Modellen van het aarde-systeem voorspellen begin van het Amazone-verdrogen in de 21ste eeuw

Het Amazonegebied is het grootste regenwoud ter wereld. Het herbergt een enorme biodiversiteit en speelt een cruciale rol in het wereldwijde klimaat door enorme hoeveelheden koolstof in de vegetatie op te slaan.

Het Amazonegebied wordt algemeen erkend als een belangrijk klimaat-tipping element (IPCC: Intergouvernementeel Panel over Klimaatverandering). Voortdurende ontbossing en klimaatverandering zouden het systeem voorbij een kritieke drempel kunnen duwen, waardoor het Amazonegebied verandert van een regenwoud rijk aan biodiversiteit naar een gedegradeerd ecosysteem dat lijkt op een savanne.

Een nieuwe studie, gepubliceerd in Communications Earth & Environment, onderzoekt de langetermijnprojecties van het Amazone-ecosysteem met behulp van geavanceerde modellen van het aardesysteem.

Onderzoekers hebben langetermijnveranderingen in het Amazone-regenwoud beoordeeld van het heden tot het jaar 2300, gebruikmakend van de geavanceerde modellen van het Coupled Model Intercomparison Project (CMIP5 en CMIP6), die de IPCC’s Vijfde en Zesde Beoordelingsrapporten hebben geïnformeerd.

Ze definieerden “doodgang” als een ernstige afname van de fotosynthetische activiteit tegen het einde van de 23e eeuw in vergelijking met de 19e eeuw in gebieden die oorspronkelijk zeer productief waren onder hoge-emissiescenario’s. De wetenschappers analyseerden vervolgens de klimatologische en ecologische omstandigheden waaronder dergelijke drastische verschuivingen zouden kunnen optreden.

De meeste onderzochte modellen voorspellen een doodgang van het Amazonegebied, hoewel de timing en de ruimtelijke omvang variëren tussen de modellen. De resultaten van de simulaties van aardesysteemmodellen suggereren dat de doodgang al kan beginnen in de 21e eeuw bij een breed scala aan niveaus van wereldwijde opwarming, te beginnen vanaf 1,5°C en getriggerd door extreme omstandigheden zoals grote stijgingen in de jaarlijkse oppervlaktetemperaturen, afname van neerslag en versterkt door landgebruikverandering van bos naar landbouwgrond.

Echter, huidige modellen van het aardesysteem kunnen de toekomstige risico’s onderschatten, omdat veel modellen belangrijke ecologische processen in tropische bossen, zoals branddynamiek en door droogte veroorzaakte boomsterfte, niet volledig weergeven.

De nieuwe studie onthult ook de belangrijkste mechanismen achter de doodgang van het Amazonegebied. Op de lange termijn verzwakt wereldwijde opwarming de Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC), een belangrijk systeem van oceaanstromingen, wat op zijn beurt de Intertropische Convergentiezone (een vitale tropische regenband) naar het zuiden verschuift.

Deze verschuiving resulteert in hetere en drogere omstandigheden in het noorden van het Amazonegebied. Bovendien verminderen stijgende kooldioxide-niveaus de evapotranspiratie, het proces waarbij bomen vocht in de lucht afgeven, waardoor het natuurlijke watersysteem van de Amazone wordt verzwakt en bijdraagt aan regionale verdroging.

Bovendien tonen langetermijnprojecties onder hoge-emissiescenario’s vaker voorkomende El Niño-achtige opwarmingspatronen, die de hitte en droogte in het bekken verergeren. Terwijl eerdere studies opwarmingspatronen, circulatieverschuivingen en ecosysteemimpacten hebben onderzocht, is deze studie de eerste die de doodgang van het Amazonegebied over meerdere projecties van aardesysteemmodellen aantoont en de onderliggende drijfveren verklaart.

Deze klimatologische veranderingen zetten een keten van ecologische verstoringen in gang. Hete en droge omstandigheden verminderen de efficiëntie van fotosynthese en verhogen de plantrespons, wat de koolstofbalans van het regenwoud in gevaar brengt. Afname van neerslag en bodemvocht beperkt de waterbeschikbaarheid en belemmert de nutriëntenvervoer, wat de gezondheid en regeneratie van bomen onder druk zet.

Als gevolg hiervan worden tropische bosecosystemen minder productief, kwetsbaarder voor verstoringen en overschrijden ze uiteindelijk een drempel waarboven ze geen dichte vegetatie meer kunnen ondersteunen. Gecombineerd met wijdverspreide veranderingen in landgebruik, vooral in het zuiden van het Amazonegebied, duwen deze verschuivingen de regio naar een grootschalige ecosysteeminstorting.

De bevindingen van de studie benadrukken de dringende behoefte om de uitstoot van broeikasgassen te beperken en de veerkracht van de Amazone te beschermen. Voortdurende opwarming, veranderingen in landgebruik en ecosysteemdegradatie kunnen het regenwoud binnenkort voorbij een tipping point duwen, met wereldwijde klimaatgevolgen.

Hoofdonderzoeker, Dr. Irina Melnikova, waarschuwt ook dat toekomstig onderzoek zich moet richten op het verbeteren van de representatie van ecologische processen in modellen om de risico’s beter te kunnen inschatten. Het beschermen van de Amazone vereist gecoördineerde internationale actie, waarbij klimaatmitigatie, duurzaam landbeheer en beschermingsstrategieën worden geïntegreerd.