pentru un lac cu atât de mult pericol ascuns mai jos, orice ajută. Și pentru regiunea din jurul lacului, ar putea fi o sursă importantă de energie. Odată ce KivuWatt va fi complet online, cei 100 de megawați de energie produși doar de acest proiect vor face o diferență semnificativă pentru Rwanda, o țară în curs de dezvoltare care vizează accesul universal la electricitate.