Kijken naar planeet
Aarde: wordt de blauwe
planeet bruiner of
groener ?
Gerard Govers
Nieuws over de toestand van de planeet is
(meestal) negatief:
• Klimaat
• Water
• Biodiversiteit
Dat is ook waar m.b.t. de kleur van de planeet
Ontbossing neemt hand over hand toe
http://blog.cifor.org/wp-content/uploads/2010/08/img_29691.jpg
Woestijnen rukken op….
http://design.epfl.ch/organicites/2010b/wp-content/uploads/2010/11/UNEP-invading-dunes.jpg
Het lijkt er dus op dat de aarde langzaam
bruiner wordt…
Je zou er hopeloos van worden…
Dat is een idee dat veel internationale
initiatieven stuurt
United Nations Convention to Combat
Desertification (UNCCD)
http://www.unccd.int/en/Pages/default.aspx
UNCCD
Desertification, along with climate change and the loss of biodiversity, were identified as the greatest challenges to sustainable development during the 1992 Rio Earth Summit. Established in 1994, UNCCD is the sole legally binding international agreement linking environment and development to sustainable land management. The Convention addresses specifically the arid, semi-arid and dry sub-humid areas, known as the drylands, where some of the most vulnerable ecosystems and peoples can be found. In the 10-Year Strategy of the UNCCD (2008-2018) that was adopted in 2007, Parties to the Convention further specified their goals: "to forge a global partnership
to reverse and prevent desertification/land degradation and to mitigate the effects of drought in affected areas in order to support poverty reduction and environmental sustainability".
7
REDD: reducing emissions from deforestation
and forest degradation
De gehanteerde cijfers zijn inderdaad
alarmerend:
Hoe belangrijk is ontbossing ?
Wat is het percentage bossen dat gekapt is ?
Ontbossing
Nog over ontbossing: nationalgeographic.com
Dramatische cijfers genereren drastische
voorstellen
Het lijkt erop dat we weten wat er moet
gebeuren:
Maar een wetenschapper moet sceptisch zijn
• Richard Feynman (1985): “The first principle is that you
must not fool yourself - and your are the easiest person to fool”
Kanda ?
From UNEP website on desertification:
Is dat inderdaad zo ? En zo ja, waarom merken we daar dan zo weinig van ?
Vandaag bekijken we ontbossing en
verwoestijning in meer detail
•
Wat zijn de data ?
•
Wat leren die ons, als we ze zo correct
mogelijk interpreteren ?
•
Wat betekent dat voor mogelijke
oplossingen ?
Ontbossing
www.nimbuseco.com
In Europa zijn we er duizenden jaren geleden aan begonnen
Wat betekent dit in absolute oppervlakte?
Dat is dus niet zo eenvoudig: grote verschillen omwille van verschillen in methodologie en politieke agenda
Wat is een bos ?
http://www.casariobl anco.com/rainforest .html http://oaksavannas.org/ http://picsicio.us/image/38f9582b/ http://www.biologyrefe rence.com/images/biol _02_img0179.jpg
Totale bosoppervlakte die is omgezet in
akkerland: 7.5-8 miljoen km²
(Williams, data van 1978)
Meest recente data: Ramankutty et al., 2008
Area (Mkm2)Forest
Savanna/Gr
assland Shrubland Other Land Cropland Pasture Cropland Pasture Cropland Pasture Cropland Pasture North America 1,03 0,71 1,55 1,42 0,16 1,2 0 0 South America 0,37 1,51 0,45 2,26 0,25 0,43 0,01 0,12 Africa 0,54 1,11 1,64 4,99 0,44 2,12 0,05 0,98 Europe 0,99 0,55 0,12 0,04 0,17 0,06 0 0 Former Soviet Union 0,75 0,39 1,24 2,02 0,09 0,83 0,02 0,19 Asia 3,33 0,87 0,63 1,84 0,66 0,79 0,09 0,84 Pacific developed 0,11 0,07 0,13 1,16 0,17 1,62 0 0 Totals 7,12 5,21 5,76 13,73 1,94 7,05 0,17 2,13 Cropland 14,99 Pasture 28,12
Grafisch is het duidelijker
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Pasture(Mkm²) Cropland (Mkm²) Not converted (Mkm²)
Vooral gematigd en tropisch bladverliezend
loofbos hebben zwaar geleden
0 20 40 60 80 100 Pasture( %) Cropland (%) Not converted (%)
Samengevat (in miljoen km²):
Natural Transformed to Arable Transormed to Pasture Total transformed Remaining Total forest 55,37 7,13 5,19 12.32 43,05 from forest from other
Total arable 15 7,13 7,87
Total pasture 28,11 5,19 22,92
Ramankutty et al., 2008 • Ongeveer 22 % van het globale bos is gekapt • 60% hiervan is nu akkerland, 40% graasland
• De oppervlakte grasland die door de mens in gebruik is genomen is belangrijker dan de oppervlakte bos
Maar tropische ontbossing kan wel degelijk
erg snel gaan
Sommige landen verliezen, in bepaalde periodes, tot 4 % van hun bos per jaar
En lokaal kunnen de effecten
dramatisch zijn: Rondonia, W-Brazil
Drôme, Frankrijk
Drôme - Poyols
Drôme - Poyols
Voor heel Frankrijk : verdubbeling van
het bosareaal tussen 1850 en 2000
Hoe komt dat ?
