Morphometric Properties and Land Cover Dynamics of River Shemankar Upper Drainage Basin, Plateau State, Nigeria

De Blauwdruk van een Rivierbuurt

Stel je een rivierbekken niet alleen voor als een verzameling water dat de heuvel afstroomt, maar als een bruisende, levende buurt. In deze buurt zijn de rivieren de straten, de heuvels de gebouwen en de bodem het wegdek. Wetenschappers die deze plekken bestuderen, worden geomorfologen en hydrologen genoemd. Ze gebruiken een speciaal instrument genaamd morfometrische analyse, wat in essentie een manier is om de "lichaamsvorm" van een riviersysteem te meten. Net zoals een arts je lengte, armspanwijdte en gewicht kan meten om je gezondheid te begrijpen, meten deze wetenschappers de lengte van stromen, het aantal vertakkingen en de steilheid van het land om te begrijpen hoe water beweegt, waar het kan overstromen en hoeveel regen in de grond trekt.

Nog een cruciaal onderdeel van dit verhaal is landbedekking, wat simpelweg is wat er bovenop de grond ligt. Is het een weelderig groen bos, een rotsachtige berg, een drukke stad of een boerderij? Denk aan landbedekking als de "outfit" van de buurt. Wanneer de outfit verandert—bijvoorbeeld van een zacht, sponsachtig bos naar een harde, ondoordringbare stadsstraat—verandert de manier waarop de buurt met regen omgaat volledig. Dit is belangrijk voor iedereen, want als we niet begrijpen hoe deze buurten gevormd worden en hoe ze veranderen, kunnen we geen overstromingen voorspellen, water beheren voor de landbouw of onze huizen beschermen tegen erosie.

Het Verhaal van het Veranderende Gezicht van de Rivier Shemankar

In dit onderzoek besloot een team van onderzoekers om een nauwkeurige blik te werpen op de "buurt" van het bovenstroomse stroomgebied van de Rivier Shemankar in Plateau State, Nigeria. Ze wilden de fysieke vorm ervan in kaart brengen en zien hoe de "outfit" in de loop der tijd is veranderd. Om dit te doen, traden ze op als digitale detectives door satellietbeelden en computermodellen van het aardoppervlak (genaamd DEM's) te gebruiken om de botten en huid van het bekken te meten.

Eerst maten ze het "lichaam" van het bekken. Ze vonden dat het een enorm gebied was van 4.249,5 km², ongeveer de grootte van een klein land. Het is een 6e-orde bekken, wat betekent dat het een complexe hiërarchie van stromen heeft, beginnend bij piepkleine kreekjes (1e orde) die samenvloeien in grotere rivieren, om uiteindelijk één grote hoofdrivier te vormen (6e orde). Het bekken is behoorlijk hoog, met een totaal hoogteverschil (reliëf) van 1.380 meter van de hoogste toppen tot de laagste valleien. Ondanks dat het hoog is, zijn de "straten" (stromen) eigenlijk vrij schaars. De drainagedichtheid is laag, namelijk 0,79 km/km², wat betekent dat er niet veel stromen dicht op elkaar gepakt zitten. Dit suggereert dat de grond goed is in het absorberen van water, en dat het bekken de vorm heeft van een langgerekt ovaal in plaats van een perfecte cirkel.

Vervolgens keken de onderzoekers naar hoe de "outfit" van de buurt veranderde tussen de jaren 2000 en 2024. De resultaten toonden een dramatische make-over. In 2000 was het gebied een mix van landbouwgrond (51,3%) en rotsachtige uitsteeksels (28,5%). Snel vooruit naar 2024, en het landschap was getransformeerd. Landbouwgrond explodeerde en nam 80,8% van het bekken over. Ondertussen krompen de rotsachtige uitsteeksels en de natuurlijke vegetatie aanzienlijk. De bebouwde gebieden (steden en dorpen) groeiden ook en verdrievoudigden van een kleine 0,5% naar 3,7%. Het is alsond de buurt zijn groene, rotsachtige jas had ingeruild voor een zware, uniforme landbouwjas.

De onderzoekers vroegen zich vervolgens af: "Verandert deze nieuwe outfit de manier waarop het lichaam van de rivier werkt?" Ze voerden statistische tests uit om te zien of de hoeveelheid landbouwgrond of rotsen gekoppeld was aan het aantal stromen. Het antwoord was een luid "ja". Ze vonden een sterke positieve relatie (met een statistische score, R², tussen 0,70 en 0,81) tussen landbouwgrond/rotsachtige uitsteeksels en het aantal stromen. In gewone mensentaal: hoe meer het land werd vrijgemaakt voor landbouw of werd blootgesteld als rots, hoe meer nieuwe kleine stroompjes en kanalen er werden gevormd. Dit gebeurt omdat kale grond en rots water niet goed absorberen, waardoor het regenwater snel afstroomt en nieuwe paden uitslijpt. Daarentegen had vegetatie een zwak, omgekeerd effect; waar planten aanwezig bleven, vormden er minder nieuwe stromen omdat de planten fungeerden als sponzen die het water vasthielden en voorkamen dat het nieuwe kanalen uitsleet.

Ten slotte had het team een zijmissie om te zien of hun digitale instrumenten de waarheid spraken. Ze vergeleken twee verschillende soorten satellietkaarten: één van de ASTER-sensor en één van SRTM. Ze vroegen zich af of één van de twee instrumenten een beter beeld gaf van de vorm van de rivier. Ze voerden een statistische test uit genaamd ANOVA, die controleert of twee groepen getallen significant verschillen. De uitslag was verrassend: er was geen significant verschil (p = 0,285) tussen de twee kaarten. Beide instrumenten gaven zeer vergelijkbare metingen van de vorm van het bekken. De SRTM-kaart leek echter een paar meer kleine stroompjes te vangen en toonde iets hogere getallen voor hoe "intensief" de afwatering was, wat het een iets scherpere tool maakte om de fijne details van de waterloop te zien.

Uiteindelijk onthult de studie dat het stroomgebied van de Rivier Shemankar een stabiel, goed georganiseerd systeem is dat momenteel wordt herschapen door menselijke handen. De snelle uitbreiding van de landbouw en het verlies van natuurlijke vegetatie veranderen actief de structuur van de rivier, waardoor er meer kanalen ontstaan en de waterloop verandert. Hoewel de digitale kaarten die gebruikt zijn om dit te bestuderen betrouwbaar zijn, is de boodschap duidelijk: de manier waarop we ons land "kleden", doet ertoe. Terwijl de "outfit" verschuift van natuur naar landbouw, reageert het lichaam van de rivier door nieuwe paden uit te slijten en de stroom van het leven in het bekken te veranderen.