Onderzoek toont snelle terugkeer van water van de grond naar de atmosfeer via planten

Snelle Terugkeer van Water van de Grond naar de Atmosfeer via Planten

Een nieuwe studie, geleid door wetenschappers van het Schmid College of Science and Technology aan Chapman University, biedt de eerste uitgebreide wereldwijde schattingen van de hoeveelheid water die in de planten van de aarde is opgeslagen en de tijd die nodig is voor dat water om door de planten te stromen. Deze informatie is een ontbrekend stuk van de puzzel in het begrijpen van de wereldwijde watercyclus en hoe deze cyclus wordt beïnvloed door veranderingen in landgebruik en klimaat.

De studie, gepubliceerd op 9 januari in het tijdschrift Nature Water, toont aan dat de vegetatie op aarde ongeveer 786 km³ water opslaat, wat slechts ongeveer 0,002% van de totale hoeveelheid zoetwater op aarde is. De studie vindt ook dat de tijd die nodig is voor water om door planten te stromen (ook wel transit- of omlooptijd genoemd) en terug te keren naar de atmosfeer, een van de snelste is in de wereldwijde watercyclus. Deze tijd varieert van slechts vijf dagen in akkers tot 18 dagen in naaldwouden.

De transit van water door planten is bijzonder snel in akkers, graslanden en savannes. De resultaten benadrukken de dynamische rol van vegetatie in de watercyclus. Ter vergelijking: het globale jaarlijkse gemiddelde voor water om door planten te stromen van binnenkomst tot uitgang bedraagt 8,1 dagen, terwijl water in meren naar schatting 17 jaar nodig heeft en water in gletsjers zelfs 1.600 jaar.

“We weten al lange tijd dat het merendeel van het water dat van de grond naar de atmosfeer terugkeert dit doet via planten, maar tot nu toe wisten we niet echt hoe lang het duurde voordat dat water door de planten stroomde,” zegt de hoofdauteur van de studie, Dr. Andrew Felton. Hij voerde het onderzoek uit als onderdeel van een fellowship van het Amerikaanse ministerie van Landbouw terwijl hij aan Chapman University werkte en is nu professor aan Montana State University.

“Onze resultaten tonen aan dat de transit van water door planten plaatsvindt in een tijdsbestek van dagen, in plaats van maanden, jaren of eeuwen, zoals dat in andere delen van de watercyclus het geval is.”

Het onderzoeksteam merkt op dat door schattingen van de transit van water door planten te combineren met de transit van water door de atmosfeer (ongeveer 8–10 dagen) en de transit tijd van water door de bodem voordat het door planten wordt opgenomen (ongeveer 60 tot 90 dagen), ze kunnen beginnen met het schatten van de totale tijd die nodig is voor een druppel water om door de terrestrische watercyclus te bewegen.

“Planten zijn het vergeten deel van de wereldwijde watercyclus,” zegt Felton. “In veel gevallen worden planten zelfs niet afgebeeld op diagrammen van de watercyclus, wat ironisch is, omdat we al weten dat ze deze cruciale rol spelen in het terugbrengen van water van de grond naar de atmosfeer.”

Om de schattingen te genereren, berekende het onderzoeksteam eerst de hoeveelheid water die in planten is opgeslagen met behulp van gegevens van de NASA Soil Moisture Active Passive Mission (SMAP), die hoge-resolutie schattingen van het water in de bodem biedt. De SMAP-missie beschouwde oorspronkelijk planten als een verstoring van de bodemvochtmetingen en corrigeerde voor hun aanwezigheid.

De onderzoekers van Chapman ontdekten dat die correcties eigenlijk waardevolle informatie bevatten voor het begrijpen van de watercyclus. Het team combineerde schattingen van de wateropslag in planten met geavanceerde schattingen van de snelheid waarmee water uit planten verdwijnt om de transit tijd van water door vegetatie te bepalen. Het resultaat was vijf jaar aan maandelijkse schattingen van wateropslag en transit tijd met een ruimtelijke resolutie van 9 km².

Het onderzoeksteam ontdekte ook dat de transit tijd van water door vegetatie aanzienlijk varieerde tussen verschillende landbedekkingen, klimaten en seizoenen. De transit tijd van water door akkers was significant en consistent de snelste, met water dat in minder dan een dag door planten stroomde tijdens het hoogtepunt van het groeiseizoen.

“Een belangrijke observatie is dat akkers over de hele wereld de neiging hebben om zeer vergelijkbare en zeer snelle transit tijden te hebben,” zegt Dr. Gregory Goldsmith, senior auteur en universitair hoofddocent Biologische Wetenschappen aan Chapman University. “Dit geeft aan dat veranderingen in landgebruik de wereldwijde watercyclus mogelijk homogeniseren en bijdragen aan de intensivering ervan door water sneller terug naar de atmosfeer te recyclen, waar het kan leiden tot zware regenval.”

“De resultaten suggereren dat de transit tijd van water door planten waarschijnlijk zeer gevoelig is voor gebeurtenissen zoals ontbossing, droogte en bosbranden, die fundamenteel de tijd zullen veranderen die nodig is voor water om door de watercyclus te stromen,” aldus Felton.