‘Dichtbevolkte gebieden op aarde worden langzamerhand onleefbaar’

Bosbranden, watertekorten en mislukte oogsten: het zuiden van Europa wordt steeds droger. Door klimaatverandering verschuiven de grenzen van klimaatzones, zoals het steppeklimaat, het poolklimaat en het woestijnklimaat, dermate snel dat de leefbaarheid voor planten, dieren en mensen in veel regio’s op de proef wordt gesteld.

„India ligt bijvoorbeeld nu al op de grens van leefbaarheid”, stelt Marten Scheffer, hoogleraar complexe veranderingen aan Wageningen University (WUR). „Het is er vaak extreem warm en de omstandigheden worden alsmaar moeilijker voor mensen om in te gedijen.”

In 2017 was Scheffer in Mexico voor een congres met tropische biologen. „Het was zo ontzettend warm”, vertelt hij. „Ik dacht: dit kan toch niet goed zijn voor een mens?” Het bracht hem op een idee: ecologisch onderzoek naar de zogeheten ‘klimaatniche’ van de mens. Een jaar later publiceerde hij het onderzoek in wetenschappelijk tijdschrift PNAS. Een niche is de plaats die een soort in een ecosysteem inneemt, en waarin deze optimaal kan functioneren.

Samen met collega’s zette hij de hoeveelheid mensen af tegen de temperatuur en neerslag op aarde. „Tot onze verbazing kwam daar een klassieke niche naar voren”, zegt Scheffer. „Met het optimum op een temperatuur van zo’n 13 graden Celsius en extremen die reiken tot -3 en +31 graden Celsius.” Dit is het gemiddelde tussen zomer- en wintertemperaturen en dag- en nachttemperaturen. Opmerkelijk: een economische studie uit 2015, gepubliceerd in Nature, laat dezelfde temperatuur als optimum zien ten aanzien van de economische productiviteit. Hoe kouder of warmer, hoe lager de economische output.

Met dat optimum als uitgangspunt keek Scheffer naar verschuivingen van klimaatgrenzen en koppelde dit aan de ecologische niche van de mens. Zijn meest recente onderzoek werd afgelopen mei gepubliceerd in Nature Sustainability. De conclusie: „Opschuivende klimaatgrenzen hebben, net als bij dieren, gevolgen voor waar mensen in de toekomst het best kunnen leven.”

Significant moeilijker

Het onderzoek laat zien dat zo’n 9 procent van de mensen op dit moment al buiten die ecologische niche leeft door verschoven klimaatgrenzen. „Dat betekent niet dat die mensen acuut doodgaan, maar wel dat ze het significant moeilijker hebben”, legt Scheffer uit. Aan het einde van deze eeuw ligt dat percentage op 22 tot 39 procent, op basis van een temperatuurstijging van 2 graden Celsius.

In het onderzoek worden technische innovaties niet meegenomen. „Voor armere mensen lossen innovaties immers niet meteen alle problemen op”, zo stelt Scheffer. „Eenvoudigweg omdat bijvoorbeeld airco’s te duur zijn en intensief buitenwerk, zoals landbouw, vaak toch nodig is.”

Scheffer onderzocht allerlei plekken op aarde met extreem hoge gemiddelde temperaturen, waar mensen zelden tot nooit gewoond hebben, zoals bepaalde regio’s in de Sahara, Australië en het Midden-Oosten. „We hebben onderzocht waar we die temperatuur in de toekomst zullen vinden”, zegt Scheffer. „Dan zie je bijvoorbeeld dat dichtbevolkte delen van India, Brazilië en Noord-Afrika binnen twee eeuwen zo goed als onleefbaar worden.”

Aan de andere kant bewegen temperaturen in gebieden als Scandinavië en Canada richting het optimum van de menselijke klimaatniche, waardoor deze regio’s geschikter zullen worden voor mensen om te leven, aldus Scheffer. Net als het IPCC, het klimaatpanel van de Verenigde Naties, voorspelt hij grootschalige migratie: „Dat zal een van de antwoorden moeten zijn op het oprukken van veranderende klimaatgrenzen op aarde.”

