Vegetatie speelt een belangrijke rol bij het vormgeven van het lokale klimaat - denk maar aan de koele schaduw van een bos of de verpletterende hitte van de open woestijn.

Maar wat gebeurt er als wijdverbreide veranderingen, veroorzaakt door of in reactie op de opwarming van de aarde, plaatsvinden in grotere gebieden? Met wereldwijde klimaatmodellen kunnen onderzoekers dit soort gedachte-experimenten uitvoeren. De antwoorden die daaruit voortvloeien, kunnen dienen als een waarschuwing of een leidraad om beleidsmakers te helpen bij het nemen van toekomstige beslissingen over landgebruik.

Met dit als achtergrond, een team van onderzoekers van de Noorse Universiteit voor Wetenschap en Technologie en Justus-Liebig Universiteit Giessen in Duitsland besloot een regionaal klimaatmodel te gebruiken om te zien wat er zou gebeuren als het landgebruik in Europa radicaal zou veranderen. Ze keken wat er zou gebeuren met de luchttemperatuur, neerslag, en extreme temperaturen als Europa volledig zou worden ontbost tot kaal land of alleen maar bodemvegetatie. Ze dachten ook na over wat er zou kunnen gebeuren als Europa's akkerland zou worden omgezet in groenblijvende of loofbossen.

De onderzoekers wisten dat de gevolgen van klimaatverandering op regionaal niveau vaak worden onderschat, "omdat de verwachte veranderingen in de wereldgemiddelde temperatuur worden gedempt door middeling over de oceanen, en zijn veel kleiner dan de verwachte regionale effecten over de meeste landgebieden, " schreef het team in hun krant, onlangs gepubliceerd in Brieven voor milieuonderzoek . "Dit geldt voor zowel gemiddelde als extreme effecten, aangezien veranderingen in regionale extremen groter kunnen zijn dan die in de wereldgemiddelde temperatuur tot een factor drie."

"We wilden een kwantitatieve analyse uitvoeren van hoeveel veranderingen in landbedekking het lokale klimaat kunnen beïnvloeden. In de nabije toekomst worden belangrijke transities in de sector landgebruiksbeheer voorzien, en we vonden het belangrijk om de temperatuurrespons op extreme veranderingen in landbedekking te benchmarken, " zei Francesco Cherubini, een professor in het Industrial Ecology Programme van NTNU, en eerste auteur van de studie. "Beslissingen over landgebruik worden vaak op subnationaal niveau genomen door regionale overheden, en regionale projecties van temperatuur- en neerslageffecten van veranderingen in landbedekking kunnen helpen om mogelijke synergieën van klimaatmitigatie- en aanpassingsbeleid te maximaliseren, van de lokale naar de wereldwijde schaal."

Toekomstige extreme veranderingen in landgebruik zijn niet zo onwaarschijnlijk als je zou denken. Terwijl de wereldbevolking blijft groeien, meer land zal onder druk komen te staan ​​om voedsel te produceren.

Alternatief, vraag naar gewassen voor biobrandstoffen kan ook bepalen wat voor soort vegetatie wordt verbouwd en waar.

Een toekomstvisie van hoe de wereld eruit zou kunnen zien, genaamd Shared Socio-economische Pathways, schat dat de wereldwijde bosgebieden kunnen veranderen van ongeveer 500 miljoen hectare tot +1000 miljoen hectare in 2100, met tussen de 200 en 1500 miljoen hectare land die nodig is om bio-energiegewassen te verbouwen. In feite, de bovengrens van dit bereik zou kunnen worden gerealiseerd onder de meest ambitieuze doelstellingen voor de beperking van de klimaatverandering.

Veranderingen in landgebruik kunnen een gecompliceerd effect hebben op lokale en regionale temperaturen. Wanneer de bodembedekking wordt gewijzigd, het verandert hoeveel water door de bodem wordt vastgehouden of verloren gaat door verdamping. Het kan ook van invloed zijn op hoeveel zonlicht de grond weerkaatst, die wetenschappers albedo noemen.

