Vegetatie-klimaat-terugkoppelingen en de (on)waarschijnlijkheid van kantelpunten

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "Vegetatie-klimaat-terugkoppelingen en de (on)waarschijnlijkheid van kantelpunten"

Eva de Lange
7 jaren geleden
Aantal bezoeken:

1 Vegetatie-klimaat-terugkoppelingen en de (on)waarschijnlijkheid van kantelpunten Han Dolman, Antoon Meesters en Ko van Huissteden Afdeling Aardwetenschappen Vrije Universiteit Amsterdam

2 De neerslag-vegetatie terugkoppeling in de Amazone

3 Wat zeggen de modellen? N S 90 W 60 W 30 W 0 30 E 60 E 90 E 120 E 150 E a Americas vegetation carbon b Africa vegetation carbon c Asia vegetation carbon Mg ha Pre-industrial iap_fgoals1_0_g ncar_pcm1 bccr_bcm2_0 ncar_ccsm3_0 inmcm3_0 cnrm_cm3 giss_e_h csiro_mk_3_0 mri_cgcm2_3_2a giss_e_r ipsl_cm4 ingv_echam4 gfdl_cm2_0 gfdl_cm2_1 miub_echo_g csiro_mk_3_5 cccma_cgcm3_1 ukmo_hadgem1 miroc3_2_hires miroc3_2_medres mpi_echam5 ukmo_hadcm3 Mg ha Pre-industrial iap_fgoals1_0_g ncar_ccsm3_0 ncar_pcm1 bccr_bcm2_0 ukmo_hadgem1 miroc3_2_medres inmcm3_0 csiro_mk_3_0 gfdl_cm2_1 cnrm_cm3 giss_e_h mri_cgcm2_3_2a gfdl_cm2_0 giss_e_r ingv_echam4 csiro_mk_3_5 miub_echo_g ipsl_cm4 cccma_cgcm3_1 miroc3_2_hires mpi_echam5 ukmo_hadcm3 Pre-industrial Year Year Year Mg ha iap_fgoals1_0_g ncar_pcm1 bccr_bcm2_0 ncar_ccsm3_0 gfdl_cm2_1 csiro_mk_3_0 inmcm3_0 gfdl_cm2_0 cnrm_cm3 ingv_echam4 mri_cgcm2_3_2a ukmo_hadgem1 giss_e_h giss_e_r cccma_cgcm3_1 miroc3_2_medres ipsl_cm4 miub_echo_g csiro_mk_3_5 miroc3_2_hires ukmo_hadcm3 mpi_echam5 Committed Cox et al., 2002 Huntingford et al, 2013

4 Dieback afhankelijk van klimaat scenario Kay et al., 2014

5 Hoe goed representeren die modellen de terugkoppelingen? % land surface showing feedbacks % land surface showing feedbacks Overschatting van de terugkoppeling t.o.v. waarnemingen Vilasa-Abad et al., submitted

6 Analyse met wat simpelers Straling Voorgeschreven Prognostisch Vocht aanvoer 1.4 Neerslag 5.8 Langgolvige straling Verdamping 4.3 H Grenslaag hoogte 2.9 Afvoer flux mm dag -1 Soil moisture 2.9 Naar d Andrea et al. 2006, GRL. Gemodificeerd voor Tropisch regenwoud

7 Wat is het kantelpunt voor de Amazone? Kantelpunt Huidige verdamping Neerslag Tropisch, droog Tropisch, nat Temperatuur

8 Wat gebeurt er bij een langzame verandering van neerslag? Precipitation Wet run Dry run Biomassa wetrun dryrun P (mm year -1 ) year Grote fluctuaties aan het eind Geen early warning change (kgc m -2 month -1 ) biomass difference -1.2 Dry run SLM low year

9 Nog wat simpeler db dt ( ) = α B B ( opt W ) B G B,W Biomassa model = G(B,W ) F(W )B p ( ) B opt (W ) = B max tanh(w /W dry ) F(W ) = F max 6 W dry B(W), F(W)/ α B opt W dry F/α B eq W dry 6 + W W Meesters and Dolman, in prep

