Losses outlast gains in Northern Hemisphere tree growth under climate change

Bossen zijn de longen van de aarde; ze absorberen koolstofdioxide en slaan het op in hout, een proces dat helpt de temperatuur van de planeet te reguleren. Maar bomen zijn geen statische machines; het zijn levende wezens die sneller of langzamer groeien afhankelijk van het weer om hen heen. Wanneer de lucht warm en vochtig is, groeien veel bomen goed. Wanneer het te warm of te droog is, worstelen ze. Wetenschappers weten al lang dat klimaatverandering deze omstandigheden verandert, maar de grote vraag is geweest of de bossen van de wereld uiteindelijk meer of minder zullen groeien naarmate de eeuw vordert. Het antwoord is frustrerend gemengd geweest. In sommige koude gebieden lijkt warmer weer bomen sneller te laten groeien, terwijl in hete, droge gebieden diezelfde opwarming de groei lijkt te verstikken. Omdat deze lokale effecten in verschillende richtingen trekken, is het moeilijk geweest om de algemene trend voor het hele noordelijk halfrond te zien.

Een nieuwe studie door onderzoekers van de Hebreeuwse Universiteit van Jeruzalem en het Zwitserse Federale Instituut voor Bosbouw, Sneeuw en Landschap snijdt door deze verwarring heen door naar het grote plaatje te kijken over duizenden bossen. Ze verzamelden een enorme collectie boomringgegevens van 4.110 verschillende locaties in het noordelijk halfrond, die meer dan 12 miljoen individuele metingen van boomgroei vertegenwoordigen die teruggaan tot 1902. In plaats van ervan uit te gaan dat bomen op een eenvoudige, rechte manier op het klimaat reageren, gebruikten de onderzoekers een computermodel om de complexe, kromme relaties tussen klimaat en groei direct uit de data te leren. Vervolgens voedden ze dit model met toekomstige klimaatprojecties om te zien hoe bossen zouden reageren naarmate de wereld blijft opwarmen. Het resultaat is een duidelijke, zij het sombere, richting: over het gehele noordelijk halfrond wordt de boomgroei naar verwachting als geheel afnemen. Belangrijker nog, de studie onthult een scherpe asymmetrie in hoe deze veranderingen in de loop van de tijd verlopen. Zodra een bos te lijden heeft onder verliezen door klimaatstress, hebben die verliezen de neiging om te blijven bestaan. Winsten zijn echter vluchtig.

De onderzoekers ontdekten dat hoewel sommige gebieden tijdelijke groeispurtjes kunnen zien, deze verbeteringen zelden standhouden. In tegen hetzij dat wanneer de groei begint af te nemen, deze bijna nooit meer herstelt. Tegen het einde van de eeuw, onder een gematigd klimaatscenario, vertoonden 90 procent van de locaties die een significante daling in groei hadden ervaren, nog steeds die daling. Ondertussen slaagde slechts ongeveer 56 procent van de locaties die een tijdelijke toename in groei hadden gezien, erin om die winsten vast te houden. Dit patroon hield stand in elke goed bemonsterde regio, van de Middellandse Zee tot Noord-Europa, en de kloof tussen permanente verliezen en vervagende winsten werd nog groter onder een scenario met hoge emissies. De studie suggereert dat bossen niet simpelweg heen en weer schommelen tussen goede en slechte jaren; ze worden gestaag naar beneden getrokken.

De drijvende kracht achter deze achteruitgang is een combinatie van stijgende temperaturen en de toenemende dorst van de atmosfeer. Naarmate de lucht warmer wordt, houdt deze meer vocht vast, wat een hogere "vapor pressure deficit" (dampdruktekort) creëert, een maatstaf voor hoeveel water de lucht probeert te onttrekken aan de bodem en de bomen. Deze stijgende vraag naar water weegt vaak zwaarder dan de voordelen van toegenomen neerslag. In veel regio's is de negatieve impact van dit uitdrogingseffect zo sterk dat het de positieve effecten van natter weer tenietdoet. De onderzoekers analyseerden de oorzaken van groeiveranderingen en ontdekten dat in het overgrote deel van de rastercellen binnen het netwerk het gecombineerde effect van opwarming en atmosferische waterbehoefte negatief was. Zelfs in plaatsen waar de neerslag toenam, onderdrukte de hitte en droogte van de lucht de groei vaak meer dan het extra water kon helpen.

De studie legt ook uit waarom dezelfde klimaatveranderingen zulke verschillende resultaten kunnen hebben in verschillende plaatsen. Het komt erop neer waar een specifiek bos begint op de curve van zijn groeipotentieel. In sommige koude regio's kan een beetje opwarming een boom in een betere groeizone duwen, maar als de opwarming doorgaat, passeert de boom uiteindelijk een piek en begint de groei af te nemen naarmate de hitte te intens en de lucht te droog wordt. In andere regio's zitten bomen al nabij hun limiet, waardoor elke extra opwarming hen direct in een staat van achteruitgang brengt. De onderzoekers visualiseerden deze relaties als een landschap van heuvels en valleien. De toekomst van een bos hangt af van de richting en afstand die het door het klimaat over dit landschap wordt geduwd. Voor veel bomen leidt het pad over de top en naar de andere kant, waar de groei vertraagt. Voor anderen leidt het pad rechtstreeks een vallei van achteruitgang in.

Cruciaal is dat de studie benadrukt dat deze verliezen niet slechts tijdelijke tegenslagen zijn. De analyse van hoe bossen overgingen van hun basisgroei naar toekomstige toestanden toonde aan dat zodra een bos een staat van significante achteruitgang betreedt, het bijna nooit terugkeert naar zijn vorige staat. In tegenstelling hiertoe zagen bossen die een periode van versnelde groei hadden ervaren, die winsten vaak weer vervagen naarmate het klimaat verder verschuift. Dit suggereert dat de tijdelijke voordelen van een opwarmend klimaat fragiel zijn, terwijl de schade veroorzaakt door hitte en droogte duurzaam is. De onderzoekers merkten op dat hun model zich richtte op de radiale groei van bomen, wat een belangrijke indicator is voor hoeveel hout een boom elk jaar toevoegt, maar dat het geen andere factoren zoals CO2-bemesting of insectenuitbraken simuleerde. Ondanks deze beperkingen biedt de datagedreven aanpak, die direct van miljoenen boomringobservaties heeft geleerd, een robuust beeld van de waarschijnlijke koers.

De bevindingen dagen het idee uit dat bossen gemakkelijk kunnen adapteren of herstellen van klimaatstress. In plaats daarvan wijst het bewijs op een toekomst waarin de negatieve effecten van een opwarmende wereld zich ophopen. De studie concludeert dat de groei van bomen in het noordelijk halfrond gestaag naar beneden wordt getrokken, met verliezen die de winsten overtreffen. Deze asymmetrie betekent dat zelfs als sommige regio's korte termijn verbeteringen zien, de algemene trend er een is van reductie. Naarmate de eeuw vordert, verschuift de balans verder, waarbij de negatieve effecten van opwarming en atmosferische vraag de dominante kracht worden in het grootste deel van het netwerk. Het onderzoek biedt een duidelijke waarschuwing: de bossen die millennia lang ons klimaat hebben gereguleerd, worden steeds kwetsbaarder, en de schade die ze oplopen is waarschijnlijk permanent.