Disturbances Increase Net Carbon Emissions in the Arctic-Boreal Zone - An Expert Assessment

Het Arctisch gebied en de uitgestrekte noordelijke bossen, gezamenlijk bekend als de Arctisch-Boreale Zone, bevatten een enorme hoeveelheid koolstof die opgeslagen ligt in bevroren grond en oude vegetatie. Deze regio fungeert als een gigantische vriezer, die organisch materiaal uit de rotting houdt en de opgeslagen koolstof niet laat vrijkomen in de atmosfeer. Al een lange tijd weten wetenschappers dat naarmate de planeet opwarmt, deze bevroren grond langzaam zal ontdooien, waarbij een deel van die koolstof vrijkomt. Echter, het verhaal is complexer dan een langzame, gestage smelt. Het landschap is ook onderhevig aan plotselinge, scherpe verstoringen — gebeurtenissen zoals bosbranden, insectenuitbraken, extreme stormen en menselijke constructie — die het ecosysteem in een enkel seizoen kunnen teisteren. Deze plotselinge gebeurtenissen worden verstoringen genoemd. Terwijl de langzame ontdooiing een achtergrondproces is, zijn deze verstoringen de scherpe pieken die in één klap enorme hoeveelheden koolstof kunnen vrijgeven. Begrijpen hoe deze plotselinge gebeurtenissen in de toekomst zullen veranderen is cruciaal, omdat als ze genoeg koolstof vrijgeven, ze de hele regio kunnen veranderen van een koolstofopslagunit naar een bron van emissies, waardoor de wereldwijde opwarming van de aarde wordt versneld op een manier die huidige klimaatmodellen niet volledig kunnen vatten.

Om te begrijpen wat er in de komende eeuw zou kunnen gebeuren, kwam een grote groep wetenschappers samen om hun collectieve kennis te gebruiken om verder te kijken dan de grenzen van de huidige computermodellen. Omdat directe metingen van deze plotselinge gebeurtenissen over het gehele bevroren noorden moeilijk te verzamelen zijn, en omdat de interacties tussen verschillende soorten verstoringen complex zijn, wendden de onderzoekers zich tot een deskundige beoordeling. Ze nodigden 180 specialisten uit op gebieden variërend van ecologie tot remote sensing om antwoord te geven op een reeks gedetailleerde vragen over vijf specifieke soorten verstoringen: door mensen veroorzaakte veranderingen zoals mijnbouw en houtkap, biologische gebeurtenissen zoals insectenzwermen, bosbranden, plotselinge bodeminzakkingen veroorzaakt door smeltend ijs, en extreme weersomstandigheden. De experts kregen de vraag hoe de frequentie, omvang en ernst van deze gebeurtenissen tegen het jaar 2100 en zelfs 2300 zouden veranderen, onder verschillende scenario's van wereldwijde opwarming. Ze werd ook gevraagd om te schatten hoeveel extra koolstof deze verstoringen in de atmosfeer zouden vrijgeven vergeleken met vandaag.

De consensus onder de experts was duidelijk en consistent: elk type verstoring zal naar verwachting frequenter voorkomen, een groter gebied beslaan en ernstiger worden naarmate het klimaat opwarmt. Deze toename is niet slechts een kortstondige ruk; de experts waren het erover eens dat deze veranderingen eeuwen zullen aanhouden, en doorgaan lang nadat de mensheid gestopt is met het toevoegen van nieuwe koolstof aan de atmosfeer door het verbranden van fossiele brandstoffen. Wanneer de onderzoekers de schattingen van alle experts combineerden, ontdekten zij dat deze verstoringen tegen het jaar 2100 de Arctisch-Boreale Zone jaarlijks een extra 154 tot 427 eenheden koolstof kunnen laten vrijkomen, afhankelijk van hoeveel de planeet opwarmt. In het meest extreme opwarmingsscenario, waarbij de wereldtemperaturen aanzienlijk stijgen, zouden de extra emissies de hogere kant van dat bereik kunnen bereiken. De meest significante bijdragers aan deze extra koolstofvrijgave werden geïdentificeerd als plotselinge bodeminzakkingen, waarbij smeltend ijs ervoor zorgt dat de grond inzakt en rot, en bosbranden, die door vegetatie en bodem branden. Biologische gebeurtenissen zoals insectenplagen en menselijke activiteiten dragen ook bij aan het totaal, zij het in mindere mate dan de fysieke instorting van de grond en vuur.

Wat deze bevindingen bijzonder urgent maakt, is dat deze emissies momenteel ontbreken in de wereldwijde berekeningen die worden gebruikt om klimaatdoelstellingen vast te stellen. De experts merkten op dat zelfs als de wereld erin slaagt om menselijke emissies terug te brengen naar nul, de koolstof die vrijkomt door deze natuurlijke en door de mens veroorzaakte verstoringen nog lange tijd in de atmosfeer zal blijven stromen. Dit betekent dat de huidige doelen om de wereldwijde opwarming te beperken moeilijker te bereiken kunnen zijn dan voorheen gedacht, omdat de planeet zelf koolstof zal blijven uitstoten als gevolg van deze verstoringen. De onderzoekers vonden ook dat de interacties tussen deze gebeurtenissen het probleem moeilijker voorspelbaar maken. Bijvoorbeeld, een bosbrand kan de beschermende laag van planten en bodem verwijderen, waardoor de grond warmer wordt en eerder tot inzakking kan leiden, wat op zijn beurt weer meer koolstof vrijgeeft. In gelijke zin kunnen extreme droogte bossen vatbaarder maken voor brand. Hoewel de experts er zeker van waren dat de algemene trend naar meer emissies gaat, gaven zij toe dat er nog steeds aanzienlijke hiaten in hun kennis bestaan. Zij beschikken nog niet over voldoende gegevens over precies waar deze gebeurtenissen zullen plaatsvinden of hoe snel het land zich zal herstellen, met name in afgelegen gebieden zoals Siberië.

Om deze voorspellingen te verbeteren, identificeerde de groep drie hoofdprioriteiten voor toekomstig onderzoek. Ten eerste hebben ze betere kaarten nodig die precies laten zien waar en hoe vaak deze verstoringen over het hele gebied voorkomen. Ten tweede moeten wetenschappers de koolstofflux meten tijdens en onmiddellijk na deze gebeurtenissen, aangezien de huidige gegevens voornamelijk afkomstig zijn van onverstoorde gebieden. Ten slotte moeten de computermodellen die de toekomstige klimaatvoorspellingen doen worden bijgewerkt om deze plotselinge, verstorende gebeurtenissen op te nemen in plaats van alleen langzame, geleidelijke veranderingen. Totdat deze hiaten zijn opgevuld, dient de deskundige beoordeling als een cruciale waarschuwing: het bevroren noorden wordt volatieler, en de koolstof die daar opgeslagen ligt loopt het risico te worden vrijgegeven op manieren die huidige klimaatplannen niet volledig rekening houden met. De regio warmt niet alleen langzaam op; de regio wordt steeds gevoeliger voor plotselinge, grootschalige veranderingen die het wereldwijde klimaatsysteem voor eeuwen kunnen veranderen.