De jonge bomen in het CO2-bos

De mens produceert kooldioxyde. Maar waar het blijft, is niet altijd even duidelijk. Een verhaal met jonge boompjes en hun strooisellaagjes.

ER ZIJN MEER GASSEN dan alleen CO2, kooldioxyde, die een broeikaseffect hebben. Methaan en lachgas hebben een vergelijkbare werking en een aantal synthetische fluorhoudende gassen houdt de warmte ook goed vast. En natuurlijk is ook waterdamp een zeer krachtig broeikasgas, zij het een gas waarop de mens weinig invloed uit kan oefenen.

CO2 is qua concentratie en fysische werking het belangrijkste broeikasgas. Al anderhalve eeuw geleden werd voorspeld (door de Fransman Fourier) en vervolgens met metingen aangetoond (door de Engelsman Tyndall) dat het gas net die soort warmtestraling goed absorbeert die de aarde uitstraalt en inmiddels geldt dit als een onweerlegbaar feit.

Het vermoeden dat de atmosferische CO2-concentratie door verbranding van steenkool moest toenemen groeide tussen 1930 en 1960, maar de groei van de concentratie werd pas in de loop van de jaren zestig overtuigend bewezen door de continue, secure CO2-metingen waarmee de Amerikaan Keeling in het Internationale Geofysisch Jaar (1957) was begonnen op Mauna Loa (bij Hawaï) en de zuidpool. Die waarnemingen, in de loop van de jaren aangevuld met metingen vanaf talloze andere plaatsen, hebben een continue meetreeks opgeleverd die nu 42 jaar omvat. Al in deze korte periode is de CO2-concentratie met ruim 15 procent gestegen: van 315 naar 365 ppm.

Keelings meetreeks sluit schitterend aan op de CO2-bepalingen die worden verricht aan de kilometers dikke ijslagen op de Zuidpool en Groenland. De sneeuw die daar elk jaar valt verdicht zich op den duur tot een ijslaagje van een paar millimeter dik en de afwisseling van de verschillende jaren is soms met het blote oog zichtbaar. Het mooie is dat het ijs de lucht heeft ingesloten die destijds de sneeuwvlokken omvatte: een natuurlijk archief dat, voor wat de zuidpool betreft, terug gaat tot 420.000 jaar geleden. Uit het ijsonderzoek is gebleken dat de atmosferische CO2-concentratie in de eeuwen voorafgaand aan de Industriële Revolutie (1770) ongeveer 280 parts per million was. Vandaag ligt dat niveau dus al 30 procent hoger. De gehele reeks CO2-metingen aan het zuidpoolijs toont variaties tussen de waarden 180 en 280 ppm (met 220 als gemiddelde) en een markante samenhang tussen CO2-concentratie en de gemiddelde aardse temperatuur (die weer uit andere parameters wordt afgeleid). Als de CO2-concentratie hoog is heerst altijd een hoge temperatuur, maar het omgekeerde geldt niet altijd.

Het zuidpoolijs laat overtuigend zien dat de snelheid waarmee de CO2-concentratie de laatste halve eeuw stijgt tien tot honderd maal hoger ligt dan ooit eerder in die 420.000 jaar. De huidige hoge CO2-concentratie (365 ppm) kent zijn weerga niet.

Dat de stijgende CO2-concentratie die Keeling waarnam het gevolg is van de inzet van fossiele brandstoffen (steenkool, aardolie, aardgas en turf) was onmiddellijk duidelijk. Wat later is men gaan inzien dat ook `veranderd landgebruik' (ontbossing) en het kalkbranden ten dienste van de cement- en kunstmestindustrie een belangrijke bijdrage leveren. Zowel in de fossiele brandstoffen als in het kalk bevindt zich koolstof dat duizenden tot miljoenen jaren geleden door levende organismen uit de atmosfeer werd opgenomen.

