Kracht van rivier stuurt de vorm van de delta

De frequentie waarmee een rivier overstroomt, kan voorspellen hoe snel een rivierdelta van vorm verandert. Dat concluderen drie onderzoekers van de universiteit van Texas in wetenschappelijk tijdschrift PNAS. Met behulp van satellietbeelden bestudeerden ze 48 rivierdelta’s wereldwijd, en kwamen tot de conclusie dat drie processen het migratiepatroon beïnvloeden. Naast de overstromingen zijn dat de hoeveelheid sediment en de ‘sturende kracht’ van de rivier. Al spelen daarnaast ook andere factoren een rol, zoals menselijke inmenging.

Delta’s – de regio’s waar rivieren met al hun vertakkingen uitmonden in zee – zijn vruchtbare gebieden, en daarom druk bewoond. Over de hele wereld wonen honderden miljoenen mensen in een delta: van de Nederlandse Rijndelta tot de Ganges in Bangladesh, en van de Yangtze in China tot de Amerikaanse Mississippi.

In de praktijk wijken de meeste delta’s behoorlijk af van de Δ-oervorm

Hun naam danken ze aan de geschiedschrijver Herodotus, die ooit noteerde dat de monding van de Nijl leek op de Griekse letter delta (Δ). In de praktijk wijken de meeste delta’s behoorlijk af van die oervorm. Sommige worden hoofdzakelijk gevormd door golfwerking vanuit zee, met sterk geërodeerde, rechte kustlijnen. In andere delta’s zijn juist het getij of rivieren de dominante kracht.

Bovendien veranderen delta’s door de tijd heen van vorm. Er komen bijvoorbeeld riviervertakkingen bij, of de bestaande waterlopen worden breder of veranderen van plek. Juist in druk bewoonde gebieden zijn zulke ‘migrerende’ delta’s riskant, en is het belangrijk om de snelheid waarmee ze van vorm veranderen zo goed mogelijk te voorspellen, zodat daar rekening mee kan worden gehouden in stedebouwkundige plannen.

Hoewel er al veel onderzoek is gedaan naar individuele delta’s, ontbreekt het volgens de Texaanse ingenieurs aan een grootschalig overzicht. Om die reden besloten ze om de computer satellietbeelden van 48 delta’s wereldwijd te laten analyseren, waaronder alle bovengenoemde voorbeelden. Door deep learning ‘leerden’ de computers veranderingen in stroompatronen herkennen, en met een speciale techniek kon ook de stroomsnelheid van het water en het sediment worden berekend.

Zodoende ontdekten de wetenschappers drie processen waarmee kan worden voorspeld in welk tempo waterlopen van koers veranderen. Allereerst vinden de snelste wijzigingen – waarbij individuele vertakkingen zich met minstens drie meter per jaar verplaatsen – altijd plaats in delta’s waarin de rivier een dominante sturende rol heeft, en dus niet de golfwerking of het getij. Voorbeelden van zulke snel migrerende, riviergestuurde delta’s zijn die van de Yangtze en de Gele Rivier in China.

Natuurlijke zandbanken

Ten tweede is de sedimenthoeveelheid van belang. De Dnjepr-delta in Oekraïne, bijvoorbeeld, is weliswaar riviergestuurd, maar kent toch een lage migratiesnelheid, met maar 0,66 meter per jaar. Volgens de auteurs komt dat doordat er weinig zand en grind door de rivier stroomt. Juist als er veel sediment wordt toegevoerd kunnen er natuurlijke zandbanken ontstaan die de koers van een waterloop beïnvloeden.

Tot slot speelt de overstromingsfrequentie een rol. Door de Dnjepr stroomt bijvoorbeeld jaarrond ook relatief weinig water. Een rivier zoals de Ganges daarentegen, die regelmatig buiten de oevers treedt, zal sneller voor erosie zorgen, en dus voor verbreding en verandering van waterlopen.

Hoewel het systeem een interessante inkijk geeft in de deltadynamiek, werkt het niet feilloos. Daarvoor spelen te veel andere variabelen mee, benadrukken ook de auteurs zelf in hun artikel. Zo zal een rivier die in een rotsige bedding stroomt niet zo makkelijk van koers veranderen. Ook rivierdelta’s in het poolgebied, zoals die van de Russische Lena, zijn bovengemiddeld honkvast, omdat permafrost daar stabiliserend werkt. En in de Mississippi-delta worden veel waterlopen al door kunstgrepen op hun plek gehouden.