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.

Klimaatverandering (5b): Wat veroorzaakt de verandering van de methaan concentratie

Ons klimaat verandert, mede door de toename van broeikasgassen in de atmosfeer. De focus ligt hierbij naast CO₂ op CH₄/methaan en H₂S/waterstofsulfide. De concentraties van deze broeikasgassen stijgen.

In blog 5a is gekeken naar de stijging van de methaanconcentratie in de afgelopen ca 100 jaar. Methaan komt echter ergens vandaan en wordt ook afgebroken. Daarom wordt in deze blog gekeken naar de bronnen van methaan en naar de afbraak van methaan.

 

Klimaatverandering (5a): De verandering van de methaan concentratie

Ons klimaat verandert, mede door de toename van broeikasgassen in de atmosfeer. De focus ligt hierbij naast CO₂ op CH₄/methaan en H₂S/waterstofsulfide. De concentraties van deze broeikasgassen stijgen. In een eerdere blog is gekeken naar de stijging van de CO₂ concentraties. In deze blog wordt gekeken naar methaan, hoe de stijging van de methaan heeft plaatsgevonden.

Klimaatverandering (2) - de stijging van CO2 en de impact hiervan

In 2 eerdere blogs heb ik aandacht gegeven aan klimaatverandering, in de ene blog heb ik stil gestaan bij de CO2 uitstoot, in de andere blog heb ik aangegeven waarom het urgent is en maatregelen nu echt noodzakelijk zijn. In deze blog wil ik op beide onderwerpen verder ingaan.

CO2 uitstoot

De uitstoot van CO2 is vooral de laatste eeuw hard gestegen van ongeveer 290 ppm in 1900 naar meer dan 400 ppm nu.

Bron: http://dougrobbins.blogspot.nl/2012/03/long-term-trends-in-atmospheric-co2.html

Klimaatverandering (1): Waarom het echt urgent wordt

Zoals ik in een eerdere blog heb aangegeven is de concentratie CO2 en andere broeikasgassen ongekend hard gestegen in de afgelopen 200 jaar. Waar de CO2 concentratie in de afgelopen miljoen jaar schommelde tussen 200 en 300 ppm, is deze in de afgelopen 200 jaar gestegen tot 400 ppm. De vraag is, moeten we echt stoppen met de C02 uitstoot? En wat zijn de gevolgen zoal van de huidige concentratie en van verdere stijging van de concentratie broeikasgassen?

Bron: https://www.ipcc.ch/publications_and_data/ar4/wg1/en/tssts-2-1-1.html

Context van 400 ppm CO2

Zoals de bovenstaande grafiek laat zien, is een CO2-concentratie van 400 ppm geen concentratie die wij als mensheid eerder hebben meegemaakt, ervan uitgaande dat de homo sapiens ongeveer 200.000 tot 300.000 jaar oud is.

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:

Waar komen de broekasgassen vandaan? En waar komt CO2 vooral vandaan?

Ons klimaat veranderd, vooral door het broeikaseffect: de toename van CO2, N2O (298 keer zo sterk als CO2) en CH4 (25 keer zo sterk als CO2) in de atmosfeer leidt tot een verhoging van de temperatuur. CO2 krijgt hierbij de meeste aandacht, mede omdat dit een gas is wat ontstaat bij verbranding van brandstoffen, die we allemaal gebruiken. Hoe is het historische verloop van de broeikasgassen? En als we specifiek kijken naar CO2 waar is dit aan te wijten en hoe ver kan dit stijgen?

Verloop van de broeikasgas concentratie

Op basis van ijskernonderzoeken is inzicht verkregen over het verloop van de CO2, N2O en CH4 concentratie in de laatste 800.000 jaar. Dit dekt de periode waarin de neanderthalers en de mens op aarde woonden/wonen. Uit deze ijskernonderzoeken blijkt dat alle 3 de gassen fluctueerden binnen een bepaalde bandbreedte en een vergelijkbare trend volgen.

De CO2 concentratie fluctueerde tussen de 200 en 300 ppmv. Sinds de industriele revolutie is deze trend doorbroken: de CO2 concentratie is in 200 jaar (een geologisch zeer korte tijsperiode) sterk gestegen tot rond de 400 ppmv.

De CH4 concentratie schommelde over de laatste 800.000 jaar tussen de 400 een de 800 ppmv. Sinds de laatste 200 jaar is deze echter nog sterker toegenomen dan de CO2 concentratie: deze is gestegen van 800 naar 1800 a 1900 ppmv.

De N2O concentratie tenslotte schommelde tussen de 200 en 300 ppmv en is in de laatste 200 jaar gestegen naar ongeveer 330 ppmv.

