Verwoestijning (3): Versterkt verwoestijning zichzelf?

Woestijnen zijn gebieden met weinig neerslag, en daardoor hebben ze een zeer specifieke en vaak kortdurende biodiversiteit en vegetatiegroei. Mede hierdoor zijn het gebieden met extreme temperaturen: temperaturen zijn hoog gedurende de dag en laag gedurende de nacht.

De vraag rondom verwoestijning is, versterkt het proces van verwoestijning zich? Indien dat namelijk zo is, dan is verwoestijning een stuk moeilijker te bestrijden.

Daarom een zoektocht naar het proces van verwoestijning. Hierbij heb ik dankbaar gebruik gemaakt van de uitgebreide zoektocht die een goede vriend van me al heeft beschreven.

Invloed van woestijn op neerslag

Op in ieder geval 4 (aan elkaar gerelateerde) manieren hebben de woestijnen invloed op de neerslag:
- Stof uit de woestijn
- beschikbaarheid van bodemvocht
- temperatuur aan de grond
- beschikbaarheid van neerslagkernen

Woestijnstof

Het lichte woestijnstof stijgt gemakkelijk op naar grote hoogten. Daar kunnen zich dikke en dunne lagen woestijnstof vormen.
Vooral de dikke lagen stof hebben invloed op de versterking van het droge klimaat. De dikke lagen worden opgewarmd door de zon, en kunnen als ze uitzetten door de zonnestraling een stabiele laag vormen. Hierdoor wordt de laag direct bij het aardoppervlak niet meer opgewarmd. Deze koelere lucht leidt tot een neerwaartse luchtstroming. Neerwaartse luchtstromen zijn droge luchtstromen, waardoor dus droogte wordt versterkt (Kishcha et al, 2003).
Daarnaast kan het fijne woestijnstof in de lucht voor zoveel condensatiekernen zorgen, dat druppels die wel gevormd worden, zodanig klein blijven dat het niet gaat regenen. (Rosenfeld et al, 2001). Het kan zelfs zodanig zijn dat een cycloon kan stilvallen en verdwijnt.

Beschikbaarheid van bodemvocht

De beschikbaarheid van bodemvocht is een andere factor die van invloed is. Als er bodemvocht is, zal dit, als de zon schijnt, verdampen. De verdamping van het water heeft een verkoelend effect. Het verdampte bodemvocht maakt wolkenvorming mogelijk, de wolken verminderen de impact van de zon op het aardoppervlak en resulteren dus opnieuw in een verdere afkoeling. Voldoende vocht in de lucht zal voor regen zorgen, wat eveneens een verkoelend effect heeft.
Wanneer er geen vocht is zal deze verkoeling als gevolg van verdamping, wolkenvorming en regen niet optreden, maar wordt het juist steeds droger en heter.

Bron: http://earthobservatory.nasa.gov/Features/NAmerDrought/NAmer_drought_2.php

Temperatuur en dauwpunt

De hierboven beschreven effecten resulteren in een verhoging van de temperatuur. De temperatuursverhoging heeft opnieuw tot gevolg dat er minder neerslag valt. Het dauwpunt is die temperatuur waarbij water condenseert. Als nu de temperatuur door al deze factoren wordt verhoogd, bereikt het water minder vaak het dauwpunt, waardoor het niet condenseert, noch bevriest en dus niet tot druppels, wolken en regen leidt.

Beschikbaarheid van condensatiekernen en ijskernen

Om water te laten condenseren en bevriezen zijn respectievelijk condensatie- (waarbij waterdamp condenseert) en ijskernen (waarbij water rijpt of bevriest) nodig. De lucht zit vol met deeltjes die als condensatiekernen en ijskernen kunnen dienen.
Condensatiekernen zijn deeltjes van rond de 0,1 µm groot, zoals zoutkristallen, organische condensatiekernen (afkomstig van bossen), en stof. IJskernen zijn grotere deeltjes, zoals bacterien, pollen, sporen, ander organisch materiaal, vulkaan as, roet en kleideeltjes.
Bij -37 graden is alle water en waterdamp bevroren. Bij hogere temperaturen kunnen de verschillende typen ijskernen bij verschillende temperaturen leiden tot een andere mate van bevriezing, zoals onderstaande figuur laat zien.

Bron: http://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2012/cs/c2cs35200a

Boven woestijnen kunnen twee gevolgen optreden, die maken dat er minder condensatie en bevriezing van water(damp) optreedt:

1. door het ontbreken van vegetatie, zitten er minder tot geen condensatiekernen en ijskernen afkomstig van vegetatie in de lucht. Het belang van de condensatiekernen van vegetatie (VOC's) is pas sinds 2004 bekend. De ijskernen van organisch materiaal lijken al bij hogere temperaturen bevriezing op te leveren (boven de -15 graden) dan stof en kleideeltjes. Zo kunnen ijskernen afkomstig van theeplantages in Kenia al bevriezing geven bij -5 graden. Eucalyptus ijskernen geven bevriezing rond de -11 en ijskernen afkomstig van lokaal Keniaans bos kan bevriezing geven bij -8 graden.

2. door de opwarming van de hogere lucht als gevolg van het woestijnstof en ontbreken van vocht op de bodem, koelt de lucht veel minder snel af tot onder de -15 graden, waardoor de ruim voorhanden zijnde stof-ijskernen (die allemaal effect hebben onder de -15 graden) niet tot bevriezing kunnen leiden.

Conclusie

Verwoestijning kan inderdaad leiden tot een negatieve spiraal van steeds minder regen.

Het woestijnstof leidt tot een verhoging van de temperatuur van de hogere luchtlagen. Het ontbreken van vegetatie op de grond leidt tot minder verdamping en wolkenvorming en daardoor een opwarming van de lucht. De hogere temperatuur resulteert er in dat de lucht minder vaak afkoelt tot het dauwpunt of het beviezingspunt. Tenslotte leidt het ontbreken van de vegetatie tot minder natuurlijke condensatie en ijskernen, terwijl de beschikbare ijskernen (van stof) een lagere bevriezingstemperatuur nodig hebben, welke minder vaak optreedt door de opwarming van hogere luchtlagen. 

Kortom, verwoestijning leidt inderdaad tot een negatieve spiraal waar steeds lastiger uit is te komen.

Verwoestijning 2