Het voordeel van het broeikasteffect

Het is nog steeds niet zeker dat het broeikaseffect het klimaat op de lange termijn zal veranderen. Wel staat vast dat meer CO2 planten beter doet groeien. Voor de Derde wereld zou het daarom gunstig zijn om het CO2-gehalte tot 0,5¢3 te laten toenemen. Geen verdroging maar vergroening.

Nog maar twintig jaar geleden verschenen in de wetenschappelijke pers veel artikelen over de snelle nadering van een nieuwe ijstijd. Nu praat iedereen over een katastrofale opwarming van de aarde wegens het (versterkte) broeikas effect.

Sinds 1958 is op een aantal strategisch gelegen plaatsen het gehalte aan de broeikasgassen kooldioxide (CO2), methaan (CH4) en lachgas (N2O) in de atmosfeer gemeten. Samen met onderzoek aan bellen "oude lucht' in landijs geeft dat een duidelijke toename van de concentraties te zien, vooral na 1960. De toename wordt allerwege toegeschreven aan een groter gebruik van fossiele brandstoffen, ontbossing, en intensivering van het landgebruik in de Derde wereld.

Tegelijkertijd is er een zwakke en onregelmatige tendens tot toename van de gemiddelde jaarlijkse oppervlaktetemperatuur met 0,6ß8 C sinds 1880, het jaar van de eerste systematische metingen. Eén en ander combinerend, en gesteund door onderzoek aan chemische processen in de atmosfeer, komt men tot een oorzakelijk verband. Het vóórkomen van vier opeenvolgende warme jaren sinds 1988 in Nederland en omgeving (KNMI rapport van maart 1993) maakt zo'n verband nog verder aannemelijk voor een Nederlands publiek - maar op wereldschaal gemeten ligt dat genuanceerder.

Wat niet vaststaat zijn de effekten op langere termijn van deze menselijke beinvloeding, mondiaal en lokaal. De verwachting is dat de gemiddelde jaarlijkse temperatuur op aarde binnen enkele tientallen jaren kan stijgen met enkele graden en het zeeniveau met enkele decimeters. Die verwachting is gebaseerd op een aantal computer modellen van het mondiale warmte- en vochtcirculatie systeem (Global Circulation Models, GCM's), die in hun eerste uitkomsten enorme veranderingen voorspelden.

De nieuwste modellen, die een koppeling aanbrengen met de warmtecirculatie in de oceanen, zijn bescheidener in hun voorspellingen - alhoewel nog steeds niet goed in overeenstemming met de gemeten temperatuursverandering over de afgelopen 100, 50 of 10 jaar. De werkelijkheid is weerbarstiger dan de modelleerders zouden willen! Niettemin zijn veel kiezers, politici en onderzoeksfinancierende instanties er inmiddels van overtuigd dat de veranderingen groot zullen zijn, snel zullen komen en negatief zullen zijn waar ook ter wereld.

Hoe kan dit? Een "scare-them-to- death' benadering van de eerste modelleerders, die veel geld nodig hadden voor toen nog dure supercomputers, heeft zeker een rol gespeeld in het begin, zo'n 15 jaar geleden. Daarnaast is er de neiging van sommige schrijvende en visuele media om zoveel mogelijk dramatisch nieuws te brengen, en de gretigheid van het publiek voor ondergangsverwachtingen of "doomsday scenarios'.

Contraproduktief

Het zo negatief mogelijk voorstellen van de voorspelde klimaatsveranderingen moge interessant zijn voor verzekeraars en de kernenergie lobby, maar is verwerpelijk in wetenschappelijk en ethisch opzicht. Het tast de onafhankelijkheid van het onderzoek aan, en zal ook uiteindelijk contraproduktief werken qua onderzoeksfinanciering - als mocht gaan blijken dat het allemaal best meevalt of zelfs dat de balans overwegend positief uitvalt.

Er is dringend behoefte aan een systematische vergelijking van alle mogelijk negatieve en positieve gevolgen van de voorspelde klimaatsverandering, zowel mondiaal als per regio of land. Organisaties als FAO hebben daarbij een verantwoordelijkheid op wereldschaal en in het bijzonder ten aanzien van voedselzekerheid in de ontwikkelingslanden.

Het officiële internationale wetenschappelijke adviesorgaan voor regeringen wat betreft klimaatsverandering (het "Intergovernmental Panel on Climate Change', IPCC) spreekt in zijn samenvattende conclusies in zijn 1990 rapport en 1992 supplement van een "consensus' onder betrokken wetenschappers over een te verwachten stijging van de gemiddelde oppervlaktetemperatuur tussen 1.5 en 4.5ß8 C in de komende vijftig jaar, gepaard gaande aan een toename van het zeeniveau tussen 10 en 40 cm tengevolge van thermale uitzetting van het water.

