In zes blogs binnen de serie "verbeterde voedselproductie" wordt stilgestaan bij verschillende natuurlijke materialen of producten waarop condensatie kan plaatsvinden en naar wanneer de productie van deze kernen (verhoogd) plaatsvind:
- In blog vv 3a wordt uitgelegd hoe bomen stoffen (zogeheten VOC's) produceren die als condensatiekernen kunnen dienen. Bossen kunnen dus hun eigen wolken creeeren (zie daarvoor ook blog vv3b en blog vv3c).
- In blog vv 8a wordt ingezoomd op schimmels: de sporen van schimmels blijken ook condensatiekern te zijn. Mogelijk dat zelfs 25% van alle condensatiekernen sporen van schimmels zijn.
- In blog vv 8b wordt gekeken naar andere natuur producten waarop condensatie kan plaatsvinden: bacterien, pollen en de door plankton en algen geproduceerde stof dimethyl sulfide (DMS) kunnen allemaal als condensatiekern optreden.
- In blog vv 8e wordt gekeken naar welke bijdrage virussen kunnen leveren als condensatiekern.
- In blog vv 8f wordt gekeken naar hoe de neerslagkernen toenemen tijdens regenbuien en wat de invloed van deze extra wolken boven bossen vervolgens is.
- In blog vv 8g (deze blog) wordt gekeken naar de samenhang tussen verdamping, luchttemperatuur, aerosolen en extreme dan wel milde neerslag.
Het weer lijkt instabieler te worden
Een rapport uit 2022 (nieuwsbericht, rapport, data explorer) laat zien dat het weer op de planeet steeds onstabieler en extremer aan het worden is.
|
| Bron: https://phys.org/news/2023-01-alarming-entire-global.html |
En dat is ook terug te zien in langjarige patronen:
- India heeft steeds meer last van zowel hittegolven als extreme monsoons (zie dit nieuwsbericht).
- Nederland heeft een keer in de 2 jaar een droog voorjaar en deze droogte was in de afgelopen 20 jaar groter dan in de decennia ervoor (zie deze blogpost).
- Op veel plaatsen volgen droogtes en extreme neerslag elkaar op. Zoals bijvoorbeeld gebeurde in de overstroming in Duitsland/Belgie/Nederland in juni 2021 (zie ook deze blogpost).
- Brazilie krijgt steeds meer te maken met cyclonen (zie dit artikel en deze blogpost).
De hoeveelheid waterdamp in de lucht
Voor regen is waterdamp in de lucht nodig. Iedereen snapt dat. Alleen blijkt de hoeveelheid waterdamp die in de lucht aanwezig is, bepalend voor de hoeveelheid regen die valt. Deze recente studie uit 2022 geeft daar een goed inzicht in. Deze studie is verder toegelicht in de webinar "no trees no rain".Een zeer interessante slide uit de webinarpresentatie, is de slide waarin gekeken wordt naar meteorologische gebeurtenissen in relatie tot de hoeveelheid waterdamp die in de kolom lucht aanwezig is. Er blijken 2 belangrijke dingen te spelen:
- Er bestaat een lineair verband tussen de hoeveelheid water in de luchtkolom en de hoeveelheid neerslag. Extreme neerslag wordt dus veroorzaakt doordat er extreem veel water in de luchtkolom aanwezig is.
- Dit lineair verband gaat niet op bij zeer lage hoeveelheden water in de luchtkolom. Er is dus een minimum hoeveelheid waterdamp in de lucht nodig om voldoende neerslag te krijgen. Dit is belangrijk om te bewust van te zijn bij ecosysteem herstel projecten in zeer droge gebieden.
|
| Bron: https://www.youtube.com/watch?v=uxEwJYNb_zA |
En het blijkt dus dat de extreme weersgebeurtenissen, zoals bijvoorbeeld de overstroming in Limburg, Duitsland en Belgie in 2021 samenhangt met een zeer grote hoeveelheid waterdamp die in de luchtkolom aanwezig is.
Maar om neerslag te krijgen is er naast genoeg waterdamp nog iets nodig: de juiste temperatuur.