Honderd jaar oude classificatie

De meestgebruikte methode om klimaatzones weer te geven is de klimaatclassificatie van Köppen. In 1918 bedacht de Russisch-Duitse geograaf, meteoroloog, bioloog, klimatoloog en botanicus Wladimir Köppen een manier om klimaatzones aan te wijzen op basis van vegetatie. Zo keek hij welke begroeiing overeenkwam met welk klimaat, waarbij hij temperatuur en neerslag als belangrijkste factoren nam. Uiteindelijk publiceerde hij zijn wereldkaart bestaande uit in totaal 29 verschillende klimaatzones.

Hylke Beck, hoogleraar klimatologie aan de King Abdullah University of Science and Technology in Saoedi-Arabië, heeft de bestaande klimaatscenario’s van het IPCC naast de honderd jaar oude klimaatclassificatie van Köppen gelegd, en publiceerde zijn onderzoek in 2018 in Nature Scientific Data. „Zo hebben we verschuivende klimaatgrenzen tot 2100 letterlijk in beeld gebracht.”

Op de wereldkaart die Beck maakte zijn twee grote verschillen te zien. Allereerst, een grote rode vlek die zich tot 2100 steeds verder over de aarde verspreidt: het woestijnklimaat. „We zien dat grote delen die eerst bestonden uit steppe overgaan in woestijn”, zegt Beck. „Droge en warme klimaatzones op aarde worden echt stukken groter.” Zo is de Sahara al 10 procent gegroeid ten opzichte van 1920. Het tweede verschil is een flink krimpende witte vlek, met name in het Noordpoolgebied en het hooggebergte; de polaire klimaatzone krimpt flink.

De uitbreiding van de droge en warme klimaatzones, zoals in Spanje het geval is, ligt een stuk gecompliceerder

Hylke Beck hoogleraar klimatologie

Beck gebruikte in zijn onderzoek het meest extreme SSP5-8,5 scenario, dat uitgaat van een temperatuurstijging van 4,4 graden Celsius ten opzichte van de pre-industriële periodes. Maar in een studie die binnenkort wordt gepubliceerd, heeft Beck voor alle klimaatscenario’s gekeken hoe klimaatgrenzen zullen verschuiven. In het middle of the road-scenario, waarbij de temperatuur tot 2100 met 2,7 graden Celsius zal stijgen, verandert de oppervlakte van een tropisch, droog, gematigd, koud en polair klimaat met respectievelijk +9 %, +3 %, -3 %, -2 % en -33 % in de periode 2071 tot 2099 ten opzichte van 1991 tot 2020. Een kanttekening: ecosystemen migreren niet noodzakelijkerwijs zo snel als het klimaat nu aan het veranderen is. Daarom zullen de daadwerkelijke veranderingen in het landschap waarschijnlijk langzamer verlopen.

„De drastische krimp van de polaire klimaatzone komt simpelweg door een stijgende temperatuur”, stelt Beck. „Maar de uitbreiding van de droge en warme klimaatzones, zoals in Spanje het geval is, ligt een stuk gecompliceerder.”

Atmosferische uitbreiding

Voor een verklaring kijken wetenschappers naar de atmosfeer. „De drijvende kracht achter deze verschuiving komt door veranderingen in luchtcirculaties, ook wel atmosferische cellen genoemd”, zegt Michael Byrne, klimatoloog aan de University of St. Andrews in Schotland en directeur van het Climate Dynamics Lab. „Die cellen omvatten een wereldwijd systeem van winden die warmte transporteren van de tropen naar de polen.”

Op zowel het noordelijk als het zuidelijk halfrond zijn er drie van die zogeheten cellen – de polaire cellen, de ferrelcellen en de hadleycellen – waarin lucht circuleert, vanaf de grond tot een hoogte van 10 tot 15 kilometer.

