Hitte, plantstress en ozon: Hoe klimaatverandering de lucht beïnvloedt

Relatieve verschillen in dagelijkse (24-uurs) gemiddelde ozonconcentratie op grondniveau over de periode 2018-2020.

Periodes van extreme hitte leiden vaak tot een verhoogde blootstelling aan ozon op grondniveau, naast andere negatieve effecten. Dit is gevaarlijk voor mensen, het milieu en de landbouw. Een studie geleid door het Forschungszentrum Jülich biedt nu verrassende bevindingen: Met sterke wereldwijde opwarming kan de ozonvervuiling in sommige regio’s van de wereld afnemen.

De onderzoekers gebruikten een innovatieve “verhaalbenadering”: simulaties van plausibele klimaatscenario’s die verschillende mogelijke ontwikkelingen van de opwarming van de aarde weergeven, bijvoorbeeld of extreme weersomstandigheden zoals hittegolven of zware regenval ernstiger of frequenter zullen worden. “Onze vraag was: welke impact heeft wereldwijde opwarming op ozonvervuiling?” legt de eerste auteur, Tamara Emmerichs, uit. “We pasten opwarmingsniveaus van +2 °C en +2,75 °C toe in vergelijking met pre-industriële temperatuur niveaus—gebaseerd op de weersomstandigheden van de uitzonderlijk hete zomers van 2018 tot 2020.”

De emissies van verontreinigende stoffen werden constant gehouden in de simulatie, waardoor de onderzoekers de pure invloed van temperatuur en luchtvochtigheid konden analyseren.

Onverwachte trendomkering bij sterke opwarming

Het resultaat: bij een opwarming van +2 °C neemt de ozonvervuiling nabij de grond aanvankelijk toe in veel regio’s. Een reden hiervoor is de geïntensiveerde chemische productie van ozon, gedeeltelijk gedreven door stijgende emissies van voorlopersubstanties uit planten. Een belangrijkere factor is echter dat hogere temperaturen de atmosferische chemie efficiënter maken in de productie van ozon. Bovendien vermindert het vermogen van vegetatie om verontreinigende stoffen te verwijderen, wat de luchtvervuiling verder verergert.

Verrassend genoeg keert deze trend, die zichtbaar was in de simulatie, om bij een sterkere opwarming van +2,75 °C: de achtergrondconcentratie van ozon neemt aanzienlijk af in het noordelijk halfrond. De reden is een vochtiger atmosfeer, waarin ozon efficiënter wordt afgebroken in de hogere atmosfeer. “Dit effect wordt dominanter bij hogere temperaturen,” legt Emmerichs uit. “Het resultaat is een netto-afname van ozonvervuiling nabij de grond.”

Planten als beslissende beïnvloedende factor

Planten spelen hier een dubbele rol: ze kunnen ozon absorberen via hun bladeren en zo bijdragen aan luchtzuivering. Tegelijkertijd transpireren ze water en koelen zo hun omgeving. Planten reageren echter op zowel droogtestress als verhoogde blootstelling aan ozon door hun huidmondjes te sluiten—dit vermindert zowel het koelende effect als de opname van ozon. “Onze studie toont aan dat de reacties van planten op stress een centrale, eerder onderschatte factor zijn in de toekomstige ontwikkeling van ozonvervuiling,” zegt Domenico Taraborrelli, atmosfeeronderzoeker in Jülich.

Effecten op gezondheid en ecosystemen

De simulatie van de wetenschappers laat zien dat bij een opwarming van 2 °C wereldwijd een toename van sterfgevallen door ozon kan worden verwacht. Bij een nog grotere opwarming van 2,75 °C neemt het aantal deze ozon-gerelateerde sterfgevallen echter weer aanzienlijk af—vooral in Europa en India. Tegelijkertijd neemt de opname van schadelijke ozon door planten toe in bepaalde regio’s, zoals in de boreale bossen van het noordelijk halfrond. “De ‘verhaalbenadering’ die we hebben gebruikt, maakt duidelijk dat de interacties tussen klimaat, weer, chemie en ecologie complex zijn,” zegt Taraborrelli. “Elk aspect van klimaatverandering is het resultaat van een groot aantal van deze onderlinge relaties en overlappende factoren, en is moeilijk afzonderlijk te onderzoeken.”

Meer kennis voor gerichte gezondheidsbescherming

De studie van de Jülich atmosfeeronderzoekers biedt waardevolle inzichten voor de gerichte ontwikkeling van regionale aanpassingsstrategieën voor gezondheids- en milieubescherming. “Het toont aan dat sterke opwarming niet alleen negatieve, maar soms ook positieve effecten op de luchtkwaliteit kan hebben,” zegt Taraborrelli. “Tenminste in individuele gevallen, zoals hier voor ozonvervuiling.”