40-jarige studie wijst op toenemende frequentie en ernst van extreme droogtes

Chili, 2017. Het bovenste bekken van de Rio Yeso: een zijrivier van de Maipo-rivier die de Chileense hoofdstad Santiago van water voorziet. Een studie van het Zwitserse Federale Instituut voor Bos-, Sneeuw- en Landschapsonderzoek (WSL) waarschuwt dat aanhoudende meerjarige droogtes, die sinds 1980 steeds gebruikelijker zijn geworden, zullen blijven toenemen door de opwarmende klimaatverandering. Professor Francesca Pellicciotti van het Instituut voor Wetenschap en Technologie Oostenrijk (ISTA) heeft aan deze studie bijgedragen.

Deze openbaar beschikbare wereldwijde kwantitatieve inventaris van veertig jaar, recent gepubliceerd in Science, heeft tot doel beleidsmakers te informeren over de milieu-impact van door de mens veroorzaakte klimaatverandering. Het heeft ook eerder ‘over het hoofd geziene’ gebeurtenissen gedetecteerd.

Vijftien jaar van een aanhoudende, verwoestende megadroogte – de langste in duizend jaar – hebben de waterreserves van Chili bijna volledig uitgeput, met gevolgen voor de vitale mijnbouwproductie van het land. Dit is slechts één van de duidelijke voorbeelden van hoe de opwarmende klimaatverandering leidt tot meerjarige droogtes en acute watercrisissen in kwetsbare gebieden wereldwijd.

Toch worden droogtes vaak pas opgemerkt wanneer ze de landbouw schaden of zichtbaar invloed hebben op bossen. Dit roept enkele dringende vragen op: Kunnen we extreme meerjarige droogtes consistent identificeren en hun impact op ecosystemen onderzoeken? En wat kunnen we leren van de droogtepatronen van de afgelopen veertig jaar?

Om deze vragen te beantwoorden, hebben onderzoekers van het Zwitserse Federale Instituut voor Bos-, Sneeuw- en Landschapsonderzoek (WSL) en het Instituut voor Wetenschap en Technologie Oostenrijk (ISTA) wereldwijde meteorologische gegevens geanalyseerd en droogtes gemodelleerd tussen 1980 en 2018. Ze toonden een verontrustende toename van meerjarige droogtes aan, die langer, frequenter en extremer werden, met een groter oppervlak.

Elke jaar sinds 1980 is het gebied dat door droogte werd getroffen met gemiddeld vijftigduizend vierkante kilometer uitgebreid – dat is ongeveer het gebied van Slowakije, of de Amerikaanse staten Vermont en New Hampshire samen – wat enorme schade aan ecosystemen, landbouw en energieproductie veroorzaakt, aldus professor Francesca Pellicciotti van ISTA, de hoofonderzoeker van het EMERGE-project, waaronder de huidige studie werd uitgevoerd.

Het team heeft als doel om de mogelijke langdurige effecten van aanhoudende droogtes wereldwijd aan het licht te brengen en beleidsmakers te helpen zich voor te bereiden op frequentere en ernstigere toekomstige megadroogtes.

Extreme droogtes die onder de radar blijven

Het internationale team gebruikte de CHELSA-klimaatgegevens, voorbereid door WSL Senior Onderzoeker en studieauteur Dirk Karger, die teruggaan tot 1979. Ze berekenden anomalieën in neerslag en evapotranspiratie – de verdamping van water uit de grond en planten – en hun impact op natuurlijke ecosystemen wereldwijd.

Hierdoor konden ze het voorkomen van meerjarige droogtes bepalen, zowel in goed bestudeerde als minder toegankelijke gebieden van de planeet, vooral in gebieden zoals tropische bossen en de Andes, waar weinig observatiegegevens beschikbaar zijn.

Onze methode bracht niet alleen goed gedocumenteerde droogtes in kaart, maar belichtte ook extreme droogtes die onder de radar bleven, zoals die welke het Congobekken trof van 2010 tot 2018, aldus Karger. Deze discrepantie is waarschijnlijk te wijten aan de manier waarop bossen in verschillende klimaatzones reageren op droogte-episoden.

