Klimaatverandering in droge ecosystemen

Droge klimaten vormen een aparte hoofdgroep in het classificatiesysteem van Köppen. In deze klimaattypes is beschikbaarheid van water een limiterende factor voor plantengroei. De vegetatie is dan ook beperkt, met niet of nauwelijks bomen: woestijnen, steppes of savannes, bijvoorbeeld. Ongeveer 40% van het landoppervlak op aarde bestaat uit droge gebieden en er woont ongeveer 35% van de wereldbevolking. De afbeelding hieronder geeft aan waar die droge gebieden liggen, op basis van gegevens over de periode 1971-2000. De kleuren geven de zogenaamde Leaf Area Index (LAI) weer, een maat voor de hoeveelheid vegetatie. Een lage LAI, lichtgroen weergegeven, staat voor weinig plantengroei, een hoge LAI, in donkerblauw, voor veel.

Ligging van droge gebieden (rode lijnen) en gemiddelde plantengroei volgens de Leaf Area Index, volgens gegevens over 1971-2000. Bron: Berg & McColl 2021.

Of een klimaat als droog wordt gekenmerkt wordt bepaald aan de hand van de droogte-index (AI, van Aridity Index): de verhouding tussen de hoeveelheid neerslag en de potentiële verdamping. Potentiële verdamping is de hoeveelheid water die zou verdampen als er altijd voldoende water zou zijn. De AI hangt alleen af van meteorologische factoren: neerslag, temperatuur, luchtvochtigheid en wind. In een stabiel klimaat werkt die index prima, maar alleen meteorologische factoren zijn onvoldoende om het effect van droogte op vegetatie door klimaatverandering te bepalen. Twee wetenschappers van Harvard University, Alexis Berg en Kaighin A. McColl, hebben een nieuwe methode bedacht om dat te doen. Die methode is nog verre van volmaakt, schrijven ze zelf, maar wel een eerste stap op weg naar een betere weergave van te verwachten veranderingen.

Berg en McColl hebben een ecohydrologische index (EI) ontwikkeld, waarin ze enkele extra factoren meenemen. Bodemeigenschappen, bijvoorbeeld. Hoe beter een bodem water vasthoudt, hoe meer er beschikbaar is voor planten. En ze kijken naar het effect van de hogere CO₂-concentratie op planten. Meer CO₂ in de lucht helpt planten om zuiniger te zijn met water. Ze hoeven hun huidmondjes minder ver open te zetten om voldoende van hun basisbouwstof CO₂ binnen te halen en daardoor ontsnapt er minder waterdamp. Als deze factoren meegenomen worden heeft dat aardig wat invloed op geprojecteerde gevolgen van klimaatverandering. De onderzoekers vergelijken de gevolgen van het hoge emissiescenario RCP8.5 op de AI en de EI volgens 12 aardsysteemmodellen. In deze modellen wordt zowel het klimaatsysteem als de koolstofcyclus gesimuleerd.

Op basis van alleen de AI zou het droge gebied flink toenemen in een warmer klimaat, van 40% naar 46% van het landoppervlak. Volgens de EI blijft er van die toename niets over. De groei van droge gebieden op de ene plek wordt gecompenseerd door krimp elders. Minder verdamping uit planten is de belangrijkste oorzaak voor het verschil. De afbeelding hieronder laat het verschil zien.

Geprojecteerde verandering in droogte en in droge gebieden van 1971-2000 tot 2071-2100 bij emissiescenario RCP8.5 volgens de droogte-index (boven) en de ecohydrologische index (onder). Bron: Berg & McColl 2021

Voor veel Europeanen valt het goede nieuws wat tegen. Want met de nieuwe methode ziet het er voor een behoorlijk deel van ons continent niet zo heel veel beter uit.

Er blijven hoe dan ook forse onzekerheden, erkennen Berg en McColl zelf. Voor hen zit de waarde van hun onderzoek vooral in de stap die ze zetten op weg naar betere projecties en veel minder in het precieze resultaat.

Een index die meer factoren meeneemt betekent vanzelf een groter onzekerheidsinterval. Dat is in dit geval ook zo: de modelspreiding van de EI is een stuk groter dan de AI. En er ontbreken nog steeds belangrijke factoren. Het effect van klimaatverandering op de soortensamenstelling in ecosystemen, bijvoorbeeld. En de bodemecologie, die van groot belang is voor ecosystemen. Een recent onderzoek van de Universiteit van Antwerpen, weliswaar niet over droge klimaattypes, illustreert de complexiteit van de materie en het belang van bodemleven voor wat er boven de grond gebeurt.

Ik verbaasde me er nogal over dat het effect van de hogere CO₂-concentratie op de opening van huidmondjes en daarmee op de verdamping ook in een hoog emissiescenario groot genoeg is om extra verdamping door de hogere temperatuur te compenseren. In elk geval volgens de gebruikte modellen. De auteurs van het artikel benadrukken dat die modellen de complexiteit van ecohydrologie sterk vereenvoudigen. Dat is wel begrijpelijk, want de ontwikkeling van dit soort complexe modellen van het hele aardsysteem is nog maar net begonnen.

Het lijkt misschien vreemd dat in dit onderzoek is gekozen voor het hoge emissiescenario RCP8.5. Het effect van zo’n grote verandering op complexe ecosystemen in namelijk hoogst onzeker, en dus is het maar de vraag of de resultaten wel realistisch zijn. Toch is het wel begrijpelijk dat dat in een verkennende studie als deze gebeurt: het extreme scenario geeft duidelijk zichtbare gevolgen, terwijl dat bij een minder extreem scenario misschien niet zo is. En dan is al het werk voor niks. Maar het betekent niet dat de resultaten ook heel realistisch zijn voor zo’n hoog emissiescenario. Ik hou het er voorlopig op dat ze hoopgevend zijn voor wat we kunnen verwachten bij een beperkte opwarming.

Een uitgebreide toelichting op het onderzoek is te vinden op Carbon Brief.

4 Reacties op “Klimaatverandering in droge ecosystemen

  1. Als CO2 een basisstof voor de groei van planten en de bladeren van bomen. Is klimaatneutraliteit dan wel de beste oplossing? Hebben de klimaatsceptici hiermee een punt? Moeten we wel naar een nul uitstoot. Is dat geen gevaarlijke evolutie, ook voor het klimaat. Want het klimaat is ook de energiebalans om de aarde die wijzigingen ondergaat. Teveel broeikasgassen opwarming, te weinig afkoeling. Is klimaatneutraliteit geen gevaarlijke evolutie. Blijft de mens prutsen aan het klimaat, dan gaat dit weleens totaal anders aflopen. Of ben ik nu goed fout bezig?

  2. Beste Willy,

    Van nature, met nul uitstoot door de mens, zit er al ruimschoots voldoende CO2 in de lucht voor de plantengroei.

    Bedenk s.v.p. even dat de gehele plantengroei op Aarde inmiddels al ruim meer dan 1 miljard jaar plaatsvindt… zonder dat er ooit mensen waren op deze planeet en zonder hun uitstoot.

    ‘Klimaatneutraliteit’ betekent NIET dat het CO2-gehalte van de lucht naar nul wordt teruggebracht. Het betekent dat er geen extra CO2 wordt toegevoegd aan wat er van nature al aanwezig is.

  3. @ Bob Brand, dat is heel duidelijk, bedankt hiervoor.

  4. Willy, graag gedaan 🙂

Geef een reactie

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit /  Bijwerken )

Google photo

Je reageert onder je Google account. Log uit /  Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit /  Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit /  Bijwerken )

Verbinden met %s