Klimaatmodellen tonen aan hoe menselijke activiteit het Zuidwesten in permanente droogte kan verankeren

Nieuwe golf van klimaatonderzoek geeft een sterke waarschuwing: Menselijke activiteiten kunnen droogte intensiever en directer aansteken dan voorheen werd begrepen.

De zuidwestelijke Verenigde Staten bevinden zich al twee decennia in een historische megadroogte, waarbij de reservoirs, waaronder Lake Mead en Lake Powell, tot recordlage niveaus zijn gedaald en juridische geschillen over de waterrechten van de Colorado-rivier zijn ontstaan. Deze droogte is verbonden met de Pacific Decadal Oscillation (PDO), een klimaatpatroon dat elke paar decennia wisselt tussen natte en droge fasen. Sinds een faseverandering in het begin van de jaren 2000 heeft de regio een droogte van epische proporties doorgemaakt.

De PDO werd voorheen beschouwd als een natuurlijk fenomeen, beheerst door onvoorspelbare fluctuaties in de oceaan en de atmosfeer. Maar nieuw onderzoek gepubliceerd in het tijdschrift Nature suggereert dat dit niet langer het geval is. Onze wetenschappers, die honderden klimaatmodel-simulaties hebben uitgevoerd, hebben ontdekt dat de PDO nu sterk wordt beïnvloed door menselijke factoren en dat dit al sinds de jaren 50 het geval is. Het had inmiddels naar een nattere fase moeten oscilleren, maar in plaats daarvan is het vastgelopen. Onze resultaten suggereren dat droogte de nieuwe norm voor de regio zou kunnen worden, tenzij de door mensen veroorzaakte opwarming wordt gestopt.

De wetenschap van een uitdrogende wereld
Al decennia lang vertrouwen wetenschappers op een basisprincipes van de natuurkunde om neerslagtrends te voorspellen: Warme lucht houdt meer vocht vast. In een opwarmende wereld betekent dit dat natte gebieden waarschijnlijk natter worden, terwijl droge regio’s droger worden. In droge gebieden, naarmate de temperaturen stijgen, wordt er meer vocht uit de bodems getrokken en vervoerd, waardoor droogtes verergeren. Terwijl de meeste klimaatmodellen dit algemene patroon simuleren, onderschatten ze vaak de volledige omvang ervan, vooral over landgebieden.

Landen ervaren al droogte, en het komt naar voren als een van de meest onmiddellijke en ernstige gevolgen van klimaatverandering. Het begrijpen van wat er op komst is, is essentieel, om te weten hoe lang deze droogtes zullen aanhouden en omdat ernstige droogtes verregaande effecten kunnen hebben op ecosystemen, economieën en de wereldwijde voedselzekerheid.

Mensenlijke invloeden op megadroogtes
Het simuleren van neerslag is een van de grootste uitdagingen in de klimaatwetenschap. Het hangt af van een complexe interactie tussen grootschalige windpatronen en kleinschalige processen, zoals de vorming van wolken. Tot voor kort hebben klimaatmodellen geen duidelijk beeld gegeven van hoe neerslagpatronen waarschijnlijk zullen veranderen in de nabije toekomst, terwijl de uitstoot van broeikasgassen door voertuigen, energiecentrales en industrieën de planeet blijft opwarmen. De modellen kunnen sterk uiteenlopen in waar, wanneer en hoe neerslag zal veranderen.

De technieken die we hebben toegepast helpen om dit beeld te verduidelijken voor Noord-Amerika en de tropen. We hebben gekeken naar het patroon van PDO-faseveranderingen in de afgelopen eeuw met een uitzonderlijk groot ensemble van klimaatsimulaties. Het enorme aantal simulaties, meer dan 500, stelde ons in staat om de menselijke invloeden te isoleren. Dit toonde aan dat de verschuivingen in de PDO werden gedreven door een combinatie van toenemende opwarming door broeikasgasemissies en afkoeling door zon-blockerende deeltjes, ook wel aerosolen genoemd, die verband houden met industriële vervuiling.

Van de jaren 50 tot de jaren 80 hebben we ontdekt dat toenemende aerosoluitstoot door de snelle industrialisatie na de Tweede Wereldoorlog een positieve trend in de PDO veroorzaakte, waardoor het zuidwesten natter en minder dor werd. Na de jaren 80 vonden we dat de combinatie van een scherpe stijging van de broeikasgasemissies uit industrieën, energiecentrales en voertuigen en een vermindering van aerosolen, terwijl landen hun luchtvervuiling opruimden, de PDO in de negatieve, droogte-genererende trend verschuifde die vandaag de dag voortduurt. Deze bevinding vertegenwoordigt een paradigmaverschuiving in ons wetenschappelijke begrip van de PDO en een waarschuwing voor de toekomst.

Risico’s van droogte in de tropen onderschat
Het verleden biedt ook aanwijzingen voor toekomstige veranderingen in neerslag in de tropen en het risico op droogte in locaties zoals de Amazone. Een bijzonder instructief voorbeeld komt van ongeveer 17.000 jaar geleden. Geologische bewijs toont aan dat er een periode van wijdverspreide neerslagveranderingen was in de tropen, samenvallend met een grote vertraging van oceaanstromingen in de Atlantische Oceaan. Deze oceaanstromingen, die een cruciale rol spelen in het reguleren van het mondiale klimaat, verzwakten of gedeeltelijk instortten toen, en ze worden verwacht verder te vertragen in deze eeuw bij het huidige tempo van de opwarming van de aarde.

Een recente studie van die periode, die computermodellen gebruikt om geologisch bewijs van de klimaathistorie van de aarde te analyseren, vond veel sterkere uitdroging in het Amazonegebied dan voorheen begrepen. Het toont ook vergelijkbare patronen van verwoestijning in Midden-Amerika, West-Afrika en Indonesië aan. De resultaten suggereren dat de neerslag opnieuw dramatisch zou kunnen afnemen. Zelfs een bescheiden vertraging van een grote Atlantische oceaanstroom zou regenwouden kunnen uitdrogen, kwetsbare ecosystemen kunnen bedreigen en levensonderhoud in de tropen in gevaar kunnen brengen.

Wat komt erna
Droogte is een groeiend probleem, steeds meer aangedreven door menselijke invloeden. Het aanpakken van deze uitdaging vereist een heroverweging van waterbeheer, landbouwbeleid en aanpassingsstrategieën. Dit op een goede manier doen, hangt af van het met veel grotere zekerheid kunnen voorspellen van droogte. Klimaatonderzoek toont aan dat betere voorspellingen mogelijk zijn door computermodellen op nieuwe manieren te gebruiken en hun prestaties rigoristisch te valideren tegen bewijs van eerdere klimaatschommelingen. Het beeld dat naar voren komt is somber, met een veel hoger risico op droogte over de hele wereld.