Kortom, de concentratie van alle 3 de broeikasgassen zijn op dit moment hoger dan de afgelopen 800.000 jaar. 

CO2, een doodlopende weg (I)

De CO2 concentratie stijgt dramatisch. Tegelijkertijd stijgt de temperatuur. In alle rapporten en modellen is de toename van broeikasgassen verbonden met de opwarming van de aarde. Zo is op de website van het KNMI het volgende te lezen:

“De wereldgemiddelde temperatuur is de afgelopen 100 jaar tussen de 0.56 en 0.92 graad gestegen. De stijging is niet gelijk over de wereld verdeeld: grote landmassa's en de poolgebieden zijn sneller opgewarmd, de oceanen en tropen minder snel. Klimaatmodellen waarin menselijke invloeden niet zijn meegenomen kunnen de waargenomen stijging niet verklaren. Als de invloed van broeikasgassen en stofdeeltjes wel wordt meegenomen is de overeenstemming tussen de berekende temperatuur en de waargenomen temperatuur goed. Ook de patronen van opwarming komen dan in grote trekken overeen.”

Let erop, dat wordt gemeld dat grote landmassa’s (en de poolgebieden) sneller zijn opgewarmd dan de oceanen. Hier zit em nu juist de adder onder het gras.

Wat is er in de afgelopen 200 jaar gebeurt:

• de wereldbevolking is van 1 miljard inwoners in 1800 gegroeid, naar 1,65 miljard mensen in 1900, tot 6 miljard bewoners in 2000
• de steden zijn enorm gegroeid:
• in 1800 woonde naar schatting 3 % van de wereldbevolking in de stad (circa 30 miljoen mensen)
• in 2008 woonde meer dan de helft van de wereldbevolking in de stad (circa 3,3 miljard mensen)
• sinds de eerste auto (1862) zijn er ontzettend veel wegen en snelwegen aangelegd
• grote gebieden die begroeid waren met vegetatie, zijn bebouwd met stedelijk gebied

Een belangrijk aspect bij de opwarming wordt systematisch onderschat. Want wat hebben de laatste drie aspecten namelijk tot direct gevolg? Opwarming van het aardoppervlak! Het zonlicht wordt namelijk niet meer omgezet in zuurstof en suiker (fotosynthese), maar wordt omgezet in (stralings)warmte!

Om een voorbeeld te noemen, de temperatuur in de bodem onder een groot asfaltoppervlak, stijgt na een zonnige dag met gemak tot 40 soms wel 50 à 60 graden celsius. Daken van woningen, maar ook daken van grote fabriekshallen worden zinderend heet. Dit alles straalt af op de omgeving. In de buurt van bomen wordt het echter nooit veel warmer dan 30 graden celcius. ..

En wat gaan we tegenwoordig bij die warmte doen? KOELEN. Wat doet een koelkast (net als een airco), hij stoot meer warmte uit dan dat er koude naar binnen wordt geblazen. Kortom, we gaan nog eens meer warmte produceren om te koelen. Terwijl de natuur een veel mooier systeem heeft: Gebruik het zonlicht en laat het niet omzetten in warmte!!!!

De oorzaken van de problemen (groei van de wereldbevolking en van de steden) kunnen we niet terugdraaien. Wel kunnen we zoveel mogelijk proberen te voorkomen dat straling wordt omgezet in warmte. Hierbij valt te denken aan de maatregelen in de trant van:

• Toepassing van vegetatiedaken en zonnepanelen, zodat of de straling wordt omgezet in zuurstof, of wordt omgezet in energie
• het winnen van warmte in de bodem onder grote wegoppervlakken. Met warmtewisselaars kan deze warmte worden omgezet in energie. Hierbij kan zinderende hitte van wegen naar omliggende gebieden worden beperkt. Tevens wordt hiermee schade (spoorvorming) aan (snel)wegen beperkt.
• stimuleren om meer bomen en struiken te planten, zowel zakelijke partijen (grootschalig) als particulieren (kleinschalig).
• Hierbij kan worden gedacht aan het stimuleren van particulieren om bomen en struiken te planten in hun tuin, zodat meer zonlicht wordt omgezet in suiker en zuurstof. Dit klinkt misschien als een futiele maatregel, maar gezien de grote hoeveelheid bestrate tuinen is de bijdrage hiervan niet te verwaarlozen.
• Tevens kan hierbij worden gedacht aan het planten van grote hoge bomen op grote parkeerplaatsen (zeker als ze van prachtig zwart asfalt zijn gemaakt)

Voor een goede uitleg van de opwarming van steden en duidelijke metingen van de opwarming van de ondergrond, zie deze website van de gemeente Berlijn