•
Import landbouwproductie (export van het
probleem ? )
•
Vermindering houtgebruik voor verwarming en
industrie
•
Intensificatie van de landbouw:
o
Marktgeoriënteerde productie in de meest
geschikte gebiden, marginale gebieden
worden verlaten
•
Politiek beleid (bescherming berggebieden)
Veranderingen: mogelijk gemaakt door economische
veranderingen, gefaciliteerd door beleid
Dit is een algemene trend in Westerse
landen
Klein Goldewijk & Ramankutty, 2003
Wat brengt de toekomst ?
• Hypothese:
o Pad dat Westerse landen hebben gevolgd zal ook
gevolgd worden door Ontwikkelingslanden. • Fase van snelle ontbossing
• Stabilisatie
• (Gedeeltelijke) herbebossing.
Vietnam
(Meyfroidt and Lambin, 2008)
De bostransitie verspreidt zich over de wereld
Meyfroidt and Lambin, 2011 Philippines (!)
Wat betekent dit voor de lange termijn ?
We zijn dus bij een omslagpunt
aangekomen…de bostransitie
http://www.fao.org/docrep/013/i1757e/i1757e.pdf
Globaal neemt ontbossingssnelheid (licht) af:
nu nog ca. 50000 km² per jaar i.p.v. 75000
km² per jaar
40200000 40400000 40600000 40800000 41000000 41200000 41400000 41600000 41800000 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015global forest cover vs. time
global forest cover vs. time
En ontbossingssnelheid zal wellicht verder
afnemen
En de Amazone ?
0 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 30.000 35.000 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 Annual forest loss (km²)0 100.000 200.000 300.000 400.000 500.000 600.000 700.000 800.000 1970 1980 1990 2000 2010 2020 Total forest loss since
1970 (km²)
Wat zijn nu de voornaamste conclusies ?
• Ontbossing neemt (snel) af. Mijn gok: geen
netto-ontbossing meer na 2030, behalve in Afrika
• Redenen voor de bostransitie zijn gekend en het is
belangrijk om daar rekening mee te houden:
o Stoppen van ontbossing is direct en onherroepelijk
verbonden met intensievere landbouw. We kunnen ons niet permitteren de landbouw globaal te de-intensiveren en hopen dat we ontbossing kunnen stoppen
o Hout als brandstof kan wel degelijk, maar hout zal nooit
nog een centrale rol kunnen spelen in onze energievoorziening
o Bewustwording en regelgeving zijn ook cruciaal
Maar vooral
• Je kan de toekomst niet voorspellen door het verleden
lineair te extrapoleren:
o ‘Als we zo doorgaan’ scenario’s kunnen als
bewustmaking dienen, maar zijn noodzakelijkerwijze fout.
o Een meer systeemgericht benadering levert diepere
inzichten op die toelaten om problemen beter aan te pakken.
Niet vergeten: boskwaliteit is ook belangrijk
http://www.fao.org/docrep/013/i1757e/i1757e.pdf
Meten is moeilijk
• Hoe definieer je verwoestijning ?
• Als verwoestijning optreedt zal het fenomeen sterk
variëren in ruimte en tijd
• Kortom: directe meting is bijna onmogelijk
Oplossing: remote sensing of teledetectie
• Herhaalde metingen mogelijk
• Hele aarde kan bedekt worden
• De satelliet kijkt op een andere, in principe, meer
objectieve manier
Voornaamste platformen: NOA-AVHRR,
MODIS en SPOT-Vegetation.