De onderzoekers wisten dat andere studies tegenstrijdige effecten hadden aangetoond, vooral door ontbossing. Sommigen toonden aan dat ontbossing de luchttemperaturen nabij het grondoppervlak verlaagde, en verhoogde dagelijkse extreme temperaturen en het aantal warme dagen in de zomer. Andere studies vonden een toename van het optreden van hete droge zomers.

Maar toen de onderzoekers hun model lieten zien wat er zou gebeuren als land zou worden ontbost, ze vonden een lichte jaarlijkse afkoeling over de hele regio, maar lokaal grote verschillen.

Hun model toonde aan dat wanneer bossen werden vervangen door kaal land, de temperaturen daalden met slechts -0,06 ? regionaal. De afkoeling was iets groter (-0,13? regionaal) als de onderzoekers ervan uitgingen dat bossen werden vervangen door kruidachtige vegetatie. Op sommige locaties is koeling kan gemiddelde waarden van -1 C overschrijden.

Zelfstandig, deze regionale veranderingen lijken misschien niet veel. Maar toen de onderzoekers nader bekeken hoe deze veranderingen over de regio waren verdeeld, ze ontdekten dat er een afkoeling was in het noordelijke en oostelijke deel van de regio, en een opwarmend effect in West- en Midden-Europa. Ze ontdekten ook dat ontbossing leidde tot verhoogde zomertemperaturen.

"Regionale afkoeling door ontbossing lijkt misschien contra-intuïtief, maar het is het resultaat van de wisselwerking tussen veel verschillende fysieke processen. Bijvoorbeeld, bomen hebben de neiging om het landoppervlak te maskeren en de hoeveelheid zonne-energie te vergroten die niet wordt teruggekaatst naar de ruimte, maar in de biosfeer wordt gehouden om het klimaat te verwarmen, " zei Bo Huang, een postdoc in het Industrial Ecology Program die een van de co-auteurs van de paper was. "Dit geldt met name voor gebieden die worden getroffen door seizoensgebonden sneeuwbedekking, omdat open landgebieden bedekt met sneeuw veel meer reflecterend zijn dan besneeuwd bebost land."

De onderzoekers vonden een jaarlijkse gemiddelde afkoeling in heel Europa, maar met een duidelijke breedte-trend en seizoensvariabiliteit. Ondanks de gemiddelde afkoelingseffecten, ze ontdekten dat ontbossing de neiging heeft om de lokale temperaturen in de zomer te verhogen, en verhoog de frequentie van extreem hete gebeurtenissen.

Toen de onderzoekers hun model gebruikten om te zien wat er zou gebeuren als akkerland zou worden vervangen door groenblijvende of loofbossen, vonden ze een algemene opwarming in grote delen van Europa, met een gemiddelde regionale opwarming van 0,15 ? toen de overgang was naar groenblijvende bossen en 0,13 ? als de overgang naar loofbossen zou zijn.

Net als in het ontbossingsgedachte-experiment, de onderzoekers ontdekten dat de veranderingen sterker waren op lokale schaal, op sommige plaatsen wel 0,9 °C. En de omvang en betekenis van de opwarming nam geleidelijk toe op hoge breedtegraden en in het oostelijke deel van de regio. Gebieden in West-Europa vertoonden juist een lichte afkoeling.

Cherubini zegt dat het belangrijk is om te begrijpen hoe regionale vegetatieveranderingen zich op meer lokale niveaus afspelen, aangezien besluitvormers landbeheerbeleid overwegen om klimaatverandering te verzachten of aan te passen.

"Het is belangrijk om onze kennis van land-klimaatinteracties te vergroten, omdat veel van onze kansen om stabilisatiedoelstellingen bij lage temperaturen te bereiken sterk afhankelijk zijn van hoe we onze landbronnen beheren, "Zei Cherubini. "We hebben meer onderzoek nodig om de resolutie van regionale klimaatveranderingsprojecties verder te valideren en te verbeteren, omdat ze een belangrijke rol spelen bij het ontwerpen en implementeren van de beste strategieën voor landbeheer in het licht van de matiging of aanpassing van de klimaatverandering."