EMBRACER staat voor Earth systeM feedBack ReseArch CEntRe, een consortium van de Universiteit Utrecht, het Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee (NIOZ), de Vrije Universiteit Amsterdam, de Radboud Universiteit Nijmegen en Wageningen University & Research. “Op de korte termijn, tot halverwege deze eeuw, hebben we goed in beeld hoe de klimaatverandering zich voltrekt”, vertelt Appy Sluijs, hoogleraar Paleoceanografie aan de Universiteit Utrecht. “Maar belangrijke terugkoppelingsmechanismen werken langzaam en hun volledige impact zal pas in de komende decennia tot eeuwen zichtbaar worden. Zelfs met rigoureuze klimaatmaatregelen zullen ze het klimaat op aarde tot ver na 2100 bepalen. Het ontbreekt ons tot nu toe echter aan wetenschappelijk inzicht om te anticiperen op de impact ervan. Met EMBRACER zetten we dus echt de volgende stap.”
Kloof overbruggen
Binnen EMBRACER werken 23 Nederlandse toponderzoekers uit een zeer breed palet aan klimaatwetenschappen: van aardwetenschappers en geochemici tot aan oceanografen, klimatologen, poolonderzoekers, hydrologen en ecologen. Dankzij deze interdisciplinaire benadering en het verbinden van onderzoeksmethoden en tijdschalen, overbrugt EMBRACER de kloof tussen het voorspellen van kortetermijn- en langetermijnklimaatverandering. Dat zoiets nodig is blijkt wel uit het feit dat zelfs in de beste toekomstprojecties nog weinig rekening is gehouden met terugkoppelingsmechanismen die op tijdschalen van decennia tot millennia van groot belang zijn. “Maar die toekomstprojecties zijn wel de basis van klimaatbeleid”, waarschuwt Sluijs. “Waardoor we nu de zeespiegelstijging of opwarming in de tweede helft van deze eeuw misschien wel enorm onderschatten.”
Ontdooiende permafrost
Aardwetenschapper Jorien Vonk van de Vrije Universiteit Amsterdam zal zich richten op de terugkoppelingsmechanismen van opwarmende permafrost. Deze bevroren grond bevat ongeveer twee keer zoveel koolstof als zich nu in de atmosfeer bevindt in de vorm van CO2. Versterkte dooi als gevolg van mondiale klimaatopwarming zorgt voor afbraak van deze koolstof en productie van CO2 of methaan (CH4). “Onze kennis van het uitgestrekte poolgebied neemt toe, en gelukkig wordt de functie van permafrost in het mondiale evenwicht van systeem Aarde steeds vaker benoemd en erkend. Echter, de CO2-emissies die optreden als gevolg van dooi zijn extreem lastig te voorspellen omdat de lokale en regionale variabiliteit enorm is,” vertelt Vonk. “Ik denk dat we met het EMBRACER klimaat-dreamteam, samen met de vele internationale collega’s waar wij mee samenwerken, wel een belangrijke stap kunnen zetten en beter kunnen inschatten hoeveel deze terugkoppeling onze emissiereducties zal beïnvloeden.”
De toekomst van tropische bossen
Binnen EMBRACER richt het onderzoek bij Wageningen University & Research (WUR) zich op het lot van tropische bossen. Deze worden bedreigd door klimaatverandering en ontbossing, zelfs tot in de omliggende veengebieden zoals de Pantanal in de Amazone. Hogere temperaturen en langere droogtes maken bomen kwetsbaar en leggen de veengronden droog. “We lopen daarmee het risico dat tropische bossen netto CO2 gaan uitstoten en zo klimaatverandering verergeren, terwijl ze tot nu toe juist het omgekeerde deden”, aldus Wouter Peters, hoogleraar koolstofkringloop aan de WUR. Ook een toename van het aantal bosbranden, het vakgebied van WUR-hoogleraar Guido van der Werf, kan hierin een belangrijke rol spelen. Samen met andere onderzoekers binnen het consortium gaan ze de CO2-stromen in de atmosfeer, bossen en rivieren meten om te onderzoeken wat het risico is dat veel tropisch bos verdwijnt, en om beter te begrijpen wat voor terugkoppelingen op ons klimaat hierdoor uiteindelijk ontstaan.
