zondag 5 februari 2017

Verbeterde voedselproductie (3b): beinvloeden bomen de vorming van wolken II?

In de vorige blog heb ik aangegeven hoe bomen in staat zijn om invloed uit te oefenen op wolkenvorming middels de vorming van BVOC's. In deze blog wil ik ingaan op andere factoren bij bossen die een rol spelen bij het proces van wolkenvorming en neerslag recycling landinwaarts.

Wolken vorming in het landschap

Wolken vorming treedt op bij verschillende omstandigheden, maar de gezamenlijke factor is dat er altijd sprake van stijgende lucht die in hogere luchtlagen afkoelt, waardoor er condensatie van waterdamp kan optreden. De lucht stijgt bijvoorbeeld door de aanwezigheid van heuvels en bergen. Ook kan de lucht stijgen doordat de lucht opwarmt (warme lucht heeft een lagere dichtheid dan koude lucht en stijgt daardoor), zoals in de tropen gebeurt (de warme lage drukgebieden rond de evenaar, de ITCZ, waar ik in deze blog over heb geschreven).
Boven bossen vindt echter ook sterkere wolkenvorming plaats, dan boven naastgelegen niet bosgronden, zo laat een studie van de Universiteit van Wageningen zien.

Proces van wolkenvorming boven bossen

Een bos heeft een lagere albedo dan gebieden zonder bos. Door bos wordt dus minder straling teruggekaatst, dan in de omgeving zonder bos.
Bron: https://nl.wikipedia.org/wiki/Albedo
Doordat er meer straling wordt opgenomen, wordt het bos warmer, waardoor de lucht boven het bos ook warmer wordt. Deze warme, vochtige lucht wordt turbulenter en stijgt op. De atmosferische uitwisselingslaag (ABL in het Engels) en het condensatieniveau van waterdamp komen door deze extra warmte hoger te liggen. Doordat het bos een grote mate van weerstand heeft (het heeft een grote roughness dan grasland of akkerland) wordt de uitwisseling van energie versterkt. Op grotere hoogte vindt condensatie van de waterdamp plaats. Door de grote mate van turbulentie en opstijging van lucht worden de geproduceerde condensatiekernen meegenomen naar hogere lagen waar ze condensatie verder en de daaruit voortvloeiende wolkenvorming versterken.
Het hele proces is weergegeven in de onderstaande figuur uit het artikel.
Bron: http://www.nature.com/articles/ncomms14065/figures/4
Achtergrondkleuren geven temperatuur aan (blauw = kouder, rood = warmer). Pijlen laten zien: Straling (oranje), opwarming (rood), bevochtiging (blauw), mechanische (licht blauw) en biogeochemische (groen).



Het artikel laat ook zien wat er gebeurt als er geen bos meer is: als gevolg van een storm was een groot deel van het onderzochte bos platgeslagen. De afwezigheid van het bos had tot gevolg dat de wolkenvorming in de jaren na de storm sterk afnam.

Lokale impact van de aanwezigheid van bossen

Er is vrij veel onderzoek gedaan naar de impact van het grootschalig kappen van bossen. Ze laten zien dat het grootschalig kappen van bossen leidt tot vermindering van de hoeveelheid neerslag. In verschillende regio's waaronder de Sahel, West Afrika, Kameroen, het centrale deel van de Amazone en India is de boskap een van de factoren waardoor de neerslag is afgenomen.
Modelberekeningen laten echter zien dat kleinschalige kap van beperkte blokken kan leiden tot meer regen. In de onderstaande figuren is dat duidelijk gemaakt: bij het kappen van kleine blokken kan er meer neerslag vallen, echter als de blokken steeds groter worden neemt de neerslag af. De studie laat zien dat grootschalige boskap kan leiden tot minstens 30% minder neerslag. Onduidelijk is of dit al kan worden ondersteund met gemeten data.

