14/02/2014
Nieuws over de toestand van de planeet is (meestal) negatief:
Kijken naar planeet Aarde: wordt de blauwe planeet bruiner of groener ?
• Klimaat • Water • Biodiversiteit
Gerard Govers
Dat is ook waar m.b.t. de kleur van de planeet
Ontbossing neemt hand over hand toe
http://blog.cifor.org/wp-content/uploads/2010/08/img_29691.jpg
Woestijnen rukken op….
Het lijkt er dus op dat de aarde langzaam bruiner wordt…
http://design.epfl.ch/organicites/2010b/wp-content/uploads/2010/11/UNEP-invading-dunes.jpg
1
14/02/2014
Je zou er hopeloos van worden…
United Nations Convention to Combat Desertification (UNCCD)
Dat is een idee dat veel internationale initiatieven stuurt
UNCCD Desertification, along with climate change and the loss of biodiversity, 7 were identified as the greatest challenges to sustainable development during the 1992 Rio Earth Summit. Established in 1994, UNCCD is the sole legally binding international agreement linking environment and development to sustainable land management. The Convention addresses specifically the arid, semi-arid and dry sub-humid areas, known as the drylands, where some of the most vulnerable ecosystems and peoples can be found. In the 10-Year Strategy of the UNCCD (2008-2018) that was adopted in 2007, Parties to the Convention further specified their goals: "to forge a global partnership to reverse and prevent desertification/land degradation and to mitigate the effects of drought in affected areas in order to support poverty reduction and environmental sustainability".
http://www.unccd.int/en/Pages/default.aspx
REDD: reducing emissions from deforestation and forest degradation
De gehanteerde cijfers zijn inderdaad alarmerend:
http://www.un-redd.org/
2
14/02/2014
Hoe belangrijk is ontbossing ?
Ontbossing
Wat is het percentage bossen dat gekapt is ?
Nog over ontbossing: nationalgeographic.com
Het lijkt erop dat we weten wat er moet gebeuren:
Dramatische cijfers genereren drastische voorstellen
Maar een wetenschapper moet sceptisch zijn • Richard Feynman (1985): “The first principle is that you must not fool yourself - and your are the easiest person to fool”
3
14/02/2014
Kanda ? From UNEP website on desertification:
Vandaag bekijken we ontbossing en verwoestijning in meer detail
• Wat zijn de data ? • Wat leren die ons, als we ze zo correct mogelijk interpreteren ? • Wat betekent dat voor mogelijke oplossingen ?
Is dat inderdaad zo ? En zo ja, waarom merken we daar dan zo weinig van ?
Ontbossing
In Europa zijn we er duizenden jaren geleden aan begonnen
Europa was grotendeels ontbost op het eind van de middeleeuwen www.nimbuseco.com
In de nieuwe wereld begon het later, maar ging het sneller
4
14/02/2014
Wat betekent dit in absolute oppervlakte?
Dat is dus niet zo eenvoudig: grote verschillen omwille van verschillen in methodologie en politieke agenda
Totale bosoppervlakte die is omgezet in akkerland: 7.5-8 miljoen km² (Williams, data van 1978)
Wat is een bos ?