• Satellieten meten reflectantie in bepaalde
golflengtevensters
• Uitgaande van de evolutie van de reflectantiewaarden kan,
na correctie, de hoeveelheid vegetatie bepaald worden
NOAA SPOT
Het werkpaard: NDVI
• Normalized Differenced Vegetation index
• Idee: planten absorberen rode golflengte (daarom zijn ze
groen) en kaatsen infraroodstraling terug
Normalisatie leidt tot waarden tussen 0 en 1
en elimineert deel van sensorproblemen
GIMMS (Global Inventory Monitoring and
Modelling Studies ): gebaseerd op AVHRR
van NOAA
AVHRR instrument Start data End Date
NOAA-7 1 juli 1981 8 februari 1985
NOAA-9 11 februari 1985 7 november 1988
NOAA-11 11 november 1988 19 september 1994
NOAA-9 20 september 1994 18 januari 1995
NOAA-14 19 januari 1995 31 oktober 2000
NOAA-16 1 november 2000 31 december 2003
NOAA-17 17 januari 2004 December 2006
Verschillende sensoren, met in principe identieke specificaties: resolutie van 8*8 km
Problemen
• navigatieonzekerheid,
• sensordegradatie en –calibratie,
• atmosferische vervuiling
• orbitale drift
• gelimiteerde spectrale bemonstering
Maar anderzijds
• Zeer frequente coverage van het aardoppervlak (meerdere
malen per dag)
• In principe zonnesynchroon: kruisen evenaar altijd op
zelfde lokale tijdsstip (dus invloed van verschillen in zonnestand worden beperkt)
SPOT Vegetation
• Resolutie 1*1 km
• Verschillende producten worden gegenereerd (radiance at
top of atmosphere, at top of vegetation, 10 day synthesis)
Daar kan je globale NDVI kaarten mee maken
En videookes !
Wat leren we daar nu van ?
• Gedetailleerde statistische analyses
Moeilijk !
Hellden et al., 2008: study period 1981-2003
In veel gevallen significante vergroening
Dus…
• Aride gebieden lijken groener te worden, niet bruiner…
• Reden: klimaat of menselijk ingrijpen (‘the great green
wall’) ?
• Nog moeilijker om dat uit elkaar te halen
Wat gebeurt er in de Sahel ?
M. Sc. Thesis Bert Wuyts (KU Leuven)
• Ontwikkel een gekoppeld vegetatie-klimaatsmodel dat ook
CO2effect meeneemt (zie later)
• Ga na of het model inderdaad correct is (kan je
geobserveerde patronen simuleren ?)
• Kan je geobserveerde tendensen simuleren
o Zo ja: het is het meest waarschijnlijk dat de tendensen
te wijten zijn aan natuurlijke klimaatsvariaties
Ruimtelijk patroon
Een gekoppeld vegetatie-klimaatsmodel simuleert de vegetatie goed
Trends
We zien positieve trends in neerslag (top), vegetatie (NDVI) en het
model (LAI) lijkt het niet slecht te doen
neerslag
vegetatie
model
Een ander beeld….
NDVIobs
LAImod neerslag
De trend is vrijwel geheel te verklaren door evolutie
van neerslag (en CO
2): geen significante trends als
het neerslageffect verwijderd wordt
Conclusie
• Alles wijst op een vergroening van de Sahel
o Oorzaken
En op wereldschaal ?
•
Er is géén algemene, planetaire trend tot
verwoestijning
Waarom wordt de planeet groener ?
• We zien een globale vergroening
• Neerslag neemt toe in bepaalde gebieden, maar globale
toename is beperkt
• Wat is dan wel belangrijk ?
o Temperatuur
o CO2 bemesting
Hoe werkt CO
2bemesting ?
• Planten voorzien in hun energie via fotosynthese: ze nemen CO2
op uit de atmosfeer en zetten die, met behulp van de energie uit zonlicht om in glucose: :
6 CO2 + 6 H2O + Energy ---> C6H12O6+ 6 O2
• Om CO2 uit de atmosfeer om te zetten moet de plant haar
huidmondjes opzetten waardoor er water verdampt.
• Als er meer CO2 in de atmosfeer aanwezig is kan de plant meer
CO2 opnemen voor dezelfde hoeveelheid water en dus sterker
groeien
Een plant kan, met dezelfde hoeveelheid water,
sterker groeien als de CO
2concentratie in de
atmosfeer groter is omdat het beschikbare water
efficiënter kan gebruikt worden
Samengevat:
water CO2
water CO2
a b
FACE (Free-Air Carbon Dioxide Enrichment) experiment
FACE experiment
Effect on plant growth is dependent on species and on COBelangrijk: CO
2effect geldt ook voor
landbouwgewassen !
De tuinbouwsector weet dit allang
Samengevat
• Verhoging van CO2leidt tot hogere plantenproductiviteit
o Plant kan benodigde CO2makkelijker uit lucht opnemen
o Daardoor moeten stomata minder lang openstaan
o Daardoor kan de plant groter worden met zelfde
hoeveelheid water
o Dit geldt zolang een andere factor limiterend wordt
(stikstofdepositie helpt dus ook)
Gevolg: productiviteit van planten neemt
(sterk) toe
Nemani et al., 2003
Waardoor het land
koolstof opneemt (Le
Quéré et al., 2009)
Dankzij CO
2bemesting neemt het land (of
beter: de plantengroei op het land) 3-4 Gt
koolstof per jaar op !
