De koolstofcyclus

Dr. Wouter Peters
Universitair Docent Meteorology and Air Quality group
Wageningen University

Ter inleiding mijn profiel: ik ben onderzoeker in de meteorologie en atmosferische samenstelling, specifiek gericht op de recente broeikasgas huishouding van de aarde. Mijn onderzoek richt zich op de koolstofcyclus en de toename van CO2 concentraties in de atmosfeer.

1. Wat is de belangrijkste wetenschappelijke ontwikkeling in uw vakgebied?

De belangrijkste recente ontwikkeling in mijn vakgebied is de toename van meetgegevens over koolstofuitwisseling uit de tropen. Dankzij technologische ontwikkelingen die meetapparatuur goedkoper en robuuster hebben gemaakt, en dankzij een aantal wetenschappelijke pioniers die de uitdaging zijn aangegaan om onder erg moeilijke omstandigheden te werken, hebben wij in de afgelopen vijf jaar nieuwe inzichten verworven. Zo weten we nu dat in dit gigantische koolstofreservoir, met zeer dynamische omstandigheden, waarschijnlijk veel meer CO2 opname plaatsvindt dan eerder geschat. En dat de vegetatie in de tropen heftiger dan gedacht reageert op droogtes en andere verstoringen. Verschillende lijnen van onderzoek suggereren bovendien dat de respons van tropische vegetatie op snelle veranderingen in de atmosfeer niet lineair is, maar voorbij bepaalde grenzen ineens met sprongen kan verlopen. De nieuwe inzichten in de tropische koolstofhuishouding hebben ook gevolgen voor onze eigen breedtegraden: de “missing carbon sink” waar onderzoekers sinds begin jaren negentig naar zochten kan nu bijna geheel toegeschreven worden aan de bossen in het noordelijk halfrond en de tropen tezamen. Mede dankzij de nieuwe metingen uit de tropen ontstaat er daardoor voor het eerst een consensus tussen wat we kunnen afleiden uit atmosferische gegevens, en uit statistische gegevens over de koolstofcyclus. Dit is een goede basis voor nog verdergaande duiding van de koolstof balans van onze aarde.

2. Op welke wetenschappelijke doorbraak hoopt u?

Een belangrijke wetenschappelijke doorbraak zou zijn als we het goed geobserveerde gedrag van vegetatie (ontkieming, groei, sterfte, bloei, vertakking, bladverlies, etc) konden verklaren uit de combinatie van erfelijke eigenschappen van een plant of boom, en de omgeving waarin deze groeit. Onze huidige beschrijving van deze interacties is op veel punten slechts een statistische beschrijving van een gemeten effect in een bos of gewas, en haar correlatie met een tegelijk gemeten externe factor. Omdat deze beschrijvingen van een bos of gewas maar weinig biologische of natuurwetenschappelijke kennis omvat is ze beperkt bruikbaar buiten de omstandigheden waarin ze geobserveerd en dus getoetst is. Dit maakt de uitkomsten van dit soort vegetatiemodellen onder klimaatomstandigheden uit het verleden, of de toekomst, zeer onzeker. De toepassing van deze modellen over grote variaties in plantensoort, klimaat omstandigheden, en externe factoren is niet gepast en hoog nodig aan verfijning toe. Een ontluikende, en hopelijk intensiverende, samenwerking tussen biologen, ecologen, genetici, en aardwetenschappers kan deze doorbraak misschien bereiken in de komende 20 jaar

3. Wat is de waarde van uw vakgebied voor de samenleving?

Mijn vakgebied geeft de samenleving inzicht in het functioneren van de koolstof cyclus. Hoewel CO2 in de atmosfeer meestal alle aandacht trekt vanwege haar rol als broeikasgas, is er nog een zwaar onderbelicht aspect van de koolstofcyclus die van belang is voor onze samenleving. Dit is dat de CO2 die we momenteel vrijmaken uit fossiele reservoirs door verbranding onherroepelijk terecht komt in de oceanen en kustzeëen, waar het bovendien nog heel lang in verblijft voordat het naar de diepzee verdwijnt. In die lange tijd maakt opgelost CO2 het water zuurder met (uit het klimaatverleden wel bekende) desastreuze gevolgen voor schelpdieren en ander marien leven. Het proces van CO2-opname in water en bijbehorende verzuring is natuurwetenschappelijk net zo goed begrepen als de absorptie van straling door CO2-moleculen in de atmosfeer, en dus net zo onomstreden. Maar de gevolgen voor de samenleving van beide natuurkundige wetmatigheden zijn lang niet goed genoeg bekend, en het is dus van groot belang dat we zo snel mogelijk en zo goed mogelijk weten waar we voor staan met betrekking tot de koolstofcyclus: wat zijn onze opties om CO2 emissies terug te dringen? Waar gaan onze huidige emissies heen? In welk tempo zullen veranderingen in leefomstandigheden door atmosferisch CO2, en verzuring in de oceanen zich ontwikkelen? Zijn er nog verrassingen in het systeem die de situatie minder erg (of juist erger) kunnen maken? Het antwoord op elk van deze vragen mondt uit in een keuze voor de maatschappij en elk van deze keuzes (of gebrek aan keuze) heeft gevolgen, en een prijskaartje. Het maken van de juiste keuzes, met het beoogde gevolg, en de verwachte rekening hangt af van mijn fundamentele onderzoek naar de koolstofcyclus.


Andere bijdragen in Aardwetenschappen, De aarde, Klimaat