Waarde van de Biotic Pump voor vliegers

Wanneer het over klimaat gaat, denkt de hedendaagse wereldburger aan klimaatverandering, CO2 en inmiddels ook de luchtvaart. Vliegers denken op hun beurt aan nieuwe belastingen en de impact van het weer op hun vluchtuitvoering. Een frisse wind op klimaatgebied lijkt de theorie van de ‘biotic pump’.

Veel vliegers kennen het spel ‘Ticket to Ride’, een wedstrijdje spoorlijnen leggen. Je speelt het spel op een kaart die landsgrenzen toont van ongeveer honderd jaar geleden; de kaart is dus niet actueel. Ook in de echte wereld verouderen modellen voortdurend, bijvoorbeeld door nieuwe kennis of invloeden vanuit de praktijk. Wat dus als zich een gamechanger aandient? In dit geval de biotic pump die nieuwe inzichten biedt.

De biotic pump 

Het is voor ons vanzelfsprekend dat bos kan groeien waar het klimaat geschikt is, maar bossen kunnen ook het weer creëren volgens Anastasia Makarieva, een Russische kernfysicus. Ze ontwikkelde en publiceerde samen met haar mentor Gorshkov het concept van de biotic pump in 2007. Als dit concept zo effectief is als ze claimen, dan is dit een gamechanger waardoor een bijzondere wending kan ontstaan in ons begrip van de rol die vegetatie speelt in het ontstaan van weer. We kijken in dit artikel naar onderzoeken, kritiek en de impact hiervan op de luchtvaartindustrie en de praktische consequenties voor vliegers. 

Eerst even de theorie van de biotic pump. Het concept beschrijft de rol van volwassen bos aan de kust dat fungeert als ecotoon – een overgangsgebied tussen biotopen – en een watercyclus en zelfs een luchtstroom genereert die vochtige zeelucht tot ver landinwaarts kan voeren. De bossen hebben namelijk de eigenschap om lokaal lage druk te creëren door biotranspiratie, het transpireren van vocht via blad. De vochtige lucht condenseert, waarna droge lucht overblijft met een lagere luchtdichtheid. Hierdoor wordt een zeebries aangewakkerd. 

Bij onderzoek in het veld ziet men een bevestiging van het concept in de verschillende ‘flying rivers’, luchtstromen die ontzettend veel water transporteren, waarvan de bekendste boven de Amazone is. Naar schatting kan deze luchtstroom tot wel 200.000 kubieke meter water per seconde verplaatsen. Een minder bekende is de trans-Siberische flying river, die in Europa begint en zo’n 80 procent van China’s regenval veroorzaakt. Ontbossing op de ene plek kan dus duizenden kilometers verderop effect hebben op het klimaat. 

Ook Jan Pokorny, een Tsjech die onderzoek heeft gedaan naar watermanagement, sluit aan op de biotic pump in zijn boek waarin hij aandacht besteed aan de ‘small water cycle’. De watercyclus waarbij vocht vrij snel terugvalt op aarde na te zijn verdampt. In plaats van naar CO2 moet volgens hem meer gekeken worden naar de rol van vegetatie, waardoor je onder andere water aan land houdt, CO2 opslaat en de grond verkoelt door biotranspiratie. Verlies van deze vorm van vochthuishouding staat direct in relatie tot meer extreem weer en klimaatinstabiliteit.

Effects of forests on water and climate at local, regional and continental scales through change in water and energy cycles. (1) Precipitation is recycled by forests and other forms of vegetation and transported across terrestrial surfaces to the other end of continents. (2) Upward fluxes of moisture, volatile organic compounds and microbes from plant surfaces (yellow dots) create precipitation triggers. (3) Forest-driven air pressure patterns may transport atmospheric moisture toward continental interiors. (4) Water fluxes cool temperatures and produce clouds that deflect additional radiation from terrestrial surfaces. (5) Fog and cloud interception by trees draws additional moisture out of the atmosphere. (6) Infiltration and groundwater recharge can be facilitated by trees. (7) All of the above processes naturally disperse water, thereby moderating floods.

Projecten

Opvallend is dat maar weinig projecten het concept van de biotic pump integreren. ‘Common land’ speelt bijvoorbeeld een belangrijke rol bij projecten tegen verwoestijning in Spanje, maar net als bij andere projecten in dat gebied doen ze niet direct iets met dit concept. Kijken we naar Afrika, dan is men daar bezig met The Great Green Wall, een strook bos die van Oost- naar West-Afrika wordt geplant, echter zonder een verbindende theorie om lagedrukgebieden vanaf de kust binnen te laten stromen. Een groot deel van deze nieuwe bomen sterft dus weer, ze missen immers een gezonde watercyclus. Alleen een kritische hoeveelheid bos aan de kust van Senegal zou hiervoor een gezonde en structurele aanvoer van vocht kunnen garanderen.

Van eigen bodem komt stichting Unifying Fields, die verschillende wetenschappelijke inzichten over de positieve rol van bos integreert en makkelijk leesbaar onder de aandacht brengt om het klimaat zo effectief mogelijk te beïnvloeden en te benutten. Om dit echt van de grond te krijgen moet het concept echter breed als ook wijdverspreid gedragen worden.

Nieuwe modellen

De biotic pump betrekt de ecologie in weermodellen. Bossen worden door dit principe niet alleen als longen van de wereld, maar ook als ‘aderen voor water’ beschreven. De atmosferische circulatie is dus niet alleen de motor voor de hydrologische cycli, zoals in conventionele benaderingen. De hydrologische cycli zijn ook verantwoordelijk voor het ontwikkelen van luchtstromen die het klimaat en vegetatie tot wel duizenden kilometers landinwaarts beïnvloeden. Daarbij moet vermeld worden dat het principe tegenovergestelde effecten heeft van wat in schoolboeken met geomechanische weermodellen wordt onderwezen. De integratie van een extra (ecologisch) model blijkt niet zo eenvoudig.

Kritiek

Makarieva’s inzichten winnen langzaam terrein, maar er zijn ook veel critici. Verreweg de meeste kritiek komt van ontwikkelaars van klimaatmodellen. Voor hen is het de vraag in hoeverre, waar en wanneer het principe geldig is. Dat zeestromen wereldwijd grote impact hebben op klimaat, neem bijvoorbeeld El Niño, is bekend en erkend. Maar de critici zien in dit concept een zeer zwak mechanisme. Makarieva bespeurt in de kritiek echter een gebrekkige kennis over de details van het condensatieproces. Maar misschien heeft het ook te maken met twee domeinen van expertise, de kernfysici en de klimatologen.

Orkanen 

Orkanen hebben warm zeewater nodig om te ontstaan. Door vochtige lucht die opstijgt ontstaan wolken en een lagedrukgebied, een proces dat zichzelf in stand houdt zolang er aanvoer van warme en vochtige lucht is. Als lagedrukgebieden land naderen ontladen ze meestal boven land en worden gaandeweg zwakker. Bij de kop van West-Afrika trekken de lagedrukgebieden echter niet landinwaarts, maar reizen de Atlantische oceaan over richting de Amerika’s. Iemand uit de Cariben legt uit: “Op de kop van West-Afrika beginnen de lagedrukgebieden die bij ons als orkaan verschijnen.”

Door orkanen worden vluchten, bijvoorbeeld richting Caribisch gebied, geannuleerd en moeten routes soms worden omgelegd. Dit proces van orkaanvorming zou met de ‘biotic pump’ tegengewerkt kunnen worden doordat bosrijk gebied aan de kust vochtige lucht onttrekt aan de kweekgebieden voor orkanen, aldus Makarieva en haar team in een publicatie (Atmospheric Research, 2017). Maar als land ontbost is, zoals in de Sahel (Noord-Afrika) zijn er geen volwassen bomen meer die volgens het biotic pump-principe nodig zijn om vochtige zeelucht het land in te zuigen.

Of orkanen ooit verworden tot een frisse wind en voorgoed van de significant weather charts zullen verdwijnen, is maar de vraag. Misschien kan wel begonnen worden met een nieuw debat over klimaat (instabiliteit) met meer aandacht voor de rol van de biotic pump, waterhuishouding en de onderwezen meteo-modellen. 

Bronnen:  

https://www.sciencemag.org/news/2020/06/controversialrussian-theory-claims-forests-don-t-just-make-rain-theymake-wind 

https://news.mongabay.com/2012/02/new-meteorological-theory-argues-that-the-worlds-forests-are-rainmakers/ 

Water for the recovery of the climate - A new water paradigm (J. Pokorný) 

Dit artikel werd gepubliceerd in 'Op de Bok' magazine.