Hoe belangrijk is die CO
2opname ?
• Ongeveer 1/3 van de CO2 die we uitstoten komt zo weer
in planten terecht
• 3 Pg/jaar is equivalent met ca. 500 kilogram koolstof per
aardbewoner per jaar : dat komt overeen met minstens 1000 kg hout (!)
Kan dat blijven duren ?
• Nee, op een bepaald ogenblik gaan andere factoren
plantengroei limiteren
• Er is dus een risico dat de ‘land sink’ in de toekomst
afneemt met als gevolg dat de toename van het het CO2
gehalte in de atmosfeer zal versnellen
Conclusies
•
Kijken naar de planeet is nuttig !
•
Het beeld m.b.t. ontbossing en woestijnvorming is
complexer dan het op het eerste zicht lijkt:
o
Stellen dat er een algemene ontbossing van de
planeet plaatsvindt is te eenvoudig en
ontbossing zal wellicht verder afnemen in de
toekomst
o
Er is géén algemene tendens tot verwoestijning:
integendeel de planet wordt groener
Conclusies
• Redenen: complexe interactie van factoren:
o Vernatting is wellicht ten dele het gevolg van opwarming
en dus menselijk geïnduceerd (maar pas op voor variatie over langere tijdsschalen=natuurlijke variatie)
o CO2bemesting is zeer belangrijke factor op globale
schaal
o Maatschappelijke factoren kunnen
bosareaal/verwoestijning zowel negatief als positief beïnvloeden
Conclusies
• Gemeenplaatsen m.b.t. de impact van de mens op het
systeem aarde zijn soms niet alleen te eenvoudig maar gewoonweg fout
• Om de impact van de mens te begrijpen moeten we de
interactie tussen mens en aarde als een een systeem bekijken en afstappen van eenvoudige, linearie
extrapolaties van simplistische oorzaak-gevolg verbanden:
o Ons handelen verstoort het systeem
o Het systeem reageert
o Dat heeft weer een invloed op ons handelen
o Etc…
En de toekomst ?
• Het tropisch woud zal niét volledig gekapt worden: het ziet
er, alles bij elkaar niet te slecht uit voor de bossen als we er tenminste dat de factoren die tot de bostransitie hebben geleid kunnen blijven spelen. Dat vereist o.a. een intensieve landbouw.
• Desertificatie is niet de globale bedreiging van eerste orde
die het soms lijkt: landdegradatie is wel een lokaal probleem !
En de toekomst ?
• We kunnen voor een gedeelte kapitaliseren op de
veranderingen die de mens zelf heeft veroorzaakt om negatieve effecten van CO2-uitstoot te milderen:
o Optimaliseer het vermogen van natuurlijke plantengroei
en landbouwgewassen om C te stockeren en weet dat duurzaam houtgebruik een deel van de oplossing is.
o Stimuleer maatschappelijke ontwikkelingen die forest
transition bespoedigen
Maar dit kan maar een deel van onze
problemen oplossen:
• CO2uitstoot zou best zo snel mogelijk tot (bijna) nul
herleid worden
o CO2-bemesting heeft haar limieten
o Temperatuursstijging en (wellicht vooral) de verzuring
van de oceanen kunnen anders rampzalige gevolgen hebben
Dankuwel !
Op globale schaal:
Schatting voor 1990-2000: ca. 5-10.104km² yr-1
Totale tropische bosoppervlakte: ca. 14 106km²
Ontbossingssnelheid : 0.35-0.70 %/year
Hoe doen we dat
neerslag NDVI
Hoe doen we dat
1990-2000 1980-1990
Principe: eerst nagaan hoeveel van de
variatie verklaard wordt door klimaat
Zhou et al., 2009)
Dan kijken of de overblijvende variatie
(residu’s) een trend toont in de tijd
Soms wel, en soms niet….
Wat verklaart die positieve trend in Shaanxi
• Let us have a look: Google Earth
Another one…
What is happening in Shaanxi ?
• We see a positive trend in NDVI
• Main reason: ‘grain for green’ reforestation
Neerslag:
Globaal zal de neerslag in de volgende eeuw toenemen (enkele procenten): voornaamste directe reden is dat een warmere atmosfeer meer water kan bevatten
If we bring different model results together:
Stippling: model mean deviation exceeds standard deviation of all model simulations