Hoewel gematigde graslanden in de afgelopen veertig jaar het meest zijn getroffen, lijken boreale en tropische bossen effectiever droogte te weerstaan en vertoonden ze zelfs paradoxale effecten tijdens de aanvang van droogte. Maar hoe lang kunnen deze bossen de harde klap van klimaatverandering weerstaan?

Contrasterende effecten op ecosystemen

De aanhoudend stijgende temperaturen, uitgebreide droogtes en hogere evapotranspiratie leiden uiteindelijk tot drogere en bruiner ecosystemen, ondanks dat ze ook zwaardere neerslagepisodes veroorzaken. Wetenschappers kunnen satellietbeelden gebruiken om het effect van droogte te monitoren door veranderingen in de groene vegetatie in de tijd te volgen.

Hoewel deze analyse goed werkt voor gematigde graslanden, kunnen de veranderingen in groenheid niet zo gemakkelijk worden gevolgd over dichte tropische boskappen, wat leidt tot onderschatting van de effecten van droogte in dergelijke gebieden. Daarom heeft het team een meervoudige analyse ontwikkeld die de veranderingen in gebieden met hoge bladeren beter in kaart brengt en de droogtes rangschikte op basis van hun ernst sinds 1980.

Het is dan ook niet verrassend dat megadroogtes de grootste directe impact hebben op gematigde graslanden. “Hotspot”-regio’s omvatten het westen van de VS, centraal en oostelijk Mongolië, en vooral het zuidoosten van Australië, waar de gegevens samenvielen met twee goed gedocumenteerde meerjarige ecologische droogtes. Aan de andere kant heeft het team extra licht geworpen op de paradoxale effecten die werden waargenomen in tropische en boreale bossen.

Hoewel tropische bossen de verwachte effecten van droogte kunnen compenseren zolang ze voldoende waterreserves hebben om de afname van neerslag op te vangen, reageren boreale bossen en toendra op hun eigen manier. Het blijkt dat de opwarmende klimaatverandering het groeiseizoen in boreale gebieden verlengt, omdat de groei van vegetatie in deze gebieden wordt beperkt door lagere temperaturen in plaats van door de beschikbaarheid van water.

Droogtes evolueren in tijd en ruimte

De resultaten tonen aan dat de trend van intensiverende megadroogtes duidelijk is: het team heeft de eerste wereldwijde – en wereldwijd consistente – afbeelding van megadroogtes en hun impact op vegetatie in hoge resolutie gegenereerd. De langetermijneffecten op de planeet en zijn ecosystemen blijven echter grotendeels onbekend. Ondertussen stemmen de gegevens al overeen met de waargenomen brede vergroening in het pan-Arctisch gebied.

Maar in het geval van langdurige extreme waterschaarste kunnen bomen in tropische en boreale gebieden sterven, wat leidt tot langdurige schade aan deze ecosystemen. Vooral de boreale vegetatie zal waarschijnlijk het langst nodig hebben om te herstellen van een dergelijke klimaatramp, zegt Karger. Pellicciotti hoopt dat de resultaten van het team zullen helpen onze perceptie van droogtes te veranderen en hoe we ons er op kunnen voorbereiden.

Momenteel beschouwen mitigatiestrategieën droogtes grotendeels als jaarlijkse of seizoensgebonden gebeurtenissen, wat in schril contrast staat met de langere en ernstigere megadroogtes die we in de toekomst zullen tegenkomen, aldus Pellicciotti. “We hopen dat de openbaar beschikbare inventaris van droogtes die we uitbrengen beleidsmakers zal helpen zich te oriënteren op meer realistische voorbereiding en preventiemaatregelen.”

Als glacioloog wil Pellicciotti ook de effecten van megadroogtes in de bergen onderzoeken en hoe gletsjers deze kunnen opvangen. Ze leidt een samenwerkingsproject met de titel “MegaWat – Megadroogtes in de Watertorens van Europa – Van Procesbegrip tot Strategieën voor Beheer en Aanpassing.”