Bossen en oerwouden zijn cruciaal voor (de juiste) neerslag
Verandering van landgebruik kan resulteren in het verdwijnen van neerslag. Dit is bijvoorbeeld gebeurd in Spanje. Door het verdwijnen van de bossen en moerassen langs de Middellandse zee in Spanje zijn de zomerregens verdwenen (zie deze blogpost). In het wetenschappelijke artikel wordt aangetoond hoe het verdwijnen van de bossen en de moerassen ervoor heeft gezorgd dat de hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer niet meer kon stijgen tot boven een grenswaarde in combinatie met het afkoelen van de lucht. Te warme en te droge lucht resulteerde in het verdwijnen van de zomerregens. Afname van neerslag door het verdwijnen van bossen en oerwouden is ook waargenomen in de tropen, en uitgebreid bestudeerd langs de Franse kust (zie deze blogpost). Bossen zijn dus cruciaal voor het maken van nieuwe regen en daarmee voor de stabilisatie van het klimaat.
Echter, bossen en oerwouden verdwijnen op een schrikbarend snelle manier. De schatting is dat 1/3 van alle bomen die ooit op onze planeet waren zijn gekapt, en 1/6 van dat totaal aantal bomen in de laatste 100 jaar is gekapt (zie deze blogpost en deze website).
Die afname van de bossen zorgt niet alleen voor minder waterdamp in de lucht en een hogere temperatuur van de atmosfeer, maar ook - en dat is de derde factor die nodig is voor neerslag - voor een andere samenstelling van de atmosfeer door het verdwijnen van biologische aerosolen.
Want bossen produceren ook aerosolen
Aerosolen die kunnen fungeren als condensatie kernen en bevriezingskernen zijn cruciaal voor de condensatie van waterdamp en het bevriezen van waterdruppels, zodat wolken kunnen vormen.Iedereen weet dat water kookt bij 100 graden Celsius en bevriest bij 0 graden Celsius. Echter, bevriezen bij 0 graden Celsius gebeurt alleen als er een zekere mate van vervuiling in het water aanwezig is, waar de ijskristallen zich omheen kunnen vormen. Puur, zuiver water bevriest pas rond de -40 tot -48 graden Celsius (bron 1, bron 2).
Het type vervuiling dat aan het water wordt toegevoegd bepaalt bij welke temperatuur het water bevriest. Want elk type vervuiling zorgt voor ijskristalvorming bij een andere temperatuur. Onderstaande figuur laat dat goed zien. Zout, stof, roet, bacterien, pollen of schimmelsporen kunnen allemaal zorgen voor ijskristalvorming, maar doen dat allemaal bij een andere temperatuur.
Hoe hoger de temperatuur is waar water bij bevriest, en hoe minder koud de wolk hoeft te worden om tot regen te leiden. Wolkenvorming bij minder koude temperaturen resulteert in kleinere gradienten tussen verschillende gebieden en daarmee minder extreem weer (hoe sterker de gradient, hoe extremer de "ontlading").
|
| Bron: http://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2012/cs/c2cs35200a |
Bovenstaande afbeelding is een overzicht van alle aerosolen die helpen bij het bevriezen van water. Opvallend hierbij is dat alle deeltjes die in het spectrum van 0 tot -10 graden staan biologische zijn, terwijl de inorganische deeltjes tussen de -13 en -40 graden staan. De biologie is dus veel beter in staat om water te laten bevriezen dan de geologie/chemie. Alleen: de biologische deeltjes hebben een biologische ecosysteem nodig om daar gevormd te worden: bossen en oerwouden. Deeltjes afkomstig van kale grond en luchtvervuiling resulteren pas in bevriezing bij een veel koudere lucht!
Het kappen van de bomen leidt helaas niet alleen tot een afname van de neerslag, maar ook in de toename van cyclonen/orkanen - dus een toename van extreem weer. Een plek waar dit zichtbaar is, is Brazilie. Tussen Afrika en Zuid Amerika kwamen tot 20 jaar geleden geen orkanen, cyclonen of tornado's voor. Echter, dit is aan het veranderen. Sinds 2000 zijn hier 4 cyclonen voorgekomen (zie deze blogpost en dit recentere nieuwsbericht). De atmosfeer is door het verkleinen van de Amazone en het grotendeels verdwijnen van het Atlantisch Regenwoud zodanig aan het veranderen (minder biologische aerosolen, andere temperatuur en andere waterdamp verdeling), dat cyclonen hier nu wel voor kunnen komen, terwijl de hoeveelheid regen aan het afnemen is (zie deze nature publicatie).