De in de loop van de jaren tachtig sterk toenemende bezorgdheid over de gevolgen van het broeikaseffect stimuleerde het onderzoek naar de koolstofcyclus. Men slaagde erin de verschillende CO2-stromen van en naar de atmosfeer aardig te kwantificeren en neemt nu aan dat er jaarlijks uit fossiele brandstof en kalk ongeveer 5,5 gigaton koolstof terug de atmosfeer in gaat. Ontbossing voegt daar ongeveer 1,6 gigaton aan toe, samen 7,1 gigaton. Ruwweg de helft daarvan, ongeveer 3,4 gigaton, wordt teruggevonden in een toename van de atmosferische CO2-concentratie. De andere helft verdeelt zich over oceanen en de terrestrische biosfeer: het plantendek. Hoe die verdeling precies is, is nog steeds niet zeker, maar veel modellen suggereren dat de oceanen jaarlijks ongeveer 2,0 gigaton CO2 vastleggen. Dat betekent dat er 1,7 gigaton door de landvegetatie wordt opgenomen. Uit verschillende indirecte aanwijzingen, zoals het verschil in atmosferisce CO2-concentratie tussen noordelijk en zuidelijk halfrond, blijkt dat deze zo welkome CO2-opname op het noordelijk halfrond plaatsvindt. Dat ligt ook voor de hand, omdat het zuidelijk halfrond nauwelijks jonge productiebossen kent en het noorden des te meer: Canada, de VS, Scandinavië en Siberië. Gewoonlijk wordt aangenomen dat het volgroeide tropische bos niet veel CO2 meer vastlegt. Zolang niet bekend is welk bosareaal de meeste CO2 opneemt zou men van een `missing sink' kunnen spreken, al wordt die term steeds minder gebruikt.

Wereldwijd wordt nu een zware inspanning geleverd om beter inzicht te krijgen in de CO2-opname van oceanen en plantendek en er gaat bijna geen week voorbij zonder dat bladen als Science of Nature nieuwe resultaten melden. De inspanning heeft ten dele een zuiver wetenschappelijk doel, maar moet ook antwoord geven op de vraag aan wie de `schuld' kan worden gegeven voor de huidige snelle stijging van de CO2-concentratie. En hoe allerhande natuurlijke CO2-absorbtie is te gebruiken als `Clean Development Mechanisms' (door deze te versterken) en wat er überhaupt aan spontane reactie van de natuur is te verwachten.

Twee jaar geleden werd op grond van atmosferische transportmodellen (en wat gegevens uit de ecologie) becijferd dat de `missing sink' in Noord Amerika lag en dat daar jaarlijks 1,7 gigaton CO2 werd vastgelegd. Het waren zeer gerenommeerde onderzoekers die er achter stonden en de uitkomst ontsloeg de VS, 's wereld grootste CO2-producent, in één klap van elke Kyoto-verplichting, want het betekende dat het land au fond meer CO2 vastlegde dan produceerde. Nog geen jaar later is het werk weerlegd door een even gerenommeerde onderzoeker die zich had toegelegd op veldwerk in de VS en bijna een factor tien lager uitkwam.

Het intense bosonderzoek heeft niettemin verrassende en bruikbare resultaten opgeleverd. Zo begint het er steeds meer op te lijken dat het tropisch regenwoud van Brazilië nog steeds veel CO2 vastlegt. Hetzelfde geldt voor de volgroeide bossen (`old stands') uit de gematigde streken die veel langer netto CO2 vastleggen dan tot voor kort werd aangenomen. Sterker nog: het is inmiddels duidelijk dat jonge aanplanten van productiebos (daar waar ouder bos werd gekapt) vele jaren als CO2-bron optreden omdat de strooisellaag waarin ze staan veel meer CO2 vrijmaakt dan de jonge boompjes vastleggen. Bosaanplant als middel om een overmaat aan CO2-productie te compenseren is dus een onzeker instrument, temeer daar is aangetoond dat bossen vaak meer zonnewarmte absorberen dan onbebost terrein.

Het CO2-onderzoek aan oceanen heeft als meest opzienbarende praktische inzicht opgeleverd dat er grote delen van de oceanen zijn waarin de algengroei sterk is te vergroten door extra ijzer aan het zeewater toe te voegen. De aldus gestimuleerde algengroei zou veel extra CO2 aan de atmosfeer ontrekken. De bij het onderzoek betrokken wetenschappers hebben zich gehaast te verklaren dat zij dit zelf niet als wenselijke oplossing zien.