Klimaatverandering veroorzaakt tot nog toe vooral veranderingen in de hadleycel, rond de evenaar. Byrne: „In de hadleycel stijgt warme, vochtige lucht op rond de evenaar tot de troposfeer, zo’n tien kilometer boven het aardoppervlak. We noemen deze regio de Intertropische Convergentiezone (ITCZ). Hier valt veel neerslag, maar eenmaal uitgeregend reist de droge warme lucht richting de polen en daalt rond de dertigste breedtegraad weer neer. Hier is het een stuk droger.”

Bestaande ecosystemen raken hierdoor uit balans

Hylke Beck hoogleraar klimatologie

Kijkend naar de aarde zie je op 30 graden noorder- en zuiderbreedte (de Sahara en Zuid-Afrika) dan ook woestijnen en steppes, terwijl rond de evenaar tropische groene bossen staan. „De hadleycel bepaalt in deze regio dus de verdeling tussen nat en droog”, stelt Byrne. „Maar we zien die verdeling veranderen.”

Allereerst wordt de ITCZ, het gebied rond de evenaar waar veel regen valt, steeds kleiner naarmate de temperatuur van de atmosfeer stijgt. Byrne onderzocht deze zogeheten deep-tropics squeeze, en publiceerde hier in 2018 over in het wetenschappelijk tijdschrift Current Climate Change Reports. „We zien dat de krimp van de ITCZ bijna hand in hand gaat met klimaatverandering, en dat heeft hoogstwaarschijnlijk te maken met stijgende temperaturen van het oceaanwater.” Deze vernauwing van de ITCZ veroorzaakt meer extreme regenval rondom de evenaar, maar wel in een steeds kleiner gebied.

„Daartegenover staat een verbreding van de drogere delen in de hadleycel”, stelt Byrne. „Als hoger gelegen delen in de atmosfeer – de zogeheten troposfeer – opwarmen, komt de grens met de nog hoger gelegen stratosfeer – de tropopauze – hoger te liggen.” Zo komt er door klimaatverandering meer ruimte in de atmosfeer voor vochtige opstijgende lucht rond de evenaar, waardoor de droge delen van de cel als het ware naar buiten worden geduwd. Zo breidde de Hadleycel zich sinds 1980 uit met gemiddeld 0,1 tot 0,5 breedtegraden per tien jaar. „We zien dat met name gebieden die nog niet in de hadleycel liggen, langzaamaan opgeslokt worden”, zegt Byrne. „Hierdoor worden Zuid-Europa, het zuiden van de Verenigde Staten en India droger en droger.” Ook regio’s op dezelfde breedtegraden op het zuidelijk halfrond zien steeds drogere omstandigheden door uitbreiding van de hadleycel, zoals in Chili en Australië.

Poolwaartse opschuiving

Door klimaatverandering zal de hadleycel volgens Michael Byrne alsmaar groter worden, waardoor wereldwijde grenzen van een droog en warm klimaat steeds verder poolwaarts zullen opschuiven. Hylke Beck duidt de gevolgen: „Ecosystemen zijn voor hun gezondheid afhankelijk van de aanwezigheid van bepaalde temperaturen en neerslagpatronen”, zegt hij. „Door een nieuw, veel droger klimaat ontstaat er andere vegetatie en komen er alternatieve diersoorten, kortom bestaande ecosystemen raken hierdoor uit balans.”

Het recente droogterapport (uit juni) van het Europese Joint Research Centre liegt er dan ook niet om. Sinds 1 oktober viel er in de Mediterrane regio’s 28 procent minder regen dan gemiddeld. De temperatuur is er 2,5 tot 4 graden hoger dan het gemiddelde van de afgelopen dertig jaar. Al in mei liep de temperatuur op tot – soms ver – boven de 40 graden Celsius. Het gevolg: mislukte oogsten, braakliggende akkers en waterreservoirs die in bijvoorbeeld Andalusië nog maar voor 25 procent gevuld zijn.

‘Un sol de justicia’, zeggen ze weleens in Spanje: de zon van rechtvaardigheid. Die uitdrukking komt voort uit middeleeuwse martelpraktijken waarbij misdadigers urenlang in de brandende zon moesten staan als straf. Of ze de zon in Spanje nu nog steeds zo rechtvaardig vinden valt te betwijfelen.