10 Met en zonder kantelpunt 15 transcritical bifurcation B(W) 10 5 B opt W dry B eq Φ pot (B) B(W) B opt W dry W saddle node-bifurcation B eq,stable B eq,unstable De afhankelijk van B op W en de brand term maakt dat niet alleen de biomassa schuift, maar ook W. Het effect is dat de bodem van het dal ook beweegt en additionele fluctuaties levert. B W

11 Early warning In het geval van de Amazone is de tijdschaal van weerbaarheid korter dan die van de verandering (klimaat, ontbossing): geen early warning Interactie van bodemvocht met biomassa geeft andere EW signalen In het no tipping point geval wel (valse) signalen τ τ (a) (b) time (years) LFT RFT 5 LFT RFT time (years) Meesters and Dolman, in prep

12 Permafrost wel een kantelpunt?

13 Koolstof voorraden in Arctische gebieden CARVE Experiment NASA Schuur et al. Nature 520, 1-9(2015) doi: /nature14338

14 Permafrost processen en terugkoppelingen J van Huissteden, AJ Dolman, Current Opinion in Environmental Sustainability, Volume 4, Issue 5, 2012, ,

15 Gemodelleerd koolstof verlies in 2100, 2200, and chuur et al. Nature 520, 1-9(2015) doi: /nature14338

16 Dooimeren Dooi van ijsrijke permafrost Belangrijke methaan bron Wordt aangenomen dat ze in aantal toe gaan nemen (is ook vastgesteld) Meeste dooimeren dateren uit het Holoceen

17 Modeleren van meervorming op landschapsschaal Meer vorming Uitbreiding meer Drainage en opvulling Hergroei permafrost en grondijs Van Huissteden et al., Nat. Clim. Change, 2011

18 Verdeling van meren Realistische landschapsontwikkeling: grote meren ver weg van de rivier Van Huissteden et al., Nat. Clim. Change, 2011 E frequency lake area distribution lake area km 2 Verdeling klopt goed isoperimetric index distribution isoperimetric index 18 terrain model

19 Wat gebeurt er in de toekomst? Na 80 jaar is ongeveer 25% met meren bedekt (max) Verdere uitwerking wordt ingeperkt door drainage: dit geeft een limiet aan de CH4 emissies van 3.5 Tg Ch4 /jaar. Dat is een factor 10 lager dan andere studies die complete dooi aannemen. Van Huissteden et al., Nat. Clim. Change,

20 Control plot 2010 Removal plot 2010 Same control plot 2014 Same removal plot 2014 Nauta et al, Nat. Clim Change, 2014

21 a Methane Methane Permafrost dynamiek, Shrub-dominated Graminoid-dominated hydrologie b Methane en emissies + Trapping snow, water + Reduced shrub cover + + Thawing Soil subsidence + a b Nauta et al, Nat. Clim Change, 2014

22 Regeneratie en negatieve feedbacks J van Huissteden, AJ Dolman, Current Opinion in Environmental Sustainability, Volume 4, Issue 5, 2012, , /j.cosust J van Huissteden, AJ Dolman, Current Opinion in Environmental Sustainability, Volume 4, Issue 5, 2012, ,

23 Wat betekent dit alles? Niet altijd zijn early warning signalen of kantelpunten te vinden (Amazone) en het gedrag van complexe systeem is vaak wat ingewikkelder dan de makkelijke analyses Onze grote ESM s lijken niet altijd de juiste terugkoppelingen te hebben Terugkoppelingen van vegetatie, hydrologie zijn in staat om negatieve terugkoppelingen te generen die het systeem wellicht meer linear maken

Vergelijkbare documenten

Organische stof en klimaatverandering

Organische stof en klimaatverandering Inhoud: Betekenis bodem organische stof voor klimaat Permafrost carbon feedback Veen in Nederland Ko van Huissteden vrije universiteit amsterdam faculty of sciences