Bron: http://www.nature.com/nclimate/journal/v5/n1/full/nclimate2430.html

Regionale impact van de aanwezigheid van bossen

Hoe de impact van bossen regionaal is, is veel lastiger te bepalen.
Er zijn meerdere onderzoeken gedaan naar de impact van bossen op globaal niveau. Een eerste studie uit 2007 van Makarieva heeft veel stof doen opwaaien en de discussie hierover is in de wetenschap nog lang niet voorbij. In deze studie is de neerslag over 9 transecten weergegeven, 6 zonder bossen en 3 met bossen. De transecten laten zien, dat bossen kennelijk een belangrijke rol spelen in het proces van het verplaatsen van water landinwaarts. Zonder bossen gebeurt deze recycling landinwaarts zeer beperkt en neemt de neerslag landinwaarts af (bovenste figuur), met bossen blijft de neerslag gelijk of lijkt deze zelfs iets toe te nemen (onderste figuur).

Bron: http://www.biotic-regulation.pl.ru/offprint/hess07.pdf
Bron: http://www.biotic-regulation.pl.ru/offprint/hess07.pdf
Opvallend is echter dat de transecten over de Sahel (nummer 3) en in australie (nummer 1) haaks op de grens van de ITCZ liggen. Vanuit de ITCZ bekeken zou het vrij logisch zijn dat hier een afname van de neerslag plaatsvindt, ongeacht de aanwezigheid van bossen: naast de ITCZ is er een zone met dalende lucht waar - als gevolg van deze dalende lucht - zeer beperkt regen uit komt, hier wordt echter niet op ingegaan. 
Twee andere transecten, transecten 6 (Amazone) en 7 (Congo), liggen parallel aan en midden in de ITCZ liggen, waardoor hier dus meer neerslag zal zijn (2 regenseizoenen per jaar). Ook hier wordt niet op ingegaan.
Een tweede uitgebreid onderzoek van Makarieva is iets overtuigender. Hierbij is onder andere een transect van west naar oost op 61 graden noorderbreedte bekeken (zie de figuur hieronder).
Bron: http://www.bioticregulation.ru/common/pdf/taac-en.pdf
Deze afbeelding laat de hoeveelheid neerslag in de zomer en in de winter zien. In de winter is de verdamping afwezig, en neemt de neerslag sterk af landinwaarts, doordat er geen neerslag recycling is landinwaarts. In de zomer is er wel verdamping en neemt de neerslag landinwaarts veel minder af. Hierbij is er dus wel neerslag recycling landinwaarts.

Kanttekening bij beschikbare data

Bij alle grootschalige hydrologische studies geldt: hoe groter het gebied waarover je wat wilt zeggen, hoe lastiger het wordt om hier met voldoende zekerheid wat over te zeggen. Grootschalige processen gaan meespelen, waar onduidelijk is hoe de mens hier invloed op heeft (ITCZ, koude en warme golfstromen etc) en het aantal datasets wordt steeds beperkter: op het niveau van de hele aarde heb je maar 1 dataset, geen referentie dataset en geen voorbeelden van hoe het wel of niet moet...Daarnaast kunnen de studies vooral laten zien wat de impact is van de aanwezigheid van bossen en van het kappen van bossen: hiervan zijn veel voorbeelden aanwezig en is veel onderzoek naar gedaan. Grootschalige aanplant is veel beperkter uitgevoerd, en hier zijn dus ook minder datasets van beschikbaar.

Conclusie over de impact van bossen op neerslagrecycling

De impact van bossen op neerslag is lastig voor 100% vast te stellen. De studies laten naar mijn idee wel duidelijk zien dat bossen een belangrijke rol spelen bij het vormen van wolken en dat dit zonder bossen veel minder plaatsvindt. Verder wordt neerslagrecycling benedenwinds met bossen versterkt, terwijl de recycling zonder bossen steeds verder afneemt.
Daarom kan m.i. worden geconcludeerd dat bossen van groot belang zijn bij het beschikbaar maken van water landinwaarts. Grootschalige kap van bossen zal dan ook uiteindelijk leiden tot uitdroging van binnenlanden.

Geen opmerkingen: