Atmosfeer onttrekt water aan gewas en bodem, betere klimaatmodellen nodig voor voedselproductie

De onderzochte jaarringgegevens gaan terug tot het jaar 1600. Sinds het begin van de 21e eeuw is de lucht in grote delen van Europa droger geworden dan in enige andere periode daarvoor. En deze trend zet door. Dat zegt Kerstin Treydte, hoofdauteur van de studie die werd gepubliceerd in Nature Geoscience. Ze is onderzoeker bij het Zwitserse Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL). Ze toont zich bezorgt vanwege de droogte op verschillende plekken in Europa.

VPD: een maat voor de dorst van lucht
De luchtvochtigheid wordt onder meer gemeten in VPD, het dampdrukdeficit (in het Engels: vapor pressure deficit, VPD). In tegenstelling tot relatieve luchtvochtigheid drukt VPD uit het verschil tussen de werkelijke en de maximaal mogelijke waterinhoud van de lucht. Als lucht te droog wordt, trekt de atmosfeer vocht aan. Als de omgevingslucht droger wordt, is VPD een relevante maat om de "dorst" van de lucht vast te stellen.

Lucht met een hoge VPD onttrekt meer water uit de grond en planten

Lucht met een hoge VPD onttrekt meer water uit de grond en planten, beperkt de groei en kan zelfs leiden tot het afsterven van bomen. Droge vegetatie en bodems vergroten bovendien het risico op bosbranden.

Uit onderzoek was al bekend dat de VPD stijgt in een opwarmend klimaat. Nog onbekend was hoe dorstige lucht verdeeld was over regio's en hoe de VPD er langjarig uitzag in de pre-industriële tijd.

Inzicht via isotopen
Treydte en een team van 67 onderzoekers reconstrueerden voor het eerst grootschalige VPD-veranderingen in Europa over 400 jaar. Ze gebruikten gegevens van zuurstofisotopen in jaarringen van bomen uit heel Europa. Isotopen zijn varianten van een atoom die verschillen in gewicht en worden opgenomen via water. De verhouding van deze isotopen in jaarringen varieert jaarlijks en wordt grotendeels bepaald door VPD. Daarom geven isotopen inzicht in de luchtvochtigheid van het verleden.

Aanvullende modelberekeningen ondersteunen de bevindingen uit de jaarringgegevens. Ook uit deze modellen valt te concluderen dat de droogte van de lucht in de 21e eeuw aanmerkelijk hoger is dan in het pre-industriële tijd.

Treydte wijst erop dat de voedselvoorziening mede afhangt van de VPD. Hoe meer die stijgt, hoe groter de waterbehoefte van gewassen wordt

De onderzoekers denken dat de huidige hoge VPD-waarden zonder broeikasgasemissies niet bereikt hadden kunnen worden.

Hoger VPD in warme regio's
De combinatie van jaarringgegevens, modelberekeningen en directe metingen laat regionale verschillen zien. In Noord-Europa is de VPD minder hoger dan in de pre-industriële tijd, omdat de lucht daar koeler is. In Centraal-Europa, de laaglanden en in de Alpen en Pyreneeën is de stijging van VPD juist bijzonder hoog. De hoogste waarden werden bereikt in de droge en warme jaren 2003, 2015 en 2018.

VPD in klimaatsimulaties voor landbouw
Een verdere toename van VPD is op de lange termijn een bedreiging voor veel wezenlijke ecosysteemfuncties. Treydte wijst erop dat de voedselvoorziening mede afhangt van de VPD. Hoe meer die stijgt, hoe groter de waterbehoefte van gewassen wordt. Er zal meer bewatering nodig zijn en de opbrengsten zullen dalen. In bossen vormt hout zich minder snel en komt het vastleggen van koolstof in gevaar. Naast onzekerheden over de opbrengst van akkers, leidt dat tot onzekerheden over klimaatregulering en toekomstige koolstofopslag. "Onze bevindingen zullen helpen om toekomstige klimaatscenario's nauwkeuriger te simuleren en de potentiële bedreiging van hoge VPD voor ecosystemen, economie en samenleving in te schatten", zegt Treydte. Met andere woorden: klimaatmodellen die de output van landbouw voorspellen zullen VDP in hun rekenregels moeten opnemen.