De gedetailleerde tekst wijst echter op nog aanzienlijke verschillen van inzicht en het onvolledig verwerken van modellen met koppeling aan oceaancirculatie, grotere dichtheid van bewolking en sterkere CO2-opname door planten.

Lamme handjes syndroom

De voorspelde toename in temperatuur zou het grootst zijn in gematigde en koude streken, speciaal de nacht- en wintertemperaturen, maar in de tropen zou de toename maximaal 1 à 2ß8 C zijn. Wereldwijd zou de neerslag met ongeveer 10% toenemen, evenals de verdamping, rechtstreeks (evaporatie) of via de plantengroei (transpiratie). Lokaal kan de balans negatief uitwerken, implicerend verdroging, of positief, implicerend een vochtiger worden van het lokale klimaat en meer beschikbaar bodemvocht of grondwater.

De huidige modellen zijn, vooral voor de tropen en subtropen, niet eensluidend over het resultaat wat betreft de mate en de richting van de verwachte verschuiving van klimaatzones en dus de natuurlijke ecosystemen zoals tropische bossen, savannen, etc. De mogelijkheid van verschuiving over enkele honderden kilometers horizontaal - in laagland - en enkele honderden meters vertikaal - in gebergten - houdt in theorie in dat de biodiversiteit van de grote vegetatie-eenheden kan verminderen, omdat bepaalde planten- en diersoorten en microorganismen niet snel genoeg kunnen mee-migreren. In de discussie over dit soort verschuivingen wordt echter stilzwijgend aangenomen dat de mens daarop geen invloed ten goede kan uitoefenen, m.a.w. de mens "staat er bij en kijkt er naar' (lamme handjes syndroom). In feite verbiedt ons niets om de natuur een handje te helpen - we doen het al dagelijks bij het bevorderen van "natuurontwikkeling', en onbewust via het transportsysteem zoals treinen, vrachtauto's en schepen: denk aan de exotische plantengroei langs spoorbanen!.

De mens beinvloedt zijn omgeving al sinds vele eeuwen in landbouwgebieden of "agro-ecosystemen' Die beslaan in feite rond 70% van de begroeibare landoppervlakte, maar door hun complexiteit ondervonden ze tot voor kort weinig belangstelling van de GCM modelleerders. Zowel bij de landgebruikers als bij landbouwkundig onderzoek is effectief inspelen op snelle veranderingen een normale zaak.

De veronderstelde verschuiving van agro-ecologische zones zal wellicht positief uitwerken in gematigde en koude streken en tropische gebergtestreken - meer regenval, minder koude - maar kan acute problemen opleveren voor de voedselzekerheid van kleine ontwikkelingslanden met grote bevolkingsgroei indien betere vormen van regionale samenwerking, bijvoorbeeld wat betreft transportmiddelen, uitblijven.

In samenwerking met een Engels klimaatsonderzoekcentrum, probeert de FAO de effekten te schatten van zulke verschuivingen per ontwikkelingsland, rekening houdend met de verwachte bevolkingsgroei ("potential population supporting capacities"). Bij die schattingen zal ook rekening gehouden worden met de mogelijke positieve invloed van het "CO2-fertilisatie effect'en het "CO2-antitranspiratie effect'(groeibevorderend en transpiratieremmend).

In tegenstelling tot methaan en lachgas, waarvan geen positieve effecten op plantengroei bekend zijn, is CO2 een van de essentiële plantvoedingstoffen. Bij de huidige luchtsamenstelling is dit gas in feite in het minimum zolang er voldoende licht, bodemvocht en nutriënten (N, P, K etc.) aanwezig zijn. CO2 speelt een essentiële rol bij het assimilatie proces, en de verhoging van de concentratie bevordert de plantengroei, bovengronds (vruchten, bladeren, stengels, hout) en vooral ook ondergronds (wortels, knollen, etc.). Het principe wordt reeds lang toegepast in de Westlandse kassenteelt, en recent onderzoek - in Amerika, Duitsland, Australië en ook in Wageningen - heeft aangetoond dat het ook werkt in proefopstellingen in het veld met z.g. "open-top chambers'en in het open veld ("Free-Air CO2-Enrichment for plant research in the field'.

Bij een kunstmatige verdubbeling van het atmosferische CO2 gehalte tot 600 ppm is het effect 20 tot 70% of nog meer extra biomassa, met name voor de z.g. C3-plantensoorten. Daartoe behoren bijna alle vlinderbloemigen en houtachtige planten, en ook gewassen als katoen, rijst, tarwe, haver, sojabonen, zonnebloemen, cassave en aardappelen. Het effect is het grootst in de beginfase van de groei maar blijft doorgaan; in bepaalde gevallen is er een versnelde afrijping, hetgeen de mogelijkheid inhoudt van een tweede of derde gewas.

Waarnemingen aan plantengroei op plaatsen met een natuurlijk hoger gehalte aan CO2 - de onmiddelijke imgeving van sommige vulkanische bronnen - toonde aan dat het effekt blijvend is, dus overgaat op volgende generaties. Helaas zijn er nog nauwelijks proeven gedaan met tropische boomsoorten, maar er is geen reden om aan te nemen dat die anders zullen reageren.

In de praktijk van een CO2-rijkere atmosfeer zal de verhoging van de biomassa produktie ("net primary production' NPP) wellicht minder sterk zijn door interferentie van hogere ultraviolette straling of hogere ozonconcentraties nabij het aardoppervlak door gebrek aan licht (ondergroei van tropische bossen; meer bewolking) of een opkomend gebrek aan nutriënten in de bodem.

Met oordeelkundige combinaties van kunstmest en groenbemesting kan zo'n gebrek in principe ondervangen worden in landbouwgebieden. Voor natuurlijke ecosystemen ligt dat moeilijker. Maar er zijn aanwijzingen dat sommige natuurlijke bodemprocessen, die de nutriëntenbeschikbaarheid bevorderen, in een hoger-CO2 scenario óók gestimuleerd worden: meer biologische N-fixatie; betere beschikbaarheid van bodemfosfaten door hogere mycorrhiza aktiviteit; méér K en spore-elementen door snellere verwering van de diepere ondergrond. Sommige onderzoeken schatten dat de toename van het CO2 gehalte van 290 tot 355 ppm van 1850 tot 1990 verantwoordelijk is voor 10 tot 20% van de verdubbeling van de landbouwproduktiviteit in dezelfde periode. De bossen van West-Europa, waar niet geplaagd door sterke luchtvervuiling of door ouderdoms- of gebreksverschijnselen, groeien harder dan ooit tevoren. Ook het iets groter worden van de jaarlijkse amplitude van het atmosferische CO2 gehalte, vooral op het noordelijk halfrond duidt op een geleidelijk toenemende invloed; het IPCC 1992 rapport acht het reeds aktief zijn van CO2-fertilisatie effekt dan ook een "reasonable possibility'.

Vergroening?

Het CO2 fertilisatie effect is geringer bij de z.g. C3-plantensoorten, omdat die al op natuurlijke wijze een economischer gebruik maken van de lage CO2 concentratie. Tot deze categorie horen tropische meerjarige grassen en zout-tolerante planten, en de gewassen suikerriet, mais, sorghum en millets - gewassen van veel economisch belang in de tropen.

Hier komt echter het CO2-antitranspiratie effekt te hulp. Dit is het gegeven dat hogere CO2-gehalten de huidmondjes van bladeren doet samenkrimpen en op den duur het aantal huidmondjes per bladoppervlak doet verminderen met als gevolg minder transpiratie bij gelijkblijvende groei. Met andere woorden: de economie van het consumptieve gebruik van water door planten ("water use efficiency') wordt verhoogd.

Voor mais en sorghum is bij een verdubbelde CO2 concentratie tot 30% mééropbrengst gemeten bij dezelfde hoeveelheid beschikbaar water. Het effect is van speciaal belang in gebieden met een marginale regenval: met dezelfde beperkte hoeveelheid bodemvocht wordt meer geproduceerd, en in gebieden met nu te weinig bodemvocht zal enige plantengroei, vooral grassen, mogelijk worden. Dit zou betekenen dat, indien de verhouding neerslag/verdamping hetzelfde blijft en de planten niet oververhit raken, er geen verwoestijning, maar een vergroening van het landschap zou plaatsvinden - dan wel dat de bodemdegradatie door direkte menselijke beinvloeding beperkt wordt! Het gecombineerde resultaat van beide effecten kan ook gunstig uitwerken op de totale hoeveelheid koolstof die permanent opgeslagen wordt in de bodem - maar onderzoek daaraan staat nog in de kinderschoenen.

Waterhuishouding

Een derde aspect wat in de praktijk positief kan uitvallen is de intensivering van de wereldhydrologische cyclus. Een kleine verhoging van de oppervlaktetemperatuur van open water en vochtige landoppervlakten geeft een sterke verhoging van de verdamping (waterdamp is in feite het allerbelangrijkste broeikasgas!). Het verdampte water zal grotendeels weer terugkomen in de vorm van neerslag: meer sneeuw in koude gebieden - dus meer landijs! - en meer regen in warmere gebieden. Dit verdampt weer rechtstreeks, of via extra plantengroei. Waar het land kaal is meer oppervlakte afstroming, dus mogelijkheden voor extra "waterharvesting' ter plaatse; of opslag in rivieren, meren en kunstmatige reservoirs, elk met een beperkt verdampend oppervlak; dus meer mogelijkheden voor irrigatie benedenstrooms. Het laatste kan belangrijke implicaties hebben voor toekomstige watergebruiksplanning in de Nijl, de Euphraat en de Tigris.

Optimistisch scenario

In het licht van bovenstaande is het nog maar de vraag of subtropische en tropische ontwikkelingslanden meer schade, of minder baat, hebben bij de veronderstelde klimaatsverandering dan landen in gematigde of koude streken. Men kan zich het volgende optimistische scenario voorstellen: een langzaam laten toenemen van het gehalte aan atmosferisch CO2 tot een evenwichtswaarde van, zeg 450-500 ppm, waarbij de positieve effekten van CO2 op gewasproduktiviteit, op de groei of hergroei van natuurlijke vegetatie en op de bodembescherming het grootst zijn, terwijl de temperatuurstijging en de stijging van het zeeniveau beperkt en dus beheersbaar wordt.

Dit blijft echter een zuiniger gebruik van fossiele energie vereisen, vooral in de industriële landen, en een beperking van de uitstoot van methaan en lachgas. Het laatste impliceert het ontwikkelen van aangepaste, meer robuste landbouwpraktijken in ontwikkelingslanden, bij zekerstelling van gelijkblijvende of nog toenemende produktiviteit in die landen.

Is dit een onwezenlijk scenario van een onverbeterlijke optimist? Of een uitdaging voor verder onderzoek met onbevooroordeelde afweging van negatieve en positieve gevolgen van een versterkt broeikas verschijnsel?

El Niño

In het Westen heeft men het vooral over de lange termijn veranderingen van het klimaat. Veel mensen in ontwikkelingslanden zijn meer gepreoccupeerd zijn met de effekten van de wisselvalligheid van het huidige klimaat op lokaal niveau dan dat zij bezorgd zijn over vage en elkaar gedeeltelijk tegensprekende lange-termijn toekomstverwachtingen omtrent een veranderend klimaat.

Min of meer periodiek voorkomende meerjarige perioden van droogte (Sahel, Zuidoostelijk Afrika, bosbranden in Kalimantan), tropische stormen en vloedgolven (Bangladesh), rivieroverstromingen, plotselinge koude (vorstschade in Zuid-Brazilië) hebben een ontwrichtende invloed op de plaatselijke landbouwsystemen, soms met hongersnood als gevolg.

Indien de klimatologen er in slagen om zulke extreme weersgebeurtenissen tijdig te voorspellen is veel gewonnen. In dit opzicht blijkt het sterk gentensiveerde onderzoek naar het El-Niño verschijnsel (ééns per 5 à 10 jaar een verschuiving in de opwarming van het oppervlaktewater van de Stille Oceaan van Micronesië oostwaarts naar Peru) nu al zijn vruchten af te werpen. Het verschijnsel blijkt zijn repercussies te hebben in andere delen van de wereld wegens de zich dan wijzigende richting van de hogere luchtstromingen. Door middel van een meetnet dwars op de evenaar ten zuiden van Hawaï is men nu al redelijk in staat om een jaar van te voren de terugkomst van El Niño te voorspellen. Men kan dan op vele andere plaatsen tijdig (nood)maatregelen treffen, zoals opslag van voedselvoorraden, uitstel van investeringen in landbouwkundige infrastruktuur, etc. Op aandrang van FAO is het aspekt van klimaatswisselvalligheden een belangrijk discussiepunt op de nu plaatsvindende Conferentie in Genève, evenals de versterking van de meteorologische diensten in ontwikkelingslanden.

Tenslotte kan de toename van de frequentie of van de sterkte van extreme weersomstandigheden een ongewenst gevolg zijn van een wereldwijde klimaatsverandering. Alleen al daarom blijft verder onderzoek naar de lange termijn effekten van menselijke beinvloeding van het wereldklimaat van groot belang.

Terzelfdertijd dient aandacht besteed te worden aan de bescherming van genetische materialen - wilde variëteiten en landrassen - die gebruikt kunnen worden voor het ontwikkelen van gewas- en veerassen die minder gevoelig zijn voor dit soort extreme weersomstandigheden. Ook het bevorderen van meer gevarieerde landbouwsystemen met ingebouwde veerkracht en beter gebruik van de lokale land- en wateromstandigheden horen in het lijstje van verstandige maatregelen - voor het geval dàt.

Deze week wordt in Geneve een intergouvernementele conferentie gehouden over het Wereldklimaat Onderzoeks Programma. De conferentie is georganiseerd door enkele van de gespecialiseerde organisaties van de Verenigde Naties, waaronder de FAO.