Hoe werkt dit allemaal samen?
Neerslagvorming is een zeer complex geheel, waarbij een precair systeem in balans wordt gehouden, waar de bossen en oerwouden op deze aarde een zeer grote rol in spelen:- Zij verdampen water, en koelen daardoor het aardoppervlak af, terwijl de hitte via de latente hitteflux naar de troposfeer wordt gestuurd en daar de aarde verlaat (zie het tweede deel van deze blogpost)
- Zij verdampen water, zodat de hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer toeneemt
- Zij creeeren een ecosysteem wat de lucht vol zaait met stoffen die zorgen dat water bij relatief hoge temperaturen kan condenseren en bevriezen. En deze stoffen en deeltjes hebben over een zeer groot gebied grote invloed.
- De verdamping van het water zorgt voor verlaging in de luchtdruk die maakt dat er extra waterdamp vanuit de zee wordt aangezogen (het biotic pump principe). Dit is een cruciaal aanvullend principe, omdat hiermee de hoeveelheid water in de luchtkolom boven de oceanen wordt vermindert, waardoor de vorming van extreem weer boven de oceanen minder goed mogelijk is.
De invloed van de oerwouden van Congo en Brazilie is hierbij ook goed zichtbaar: ze houden het Saharastof grotendeels tegen. Door het verdwijnen van grote stukken oerwoud in beide gebieden vermindert echter die invloed, wat de samenstelling van de lucht verandert, waardoor orkanen mogelijk worden. Gevolg is minder regen en meer cyclonen.
Atmospheric Aerosol Eddies and Flows | NASA GSFC Space Science Full HD Video van CoconutScienceLab op Youtube.
Conclusie
We zien steeds meer extreem weer op onze planeet. Het ene moment hitte en droogte en kort daarop hevige neerslag met overstromingen, waarna het water snel verdwijnt en de droogte terugkeert. En het verdwijnen van bossen en oerwouden is hier een zeer belangrijke oorzaak van. Onderstaande video van WaterStories legt dit proces op zeer krachtige wijze uit.The Watershed Death Spiral - How Humans are Killing Our Planet and Creating Climate Change van WaterStories op Youtube.
Willen we ons klimaat weer stabiel maken met voldoende milde regen op het juiste moment, dan is het planten van bossen de meest cruciale maatregel. Alleen dan wordt de lucht afgekoeld, waterdamp in de lucht tot de juiste hoeveelheid verhoogd, de lucht volgezaaid met de juiste wolkenvormende deeltjes en wordt extra waterdamp aangezogen vanuit de oceanen. Tevens slaan deze bomen heel veel CO2 op. Alleen deze combinatie van factoren leidt tot een stabiel en leefbaar klimaat.
Bronnen:
- https://arxiv.org/abs/2205.14646- https://www.bbc.com/news/world-asia-india-63384167
- https://www.ecoseeds.com/GONU.html
- https://www.nature.com/articles/s41586-022-05690-1
- https://ourworldindata.org/world-lost-one-third-forests
- http://www.pnas.org/content/98/11/5975.full
- https://phys.org/news/2023-01-alarming-entire-global.html
- http://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2012/cs/c2cs35200a
- https://www.sciencedaily.com/releases/2011/11/111123133123.htm
- https://www.theguardian.com/world/2023/jun/18/brazil-11-dead-and-20-missing-after-cyclone-strikes-in-south
- https://www.thoughtco.com/the-freezing-point-of-water-609418
- https://wenfo.org/global-water/
- https://wenfo.org/globalwater/2022report/
- https://www.youtube.com/watch?v=kKL40aBg-7E
- https://www.youtube.com/watch?v=s_DXtWY5ovU
- https://www.youtube.com/watch?v=TvHco_GL4Mo
- https://www.youtube.com/watch?v=uxEwJYNb_zA
Geen opmerkingen:
Een reactie posten