Wereldwijde klimaatmodellen hebben de volledige stikstofcyclus nodig

Massale Algenbloei in Pyramid Lake, Nevada

Op 16 september 2021 verkregen beelden van een van de Copernicus Sentinel-2 satellieten tonen een aanhoudende massale algenbloei in Pyramid Lake, Nevada. Dergelijke bloei kan worden veroorzaakt door een teveel aan stikstof in het water.

Stikstof is een belangrijke component van het wereldwijde milieu, met invloed op de landbouw, het klimaat, de menselijke gezondheid en ecosystemen. De rol van de stikstofcyclus wordt steeds beter erkend, maar de modellen voor het aardse systeem (ESM’s) die worden gebruikt om wereldwijde milieuwijzigingen te voorspellen, nemen het nog niet volledig in aanmerking.

S. Kou-Giesbrecht pleit voor de opname van een volledig interactieve stikstofcyclus in ESM’s, die rekening houdt met de complexe en onderling verbonden manieren waarop stikstof beweegt tussen land, oceanen en de atmosfeer. Stikstof is slechts recentelijk opgenomen in de landcomponenten van enkele ESM’s, en dan alleen als een beperkende factor voor de primaire productiviteit. Deze studie is gepubliceerd in het Journal of Geophysical Research: Biogeosciences.

Stikstof speelt een rol die verder gaat dan alleen de groei van planten; het fungeert ook als een krachtig broeikasgas en als aanjager van ozonvorming en aerosolcomponenten. Bosbranden stoten stikstofoxiden en ammoniak uit, wat bijdraagt aan de concentraties van fijnstof, terwijl marine micro-organismen zowel stikstof opnemen als afgeven. De export van stikstof naar de oceanen beïnvloedt zowel de primaire productiviteit in de oceanen als de stikstofemissies uit de oceanen. Een teveel aan stikstof in mariene wateren leidt tot eutrofiëring, oftewel overmatige nutriëntenniveaus die schadelijke algenbloei kunnen veroorzaken.

Hoewel stikstof wereldwijd belangrijk is, zijn veel componenten van de stikstofcyclus in ESM’s niet volledig interactief, als ze al zijn opgenomen; in plaats daarvan zijn ze statische invoer voor de modellen. Het toevoegen van dynamische representaties van de stikstofcyclus tussen land, oceanen en de atmosfeer zou een significante kloof dichten in ons begrip van hoe het klimaat en milieu van de aarde zich in de nabije toekomst zullen ontwikkelen, stelt de auteur.

Om dit doel te bereiken, zijn meer observaties nodig om modellen van stikstofcyclus op land beter te benchmarken, evenals experimentele manipulaties om empirische beperkingen op stikstofgerelateerde processen te bieden. Deze vooruitgangen zouden ons kunnen helpen de doelen van de Colombo-verklaring over Duurzaam Stikstofbeheer te begrijpen en te realiseren, die beoogt stikstofafval tegen 2030 te halveren. Dit zou jaarlijks $100 miljard kunnen besparen en helpen bij het verminderen van klimaatverandering, het verbeteren van biodiversiteit, voedselzekerheid en de volksgezondheid.