http://www.casariobl anco.com/rainforest .html
http://oaksavannas.org/
http://www.biologyrefe rence.com/images/biol _02_img0179.jpg http://picsicio.us/image/38f9582b/
Meest recente data: Ramankutty et al., 2008
Grafisch is het duidelijker 20 18
Savanna/Gr assland
Area (Mkm2) Forest Cropland
Pasture
Cropland
Shrubland Pasture
Cropland
16
Other Land Pasture
Cropland
14
Pasture
12
North America
1,03
0,71
1,55
1,42
0,16
1,2
0
0
South America
0,37
1,51
0,45
2,26
0,25
0,43
0,01
0,12
Africa
0,54
1,11
1,64
4,99
0,44
2,12
0,05
0,98
Europe
0,99
0,55
0,12
0,04
0,17
0,06
0
0
10 8
Former Soviet Union
4
Pasture(Mkm²) Cropland (Mkm²) Not converted (Mkm²)
2
0,75
0,39
1,24
2,02
0,09
0,83
0,02
0,19 0,84
Asia
3,33
0,87
0,63
1,84
0,66
0,79
0,09
Pacific developed
0,11
0,07
0,13
1,16
0,17
1,62
0
0
7,12
5,21
5,76
13,73
1,94
7,05
0,17
2,13
Totals
6
Cropland
14,99
Pasture
28,12
0
5
14/02/2014
Vooral gematigd en tropisch bladverliezend loofbos hebben zwaar geleden
Samengevat (in miljoen km²):
100
80
Natural
60
Total forest
55,37
40
Cropland (%)
7,13
5,19
Remaining
12.32
43,05
from forest from other
Pasture( %) 20
Total Transformed Transormed to Arable to Pasture transformed
Total arable
15
7,13
7,87
28,11
5,19
22,92
Not converted (%)
Total pasture 0
• Ongeveer 22 % van het globale bos is gekapt • 60% hiervan is nu akkerland, 40% graasland • De oppervlakte grasland die door de mens in gebruik is genomen is belangrijker dan de oppervlakte bos Ramankutty et al., 2008
Maar tropische ontbossing kan wel degelijk erg snel gaan
En lokaal kunnen de effecten dramatisch zijn: Rondonia, W-Brazil
Sommige landen verliezen, in bepaalde periodes, tot 4 % van hun bos per jaar
Rondonia, 2013
Maar is het overal zo ?
6
14/02/2014
Drôme, Frankrijk
Drôme - Poyols
Drôme - Poyols
Voor heel Frankrijk : verdubbeling van het bosareaal tussen 1850 en 2000
Bostransitie
7
14/02/2014
Hoe komt dat ?
Veranderingen: mogelijk gemaakt door economische veranderingen, gefaciliteerd door beleid
• Import landbouwproductie (export van het probleem ? )
• Vermindering houtgebruik voor verwarming en industrie
• Intensificatie van de landbouw: Marktgeoriënteerde productie in de meest geschikte gebiden, marginale gebieden worden verlaten • Politiek beleid (bescherming berggebieden) o
Dit is een algemene trend in Westerse landen
Wat brengt de toekomst ? • Hypothese: o
Pad dat Westerse landen hebben gevolgd zal ook gevolgd worden door Ontwikkelingslanden. • Fase van snelle ontbossing • Stabilisatie • (Gedeeltelijke) herbebossing.
Klein Goldewijk & Ramankutty, 2003
Vietnam (Meyfroidt and Lambin, 2008)
Bostransitie
8
14/02/2014
De bostransitie verspreidt zich over de wereld
Philippines (!)
Meyfroidt and Lambin, 2011
Wat betekent dit voor de lange termijn ?
We zijn dus bij een omslagpunt aangekomen…de bostransitie
http://www.fao.org/docrep/013/i1757e/i1757e.pdf
Globaal neemt ontbossingssnelheid (licht) af: nu nog ca. 50000 km² per jaar i.p.v. 75000 km² per jaar
En ontbossingssnelheid zal wellicht verder afnemen
global forest cover vs. time 41800000 41600000 41400000 41200000 41000000 global forest cover vs. time 40800000 40600000 40400000 40200000 1985
1990
1995
2000
2005
2010
2015
9
14/02/2014
En de Amazone ?