Toegenomen methaanemissies
De bijdrage van biogeochemicus Caroline Slomp (Radboud Universiteit Nijmegen) aan EMBRACER bestaat uit onderzoek naar emissies van het broeikasgas methaan (CH4). “Wereldwijd neemt de uitstoot van methaan uit meren en kustwateren naar de atmosfeer steeds verder toe. Methaan is een veel sterker broeikasgas dan CO2 dus dat is echt een groot probleem. We weten dat eutrofiëring een rol speelt: meststoffen van akkers lekken vaak weg naar oppervlaktewateren en zorgen daar voor een sterke groei van allerlei organismen. Als die organismen afsterven en gaan rotten krijg je vaak CH4. Wij willen onderzoeken onder welke omstandigheden dat CH4 ontstaat en ontsnapt naar de atmosfeer. Dan kunnen we ook maatregelen bedenken om die emissies in de toekomst te beperken.”
CO2 in de oceanen
Gert-Jan Reichart, hoogleraar marine geologie verbonden aan zowel het NIOZ als de Universiteit Utrecht, gaat zich binnen het project richten op de wisselwerking tussen oceanen en atmosfeer, en hoe deze de komende tijd de opname van CO2 in de oceaan zal beïnvloeden. “Als we in de geologische geschiedenis kijken, dan is onder normale omstandigheden de oceaan de allesbepalende factor voor CO2. De atmosfeer is een slaaf van de oceaan, zogezegd. Maar voor het eerst in miljoenen jaren heeft de mens die rollen omgedraaid: door onze uitstoot aan CO2 bepaalt nu de atmosfeer wat er in de oceaan gebeurt. Dit gaat ongetwijfeld vergaande gevolgen hebben voor de natuurlijke koolstofkringloop en daarmee voor de ontwikkeling van de atmosferische CO2 de komende tijd.”
IJs- en oceaandynamiek
Oceanograaf Anna von der Heydt van de Universiteit Utrecht onderzoekt hoe de terugkoppelingen uitpakken voor ijs- en oceaandynamiek en hun interacties met de koolstofcyclus. De poolijskappen en de Golfstroom worden beide genoemd als potentiële kantelelementen, die abrupte overgangen kunnen ondergaan met wereldwijde gevolgen. Hoewel er nog veel onbekend is over deze individuele systemen, hun drempels en dynamiek, werken veel van de terugkoppelingen op het grensvlak tussen deze grootschalige klimaatcomponenten. Dit betekent dat de oceaancirculatie en de dynamiek van de ijskap nauw met elkaar verbonden zijn, ook via hun impact op de koolstofcyclus. Op basis van recente waarnemingen en klimaatrecords uit het verleden willen Von der Heydt en haar collega’s de volgende generatie klimaatmodellen bestuderen en verbeteren voor toekomstige projecties op lange termijn.
Het geologische verleden als blauwdruk
Sluijs’ bijdrage aan EMBRACER bestaat uit onderzoek naar klimaatveranderingen in het geologische verleden. “Als de terugkoppelingsmechanismen belangrijk zijn in de toekomst dan waren ze ook belangrijk in het verleden. De reconstructies van klimaatveranderingen op basis van sedimenten die ooit op de zeebodem zijn afgezet laten dat ook zien. Na de laatste ijstijd smolt de permafrost in Nederland en 56 miljoen jaar geleden zorgde een kettingreactie van terugkoppelingen voor heel veel uitstoot van CO2 en methaan. Onze uitdaging is nu om de reconstructies zo goed te maken dat we erachter komen waarom zulke terugkoppelingsmechanismen actief werden, hoe sterk ze waren en welke invloed ze op het klimaat hadden. Gecombineerd met de kennis van nu levert dat voorspellende waarde op voor de toekomst.”
SUMMIT-beurzen
Het EMBRACER-project is één van de vijf samenwerkingen die ondersteund worden binnen het prestigieuze SUMMIT programma van NWO. De SUMMIT-beurs erkent samenwerking van wereldklasse, die hiermee verder versterkt kan worden. Zie verder het persbericht van NWO.
