Wetenschappers zijn het erover eens dat veranderingen in landgebruik, zoals ontbossing, en niet alleen de uitstoot van broeikasgassen, kan een belangrijke rol spelen bij het veranderen van de klimaatsystemen in de wereld. Nutsvoorzieningen, een nieuwe studie door onderzoekers van MIT en Dartmouth College onthult hoe een ander type landgebruik, intensieve landbouw, regionale klimaat kan beïnvloeden.

De onderzoekers laten zien dat in de laatste helft van de 20e eeuw, het middenwesten van de VS ging door een intensivering van landbouwpraktijken die leidden tot een dramatische toename van de productie van maïs en sojabonen. En, in dezelfde periode in die regio, de zomers waren aanzienlijk koeler en hadden meer regen dan in de vorige halve eeuw. Dit effect, met regionale afkoeling in een tijd van algemene opwarming van de aarde, een deel van het opwarmingseffect dat zich in die periode zou hebben voorgedaan, kan hebben gemaskeerd, en de nieuwe bevinding zou kunnen helpen om mondiale klimaatmodellen te verfijnen door dergelijke regionale effecten op te nemen.

De bevindingen worden deze week gepubliceerd in Geofysische onderzoeksbrieven , in een artikel van Ross Alter, een recente MIT-postdoc; Elfatih Eltahir, de Breene M. Kerr hoogleraar hydrologie en klimaat; en twee anderen.

Het team toonde aan dat er een sterke correlatie was, zowel in ruimte als in tijd, tussen de intensivering van de landbouw in het Midwesten, de daling van de waargenomen gemiddelde dagtemperaturen in de zomer, en een toename van de waargenomen lokale regenval. Naast dit indirecte bewijs, ze identificeerden een mechanisme dat de associatie verklaart, wat suggereert dat er inderdaad een oorzaak-en-gevolg verband was tussen de veranderingen in vegetatie en de klimatologische effecten.

Eltahir legt uit dat planten de koolstofdioxide die ze nodig hebben voor fotosynthese "ademen" door kleine poriën te openen, stoma genoemd, maar elke keer dat ze dit doen, verliezen ze ook vocht aan de atmosfeer. Met de combinatie van verbeterde zaden, meststoffen, en andere praktijken, tussen 1950 en 2009 is de jaarlijkse opbrengst van maïs in het Midwesten ongeveer verviervoudigd en die van sojabonen verdubbeld. Deze veranderingen werden geassocieerd met dichtere planten met meer bladmassa, waardoor de hoeveelheid vocht die in de atmosfeer vrijkomt, toenam. Dat extra vocht diende om zowel de lucht te koelen als de hoeveelheid regen te vergroten, suggereren de onderzoekers.

"Al enige tijd, we waren geïnteresseerd in hoe veranderingen in landgebruik het klimaat kunnen beïnvloeden, " zegt Eltahir. "Het is een onafhankelijk probleem van de uitstoot van kooldioxide, " die intensiever zijn bestudeerd.

Eltahir, Wijzigen, en hun co-auteurs merkten op dat archieven aantoonden dat in de loop van de 20e eeuw, "Er waren substantiële veranderingen in regionale patronen van temperatuur en regenval. Een regio in het Midwesten werd kouder, wat een verrassing was, ", zegt Eltahir. Omdat de weerrecords in de VS behoorlijk uitgebreid zijn, er is "een robuuste dataset die significante veranderingen in temperatuur en neerslag laat zien" in de regio.

In de laatste helft van de eeuw, de gemiddelde regenval in de zomer is met ongeveer 15 procent toegenomen in vergelijking met de vorige halve eeuw, en de gemiddelde zomertemperatuur daalde met ongeveer een halve graad Celsius. De effecten zijn "aanzienlijk, maar klein, ' zegt Eltahir.

Door in een regionaal Amerikaans klimaatmodel een factor te introduceren om rekening te houden met de intensievere landbouw die het Midwesten tot een van 's werelds meest productieve landbouwgebieden heeft gemaakt, vonden de onderzoekers, "de modellen laten een kleine toename van de neerslag zien, een daling van de temperatuur, en een toename van de luchtvochtigheid, " Zegt Eltahir - precies wat de klimaatrecords daadwerkelijk laten zien.

Die kenmerkende "vingerafdruk, " hij zegt, suggereert sterk een oorzakelijk verband. "In de 20e eeuw het middenwesten van de VS heeft regionale klimaatverandering ervaren die meer in overeenstemming is met wat we zouden verwachten van veranderingen in landgebruik in tegenstelling tot andere forceringen, " hij zegt.

Deze bevinding is op geen enkele manier in tegenspraak met het algemene patroon van de opwarming van de aarde, Eltahir benadrukt. Maar om de modellen te verfijnen en de nauwkeurigheid van klimaatvoorspellingen te verbeteren, "we moeten een aantal van deze regionale en lokale processen begrijpen die op de achtergrond plaatsvinden."

In tegenstelling tot veranderingen in landgebruik, zoals ontbossing, die de opname van kooldioxide door bomen kan verminderen die kunnen helpen om de uitstoot van het gas te verbeteren, de veranderingen in dit geval waren geen weerspiegeling van een significante toename van het bebouwde areaal, maar eerder een dramatische toename van de opbrengsten van bestaande landbouwgrond. "Het areaal met gewassen is in die tijd niet veel groter geworden, maar de gewasproductie nam aanzienlijk toe, wat leidt tot een grote toename van de gewasopbrengst, ' legt Alter uit.

De bevindingen suggereren de mogelijkheid dat op zijn minst op kleinschalig regionaal of lokaal niveau, intensivering van de landbouw op bestaande landbouwgrond kan een manier zijn om wat lokale geo-engineering uit te voeren om de gevolgen van de opwarming van de aarde op zijn minst enigszins te verminderen, zegt Eltahir. Een recent artikel van een andere groep in Zwitserland suggereert precies dat.

Maar de bevindingen kunnen ook een aantal negatieve effecten voorspellen, omdat het onwaarschijnlijk is dat het soort intensivering van de landbouwopbrengsten in het Midwesten zal worden herhaald, en sommige effecten van de opwarming van de aarde kunnen "gemaskeerd zijn door deze regionale of lokale effecten. Maar dit was een 20e-eeuws fenomeen, en we verwachten niets soortgelijks in de 21e eeuw, " zegt Eltahir. Dus de opwarming in die regio in de toekomst "zal niet het voordeel hebben van deze regionale moderators."

"Dit is een heel belangrijk uitstekende studie, " zegt Roger Pielke sr., een senior onderzoeker bij CIRES, aan de Universiteit van Colorado in Boulder, die niet bij dit werk betrokken was. "Het leiderschap van de klimaatwetenschappelijke gemeenschap heeft nog niet geaccepteerd dat menselijk landbeheer minstens zo belangrijk is voor het regionale en lokale klimaat als de toevoeging van koolstofdioxide en andere broeikasgassen in de atmosfeer door menselijke activiteiten."

Pielke voegt toe:"Professor Eltahir is een van de pioniers geweest in het verbeteren van onze kennis over dit wetenschappelijk en maatschappelijk belangrijke onderwerp." Dit artikel "is een belangrijke bijdrage over dit onderwerp."

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), een populaire site met nieuws over MIT-onderzoek, innovatie en onderwijs.