Wat zijn nu de voornaamste conclusies ? • Ontbossing neemt (snel) af. Mijn gok: geen netto-
Annual forest loss (km²) 35.000
ontbossing meer na 2030, behalve in Afrika
30.000
• Redenen voor de bostransitie zijn gekend en het is
25.000 20.000 15.000
Total forest loss since 1970 (km²)
10.000 5.000 0 1985
1990
1995
2000
2005
2010
2015
800.000 700.000 600.000 500.000 400.000 300.000 200.000 100.000 0 1970
1980
1990
2000
2010
2020
Maar vooral • Je kan de toekomst niet voorspellen door het verleden
belangrijk om daar rekening mee te houden: o Stoppen van ontbossing is direct en onherroepelijk verbonden met intensievere landbouw. We kunnen ons niet permitteren de landbouw globaal te de-intensiveren en hopen dat we ontbossing kunnen stoppen o Hout als brandstof kan wel degelijk, maar hout zal nooit nog een centrale rol kunnen spelen in onze energievoorziening o Bewustwording en regelgeving zijn ook cruciaal
Niet vergeten: boskwaliteit is ook belangrijk
lineair te extrapoleren: o ‘Als we zo doorgaan’ scenario’s kunnen als bewustmaking dienen, maar zijn noodzakelijkerwijze fout. o Een meer systeemgericht benadering levert diepere inzichten op die toelaten om problemen beter aan te pakken.
http://www.fao.org/docrep/013/i1757e/i1757e.pdf
En hoe zit dat dan met verwoestijning
Controverse in de literatuur
10
14/02/2014
Meten is moeilijk • Hoe definieer je verwoestijning ? • Als verwoestijning optreedt zal het fenomeen sterk variëren in ruimte en tijd
• Kortom: directe meting is bijna onmogelijk
Voornaamste platformen: NOA-AVHRR, MODIS en SPOT-Vegetation. • Satellieten meten reflectantie in bepaalde golflengtevensters • Uitgaande van de evolutie van de reflectantiewaarden kan, na correctie, de hoeveelheid vegetatie bepaald worden
NOAA
Oplossing: remote sensing of teledetectie • Herhaalde metingen mogelijk • Hele aarde kan bedekt worden • De satelliet kijkt op een andere, in principe, meer objectieve manier
Het werkpaard: NDVI • Normalized Differenced Vegetation index • Idee: planten absorberen rode golflengte (daarom zijn ze groen) en kaatsen infraroodstraling terug
SPOT
Normalisatie leidt tot waarden tussen 0 en 1 en elimineert deel van sensorproblemen
GIMMS (Global Inventory Monitoring and Modelling Studies ): gebaseerd op AVHRR van NOAA AVHRR instrument
Start data
End Date
NOAA-7
1 juli 1981
8 februari 1985
NOAA-9
11 februari 1985
7 november 1988
NOAA-11
11 november 1988
19 september 1994
NOAA-9
20 september 1994
18 januari 1995
NOAA-14
19 januari 1995
31 oktober 2000
NOAA-16
1 november 2000
31 december 2003
NOAA-17
17 januari 2004
December 2006
Verschillende sensoren, met in principe identieke specificaties: resolutie van 8*8 km
11
14/02/2014
Problemen
Maar anderzijds
• • • • •
• Zeer frequente coverage van het aardoppervlak (meerdere
navigatieonzekerheid, sensordegradatie en –calibratie, atmosferische vervuiling orbitale drift gelimiteerde spectrale bemonstering
SPOT Vegetation
malen per dag)
• In principe zonnesynchroon: kruisen evenaar altijd op zelfde lokale tijdsstip (dus invloed van verschillen in zonnestand worden beperkt)
Daar kan je globale NDVI kaarten mee maken
• Resolutie 1*1 km • Verschillende producten worden gegenereerd (radiance at top of atmosphere, at top of vegetation, 10 day synthesis)
En videookes !
Wat leren we daar nu van ? • Gedetailleerde statistische analyses o
Proberen detecteren van trends na correctie voor alle mogelijke fouten (moeilijk !)
12
14/02/2014
Moeilijk !
Hellden et al., 2008: study period 1981-2003
In veel gevallen significante vergroening
Dus… • Aride gebieden lijken groener te worden, niet bruiner… • Reden: klimaat of menselijk ingrijpen (‘the great green wall’) ?
• Nog moeilijker om dat uit elkaar te halen
Wat gebeurt er in de Sahel ?
M. Sc. Thesis Bert Wuyts (KU Leuven) • Ontwikkel een gekoppeld vegetatie-klimaatsmodel dat ook CO2 effect meeneemt (zie later)
• Ga na of het model inderdaad correct is (kan je geobserveerde patronen simuleren ?)
