Verbeterde voedselproductie (8g): Het weer wordt instabieler - wat is de rol van bossen hierbij?

Regen is van cruciaal belang voor al het leven op onze planeet. Regen is de start van de hydrologische cyclus. Regen kan alleen plaatsvinden als er wolken vormen. Wolken vormen zich doordat waterdamp van fase verandert: de waterdamp condenseert tot waterdruppels of desublimeert /rijpt tot ijs. In heel schoon water wat wordt afgekoeld onder de 0 graden C, zullen geen ijskristallen vormen tot ongeveer -40 graden als ineens alles bevriest. Om wel de eerste ijskristallen te laten vormen zijn condensatiekernen (condensatie kernen, Condensation Nuclei, CN) en bevriezingskernen (Ice Nuclei, IN) nodig, waar het ijskristal op kan vormen. Hiervoor moet het water dus een beetje vervuild zijn. Hier zijn heel veel verschillende materialen voor, stof, roet, klei, zoutkristallen, vulkanische as etc.De natuur blijkt echter ook een bijdrage te leveren en allerlei producten te leveren waarop condensatie dan wel sublimatie kan plaatsvinden. De natuur (planten en bodemleven) beinvloeden in die zin dus ons klimaat in zeer sterke mate (zie ook deze video).
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:

Klimaatverandering (6): Orkanen

Als gevolg van klimaatverandering zou de impact van orkanen kunnen toenemen, terwijl het aantal stormen gelijk kan blijven of zelfs kan afnemen (bron). De vraag is hoe het op dit moment staat met deze grotere impact. Daarom een duik in de wereld van de orkanen.

Voorwaarden voor vorming van orkanen

Er zijn verschillende voorwaarden waaraan voldaan moet worden om een orkaan te kunnen laten vormen (bron 1, bron 2):
1. De temperatuur van het water minimaal 27 graden zijn. Hierbij moet het water tot een diepte van 45 m deze minimum temperatuur hebben, hierbij spelen de warme golfstromen een belangrijke rol. Als de temperatuur lager is, zwakken stormen af; alleen bij 27 graden of meer kan een storm doorontwikkelen tot een orkaan.
2. Er moet een bestaande depressie zijn, die zich kan doorontwikkelen tot een zware storm of orkaan
3. Dankzij de draaiing van de aarde is er een draaiing van massa vanaf de evenaar naar het noorden of het zuiden (het Coriolis effect), en dit effect maakt het mogelijk dat orkanen kunnen ontstaan. De orkanen kunnen echter pas ontstaan op meer dan 480 km van de evenaar.
4. Vanaf zeeniveau tot grote hoogte moet de lucht vrij snel afkoelen, zodat er een vochtige en relatief onstabiele convectie is.
5. Ook de de lucht op 5000 m hoogte moet nog een hoge luchtvochtigheid hebben (zie ook deze video)
6. De wind moet de juiste kracht hebben in de verschillende luchtlagen, als 1 luchtlaag een te sterke luchtstroming heeft (scheerwinden), kan deze de orkaan uit elkaar trekken

Verbeterde voedselproductie (3c): bomen maken regen - verharding en landbouw maakt woestijn

In twee eerdere blogs uit de serie van bomen als regenmakers is uitgebreid stilgestaan bij de invloed van bomen op neerslag. In blog 3a is uitgelegd hoe bomen door de productie van VOC's hun eigen condensatiekernen vormen, zodat water sneller kan condenseren boven het bos: het bos creeert hiermee zijn eigen wolken.
In blog 3b is stilgestaan bij hoe de stratosfeer boven een bos anders is dan boven bijvoorbeeld een grasland met alle gevolgen van dien: door een grotere ruwheid van het landschap boven een bos t.o.v. een grasland in combinatie met een hogere verdamping stijgt er meer vochtige lucht op naar hogere luchtlagen (samen met de VOC's) waardoor boven de bossen wel wolken vorming plaatsvindt, maar boven het grasland niet. Verwijdering van het bos (door een storm) leidde daar dan ook tot minder wolkenvorming.

In deze blog ligt de focus op de verdamping vanuit bossen die essentieel is voor de regenvorming.

Verbeterde voedselproductie (8c): waarheen verdampt de regen?

In Nederland is een groot deel van onze regen verdampt water uit de Noordzee. Een deel van dit water zakt in de grond, en wordt grondwater (waar het heel lang kan blijven), een ander deel stroomt via allerlei sloten, kanalen en rivieren terug naar de zee en een deel van het water verdampt, of vanuit open water (evaporatie), of via verdamping vanuit de plant (evapotranspiratie). Dit water wat boven land verdampt, kan benedenwinds opnieuw als regen op de landoppervlak vallen. Op die manier wordt regen boven land gerecycled. Hoe dat zit. daar wil ik in deze blog verder naar kijken.

