Een nieuwe studie toont aan dat de ernstige impact van de zomerdroogte die Europa in 2018 trof, deels te wijten was aan de lentehittegolf die eraan voorafging, die vroege en snelle plantengroei veroorzaakten, bodemvocht opraken.

Met veel zon, hoge temperaturen, en uiteindelijk droogte, de zomer van 2018 was extreem droog in Europa, vooral in Noord- en Centraal-Europa. Onder de gevolgen van het gebrek aan neerslag waren bosbranden en aanzienlijke oogstverliezen, die een aanzienlijke economische impact hadden. Alleen al in Duitsland de aan landbouwers betaalde bedragen bedroegen 340 miljoen euro. De droogte van 2018 verschilde van de droge zomers van 2003 en 2010 in zoverre dat deze in een groot deel van Centraal-Europa werd voorafgegaan door een ongewone lentehittegolf.

Een internationale samenwerking, onder leiding van onderzoekers Ana Bastos en Julia Pongratz van de Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU) in München, heeft nu aangetoond dat de lentehittegolf de effecten van de daaropvolgende zomerdroogte versterkte. De impact van de zomerdroogte op de productiviteit en de koolstofbalans van ecosystemen varieerde op regionale schaal, afhankelijk van de aard van het dominante type vegetatie. In het licht van de aanhoudende opwarming van de aarde, de incidentie van zomerse hittegolven en periodieke droogtes zal naar verwachting toenemen. Volgens de auteurs van de studie, de goedkeuring van alternatieve strategieën voor landbeheer zou manieren kunnen bieden om droogtes en hun effecten te verminderen. De bevindingen verschijnen in het online tijdschrift wetenschappelijke vooruitgang .

Onderzoeksstudies van de zomerdroogte in 2003 en 2010 hebben aangetoond dat ecosystemen minder koolstofdioxide hebben opgenomen dan normaal, omdat hun productiviteit werd beperkt door de schaarste aan water, de hoge temperaturen en brandschade. "Er is weinig bekend over of en hoe voorgaande weersparameters de reactie van ecosystemen op extreme omstandigheden in de zomer beïnvloeden, " zegt de hoofdauteur van de nieuwe studie, Ana Bastos, die nu een onderzoeksgroep leidt aan het Max Planck Instituut voor Biogeochemie in Jena. "Om deze vraag te beantwoorden, we gebruikten het jaar 2018 in Europa als case-study en voerden klimaatsimulaties uit met 11 verschillende vegetatiemodellen."

De resultaten laten zien dat de warme en zonnige omstandigheden in de lente leidden tot een krachtigere vegetatiegroei, die ook eerder begon dan normaal. Dit verhoogde op zijn beurt de opnamesnelheid van koolstofdioxide in de lente. Echter, de impact op de jaarlijkse productiviteit - en dus op de totale koolstofbalans - varieerde sterk tussen de regio's. "Als planten eerder in het jaar weer gaan groeien, ze gebruiken meer water, ", zegt Bastos. "In Centraal-Europa, snelle plantengroei in het voorjaar verminderde het watergehalte van de bodem aanzienlijk. Tegen de zomer, het niveau van bodemvocht was al onvoldoende om de opgebouwde biomassa op peil te houden, ecosystemen kwetsbaarder maken voor de effecten van de droogte." Volgens de modellen dit effect verklaart ongeveer de helft van het bodemvochttekort in de zomer. Daarom, in Centraal-Europa hadden de hoge lentetemperaturen een negatief effect op de productiviteit van ecosystemen en de netto-opname van kooldioxide later in het jaar.

In Scandinavië daarentegen het eerdere begin van de groei compenseerde het door droogte veroorzaakte productiviteitsverlies later in de zomer. Als resultaat, niveaus van ecosysteemactiviteit, evenals de jaarlijkse koolstofbalans, waren neutraal of licht aan de positieve kant. De auteurs schrijven dit verschillende regionale gedrag toe aan de specifieke vegetatie in de twee regio's. In Centraal-Europa, akkerland en weilanden domineren het landschap, terwijl bossen een groot deel van Scandinavië bedekken. "Bomen gaan wat zuiniger om met water, " zegt Bastos. "Als ze in het voorjaar sneller groeien, ze verbruiken ook meer water dan ze anders zouden doen. Maar ze kunnen het waterverlies door transpiratie onder controle houden door de opening van huidmondjes in hun bladeren aan te passen, " legt ze uit. Bovendien, bomen hebben diepere wortels dan grassen of gewassen, waardoor ze in perioden van droogte het op grotere diepte aanwezige water kunnen aanboren. Om deze redenen, de boreale bossen van Noord-Europa behielden bijna normale niveaus van koolstoffixatie, zelfs tijdens de sterke droogte.

Algemeen, de nieuwe simulaties geven aan dat de warme lente van 2018 heeft bijgedragen tot een grotere kwetsbaarheid van ecosystemen voor droogte in de zomer, in Midden-Europa, of om de negatieve effecten van een warme en droge zomer te verzachten, in Scandinavië, verband met verschillen in bodembedekking en watergebruik door vegetatie. Deze bevindingen suggereren dat betere gegevens over de groeisnelheid van vegetatie in het voorjaar kunnen dienen als een aanvullende vroege indicator van dreigende zomerdroogte. Bovendien, de negatieve effecten van toekomstige hittegolven en droogtes kunnen misschien worden verminderd met behulp van alternatieve benaderingen van landbeheer. "Op de lange termijn, als gevolg van klimaatverandering, lentevegetatie zal regelmatig sneller groeien, meer water verbruiken en het risico op zomerdroogte vergroten, ", zegt Julia Pongratz. "Het is misschien mogelijk om ecosystemen veerkrachtiger te maken door de plantenbedekking te veranderen, bijvoorbeeld door het aanplanten van bomen in de directe omgeving van akkerland. Maar extremere watertekorten in de zomer zullen zelf de aard van ecosystemen veranderen, als de drempelwaarden van sterfte en brandincidentie vaker worden overschreden. Het is dus helemaal niet duidelijk of de Europese ecosystemen in de toekomst zullen blijven dienen als koolstofdioxideputten."