• Kan je geobserveerde tendensen simuleren o
o
Zo ja: het is het meest waarschijnlijk dat de tendensen te wijten zijn aan natuurlijke klimaatsvariaties Zo nee: ook de mens speelt een rol
13
14/02/2014
Trends Ruimtelijk patroon
neerslag
vegetatie
model
Een gekoppeld vegetatie-klimaatsmodel simuleert de vegetatie goed We zien positieve trends in neerslag (top), vegetatie (NDVI) en het model (LAI) lijkt het niet slecht te doen
De trend is vrijwel geheel te verklaren door evolutie van neerslag (en CO2): geen significante trends als het neerslageffect verwijderd wordt
Een ander beeld….
NDVIobs
neerslag
LAImod
Conclusie • Alles wijst op een vergroening van de Sahel o
Oorzaken • Klimaatsschommelingen (Sahel heeft altijd droogteperiodes gekend): het is nu natter. • Klimaatsverandering ? Dat zou kunnen: een aantal modellen voorspellen dat Sahel in een warmer klimaat inderdaad meer neerslag zal krijgen.
En op wereldschaal ? • Er is géén algemene, planetaire trend tot verwoestijning
• Als er iets gebeurt, is het dat de meeste gebieden groener worden: • Het lokaal effect van menselijke activiteiten (overbegrazing….) is érg beperkt
14
14/02/2014
Waarom wordt de planeet groener ? • We zien een globale vergroening • Neerslag neemt toe in bepaalde gebieden, maar globale toename is beperkt • Wat is dan wel belangrijk ? o Temperatuur o CO2 bemesting
Hoe werkt CO2 bemesting ? • Planten voorzien in hun energie via fotosynthese: ze nemen CO2 op uit de atmosfeer en zetten die, met behulp van de energie uit zonlicht om in glucose: : 6 CO2 + 6 H2O + Energy ---> C6H12O6 + 6 O2
• Om CO2 uit de atmosfeer om te zetten moet de plant haar huidmondjes opzetten waardoor er water verdampt.
• Als er meer CO2 in de atmosfeer aanwezig is kan de plant meer CO2 opnemen voor dezelfde hoeveelheid water en dus sterker groeien
Samengevat:
FACE (Free-Air Carbon Dioxide Enrichment) experiment
Een plant kan, met dezelfde hoeveelheid water, sterker groeien als de CO2 concentratie in de atmosfeer groter is omdat het beschikbare water efficiënter kan gebruikt worden
CO2
water CO2
water
a
FACE experiment
b
Effect on plant growth is dependent on species and on CO2 level due to the complexity of plant life
15
14/02/2014
Belangrijk: CO2 effect geldt ook voor landbouwgewassen !
Samengevat
De tuinbouwsector weet dit allang
Gevolg: productiviteit van planten neemt (sterk) toe
• Verhoging van CO2 leidt tot hogere plantenproductiviteit o o o
o
Plant kan benodigde CO2 makkelijker uit lucht opnemen Daardoor moeten stomata minder lang openstaan Daardoor kan de plant groter worden met zelfde hoeveelheid water Dit geldt zolang een andere factor limiterend wordt (stikstofdepositie helpt dus ook)
Nemani et al., 2003
Waardoor het land koolstof opneemt (Le Quéré et al., 2009)
Dankzij CO2 bemesting neemt het land (of beter: de plantengroei op het land) 3-4 Gt koolstof per jaar op !
16
14/02/2014
Hoe belangrijk is die CO2 opname ?
Kan dat blijven duren ?
• Ongeveer 1/3 van de CO2 die we uitstoten komt zo weer
• Nee, op een bepaald ogenblik gaan andere factoren
in planten terecht • 3 Pg/jaar is equivalent met ca. 500 kilogram koolstof per aardbewoner per jaar : dat komt overeen met minstens 1000 kg hout (!)