Wereldwijde neerslag recycling

In 2010 heeft Van der Ent een studie gepubliceerd naar de wereldwijde neerslag- en verdampingsrecyling boven land. Twee interessante dingen licht ik uit zijn studie: de neerslagrecyclingratio en de verdampingsrecyclingratio.

De neerslagrecyclingratio p_c is de hoeveelheid gerecyclede neerslag afkomstig van land gedeeld door de hoeveelheid totale neerslag. Hoe groter het getal is, hoe minder neerslag dus van zee afkomstig is.

Bron: https://pdfs.semanticscholar.org/2af6/8a82823c0523ae52b1943e75bd5b95d1ead3.pdf

verbeterde voedselproductie (8b): wie maken er nog meer regen?

Regen is van cruciaal belang voor al het leven op onze planeet. Regen is de start van de hydrologische cyclus. Regen kan alleen plaatsvinden als er wolken vormen. Wolken vormen zich doordat waterdamp van fase verandert: de waterdamp condenseert tot waterdruppels of desublimeert /rijpt tot ijs. In heel schoon water wat wordt afgekoeld onder de 0 graden C, zullen geen ijskristallen vormen tot ongeveer -40 graden als ineens alles bevriest. Om wel de eerste ijskristallen te laten vormen zijn condensatiekernen (condensatie kernen, Condensation Nuclei, CN) en bevriezingskernen (Ice Nuclei, IN) nodig, waar het ijskristal op kan vormen. Hiervoor moet het water dus een beetje vervuild zijn. Hier zijn heel veel verschillende materialen voor, stof, roet, klei, zoutkristallen, vulkanische as etc. De natuur blijkt echter ook een bijdrage te leveren en allerlei producten te leveren waarop condensatie dan wel sublimatie kan plaatsvinden. De natuur (planten en bodemleven) beinvloeden in die zin dus ons klimaat in zeer sterke mate (zie ook deze video).
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:

Ons voedsel (22): De gezonde grenzen van onze planeet voorbij

Klimaatverandering, migratie en duurder/schaarser wordende grondstoffen drukt ons met de neus op de feiten dat er grenzen zijn aan hoe we op onze planeet kunnen leven. Wat gezonde grenzen zijn is vaak lastig aan te geven en afhankelijk dan de lokale situatie. Om dit toch te kunnen kwatificeren heeft een groep van 29 auteurs in 2009 is een artikel gepubliceerd waarbij ze een eerste aanzet hebben gegeven om te bepalen wat de grenzen zijn om onze planeet gezond te houden. Deze groep auteurs hebben samen 9 parameters benoemd om te bepalen of de groei op aarde nog gezond is. Wanneer de groei buiten de grenzen gaat, is groei niet meer gezond en is het systeem uit de bocht aan het vliegen. Als aanvulling hierop is in 2015 een nieuw wetenschappelijk artikel verschenen, waarbij de grenzen verder zijn aangescherpt en hergeformuleerd. In deze blog wil ik bij deze 9 grenzen stil staan.

Verbeterde voedselproductie (13) - 32 dingen die bomen kunnen bijdragen

Het jaar 2018 zal de boeken ingaan als een zeer droog jaar. Mogelijk dat deze nog droger uitvalt dan de zomer van 1976: het neerslagtekort (neerslag - verdamping geaccumuleerd vanaf 1 april) dit jaar is groter geweest dan die tijdens de zomer van 1976. Maar of de hele zomer ook zo droog blijft en het neerslagtekort dus nog verder op zal lopen, dat weten we pas als de gewassen stoppen met verdampen en de herfstregens het neerslagtekort opheffen.

Bron: https://www.knmi.nl/nederland-nu/klimatologie/droogtemonitor

Verbeterde voedselproductie (12): koolstof - stikstof verhouding bij vertering en in de bodem

Koolstof en stikstof zijn 2 erg belangrijke bouwstenen voor het leven. In de natuur is stikstof echter één van de stoffen die normaal gesproken de beperkende factor is. Als de stikstofbeschikbaarheid stijgt, reageert de natuur hier op; dat is waarom kunstmest zo goed werkt. Een vergrootte stikstof beschikbaarheid heeft echter een effect op de bodem. De koolstof - stikstof verhouding (C/N ratio) is hierbij een belangrijke indicator.

Stikstofbalans

Stikstof in de vorm van nitraat (NO3) of ammonium (NH4) kan op verschillende manieren beschikbaar komen; dankzij het Haber Bosch proces kan stikstof in de vorm van ammonium of nitraat nu middels kunstmest rijkelijk beschikbaar worden gemaakt. Voor de industriele revolutie zag, volgens dit artikel uit 2013, de wereldwijde stikstof balans er echter ongeveer als volgt uit:

Verbeterde voedselproductie (11): bodemkoolstof en bodemvocht

Zoals in de vorige blog aangegeven, is koolstof van groot belang voor de bodem, vanwege allerlei aspecten: De bodem structuur verbeterd bijvoorbeeld (de bodemaggregaten zijn stabieler), de structuur wordt beter, waardoor de beluchting verbeterd, maar ook het cation-exchange-complex en daarmee de bodemvruchtbaarheid wordt verbeterd, het water vasthoudend vermogen wordt vergroot etc.
Dit laatste aspect: het watervasthoudend vermogen, daar gaat deze blog over. Koolstof blijkt een belangrijke sponswerking te hebben. Met meer koolstof in de bodem neemt de bodem meer water op in tijden van regen en houdt het dit water beter vast, waardoor flashfloods minder snel ontstaan en na de regen de periodes van droogte minder erg worden. Zonder deze organische koolstof, wordt de bodem daarmee ook kwetsbaarder voor droogtes, terwijl periodes met weinig regen juist meer gaan voorkomen door klimaatverandering. De sponswerking van de bodem is dan juist van nog groter belang.

Verbeterde voedselproductie (10): koolstof in de bodem

Het maken van landbouwgronden heeft wereldwijd een grote CO₂ productie tot gevolg gehad, nieuwe landbouwgronden (zie hiervoor mijn eerdere blog hierover) dragen daar nog steeds aan bij. Hierbij zijn en worden bijvoorbeeld bossen omgezet in landbouwgronden. Door het veranderen van het gewas (van vaste planten naar 1-jarige gewassen), maar ook door landbewerkingen, zoals ploegen en het gebruik van kunstmest, oxideert de koolstof die in de bodem aanwezig is. Deze continue verandering van het landgebruik heeft al meer dan een eeuw een vrijwel continue bijdrage geleverd aan de globale CO₂ uitstoot.

Bron: http://shrinkthatfootprint.com/explain-carbon-budget

Verbeterde voedselproductie (9): een gezond bodemleven

In de bodem leeft van alles, van verschillende grootte:
Plantenwortels, schimmels, bacterien, geleedpotigen (arthropods), nematoden/rondwormen, protozoa, aardwormen, kevers etc. Deze leven met elkaar, zijn van elkaar afhankelijk, of worden door elkaar opgegeten. Hoe gezonder de bodem, hoe meer er te vinden is. De bodem is dus een levend organisme. Deze afhankelijkheid resulteert in het zogeheten bodemvoedselweb.
Voor het schrijven van deze blog heb ik veel gebruik gemaakt van het online beschikbare werk van Elaine Ingham (waarnaar veel wordt gelinkt).

Het bodemvoedselweb

Bron: http://www.nuleaflawncare.com/wp-content/uploads/2012/02/00_sfw_dgrm2.gif

Verbeterde voedselproductie (4a): het Wood Wide Web

Iedereen kent ze wel uit het bos in de herfst, heksenkringen, de schimmelnetwerken rondom paddenstoelen. Tegenwoordig komen we er echter steeds meer achter wat deze schimmelnetwerken allemaal doen. Ze blijken niet alleen rond 1 paddenstoel te bestaan, maar blijken veel groter en belangrijker te zijn dan we ons voor konden stellen. Ze worden nu al het Wood Wide Web genoemd. In deze blog wil ik me verder verdiepen in de wereld van de schimmelnetwerken.

Bron: http://vroegevogels.vara.nl/community/fotos/schimmels/paddenstoel/267052

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.

Verbeterde voedselproductie (3a): beinvloeden bomen de vorming van wolken I?

Regen is van cruciaal belang voor al het leven op onze planeet. Regen is de start van de hydrologische cyclus. Regen kan alleen plaatsvinden als er wolken vormen. Wolken vormen zich doordat waterdamp van fase verandert: de waterdamp condenseert tot waterdruppels of desublimeert /rijpt tot ijs. In heel schoon water wat wordt afgekoeld onder de 0 graden C, zullen geen ijskristallen vormen tot ongeveer -40 graden als ineens alles bevriest. Om wel de eerste ijskristallen te laten vormen zijn condensatiekernen (condensatie kernen, Condensation Nuclei, CN) en bevriezingskernen (Ice Nuclei, IN) nodig, waar het ijskristal op kan vormen. Hiervoor moet het water dus een beetje vervuild zijn. Hier zijn heel veel verschillende materialen voor, stof, roet, klei, zoutkristallen, vulkanische as etc. De natuur blijkt echter ook een bijdrage te leveren en allerlei producten te leveren waarop condensatie dan wel sublimatie kan plaatsvinden. De natuur (planten en bodemleven) beinvloeden in die zin dus ons klimaat in zeer sterke mate (zie ook deze video).
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:

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