• Er is dus een risico dat de ‘land sink’ in de toekomst
plantengroei limiteren afneemt met als gevolg dat de toename van het het CO2 gehalte in de atmosfeer zal versnellen
Conclusies • Kijken naar de planeet is nuttig ! • Het beeld m.b.t. ontbossing en woestijnvorming is complexer dan het op het eerste zicht lijkt: o Stellen dat er een algemene ontbossing van de planeet plaatsvindt is te eenvoudig en ontbossing zal wellicht verder afnemen in de toekomst o Er is géén algemene tendens tot verwoestijning: integendeel de planet wordt groener
Conclusies
Conclusies • Redenen: complexe interactie van factoren: o
o
o
Vernatting is wellicht ten dele het gevolg van opwarming en dus menselijk geïnduceerd (maar pas op voor variatie over langere tijdsschalen=natuurlijke variatie) CO2 bemesting is zeer belangrijke factor op globale schaal Maatschappelijke factoren kunnen bosareaal/verwoestijning zowel negatief als positief beïnvloeden
En de toekomst ?
• Gemeenplaatsen m.b.t. de impact van de mens op het
• Het tropisch woud zal niét volledig gekapt worden: het ziet
systeem aarde zijn soms niet alleen te eenvoudig maar gewoonweg fout • Om de impact van de mens te begrijpen moeten we de interactie tussen mens en aarde als een een systeem bekijken en afstappen van eenvoudige, linearie extrapolaties van simplistische oorzaak-gevolg verbanden: o Ons handelen verstoort het systeem o Het systeem reageert o Dat heeft weer een invloed op ons handelen o Etc…
er, alles bij elkaar niet te slecht uit voor de bossen als we er tenminste dat de factoren die tot de bostransitie hebben geleid kunnen blijven spelen. Dat vereist o.a. een intensieve landbouw. • Desertificatie is niet de globale bedreiging van eerste orde die het soms lijkt: landdegradatie is wel een lokaal probleem !
17
14/02/2014
En de toekomst ? • We kunnen voor een gedeelte kapitaliseren op de veranderingen die de mens zelf heeft veroorzaakt om negatieve effecten van CO2-uitstoot te milderen: o Optimaliseer het vermogen van natuurlijke plantengroei en landbouwgewassen om C te stockeren en weet dat duurzaam houtgebruik een deel van de oplossing is. o Stimuleer maatschappelijke ontwikkelingen die forest transition bespoedigen
Maar dit kan maar een deel van onze problemen oplossen: • CO2 uitstoot zou best zo snel mogelijk tot (bijna) nul herleid worden o CO2-bemesting heeft haar limieten o Temperatuursstijging en (wellicht vooral) de verzuring van de oceanen kunnen anders rampzalige gevolgen hebben
Op globale schaal:
Dankuwel ! Schatting voor 1990-2000: ca. 5-10.104 km² yr-1 Totale tropische bosoppervlakte: ca. 14 106km² Ontbossingssnelheid : 0.35-0.70 %/year
Herbebossing is vooral belangrijk waar er wegen zijn !
RudelChiguaza et al., 2002, Ecuadorian Amazon (Rudel et al.), 2002
Rudel et al., 2002
18
14/02/2014
Hoe doen we dat
Hoe doen we dat
NDVI
1990-2000 1980-1990
neerslag
Principe: eerst nagaan hoeveel van de variatie verklaard wordt door klimaat
Dan kijken of de overblijvende variatie (residu’s) een trend toont in de tijd
Soms wel, en soms niet…. Zhou et al., 2009)
Wat verklaart die positieve trend in Shaanxi
Landscape in the surroundings of Shaanxi
• Let us have a look: Google Earth
19
14/02/2014
Another one…
What is happening in Shaanxi ? • We see a positive trend in NDVI • Main reason: ‘grain for green’ reforestation
If we bring different model results together:
Neerslag:
Globaal zal de neerslag in de volgende eeuw toenemen (enkele procenten): voornaamste directe reden is dat een warmere atmosfeer meer water kan bevatten
Stippling: model mean deviation exceeds standard deviation of all model simulations
20
