Verandering regenproces Amazone bedreigt klimaat

Met hun broeikasgassen beïnvloeden de groeiende steden in het Amazonegebied de vorming van regenwolken boven het regenwoud. En daarmee het klimaat in de hele wereld.

Foto: Overstroming in de Amazonestad Manacapuru (2012)

Kantelende Amazone (1)

Het Amazonegebied is frontlijn in de strijd tegen klimaatverandering. “Climate control centre for the world”, noemde de Canadese rockzanger Bruce Cockburn het regenwoud in zijn song ‘If A Tree Falls’: “If a tree falls in the forest does anybody hear? Anybody hear the forest fall?”

Volgens sommigen zouden delen van de Amazone dichtbij zogenaamde kantelpunten (tipping points) zijn, waarbij een relatief kleine verandering voor een relatief groot en onomkeerbaar gevolg zorgt en het klimaat in een andere evenwichtssituatie terecht komt. Er zijn ook tegengeluiden die zeggen dat de Amazone flexibeler is dan de kantelpuntprofeten prediken.

Het weer in de Amazone kan snel omslaan. Ik bevond mij ooit in een klein bootje op een meer in Peru, net over de grens met Brazilië. Samen met een gids zocht ik naar een groot soort kaaiman die daar zou leven en die ik wilde fotograferen. Het was een heldere avond. Er was geen wolk te zien. Tot een kwartier later. We waren midden op het water. Plotseling werd het donker. Een klap. Bliksem schoot door de lucht. Voor we konden reageren, sloeg de regen keihard neer. Zo dicht was de muur van water dat ik mijn gids, die vlak voor mij zat, nauwelijks kon zien. Ook de lichtbundel van mijn Maglite lantaren verdronk in de watermassa.

“De staat van de atmosfeer kan in Amazonia inderdaad in vijftien minuten veranderen”, bevestigt Bruno Takeshi Tanaka Portela. Het is juni 2014. Tanaka Portela is meteoroloog en heeft een master in klimaat en milieu. Hij werkt voor het nationale onderzoeksinstituut INPA in Manaus, hoofdstad van de Braziliaanse deelstaat Amazonas. Tanaka Portela is projectleider van GOAmazon, een wetenschappelijk onderzoek naar de invloed van verstedelijking in tropische gebieden op lokale ecosystemen en het mondiale klimaat. We rijden in zijn auto naar Manacapuru, een stadje 60 kilometer westwaarts aan de Rio Solimões (zoals de Amazone van de grens met Peru tot aan Manaus heet), waar een van de meteorologische locaties van het project is.

Foto: Overstroming in Manaus (2012)

GOAmazon staat voor Green Ocean Amazon. Deze naam refereert aan de eigenschappen van wolken boven het Amazonewoud en die van wolken boven de oceanen. Die lijken op elkaar. Door de aanwezigheid in de lucht van een grote hoeveelheid vocht en een lage concentratie van zwevende deeltjes worden de waterdruppels die door condensatie op die deeltjes ontstaan snel groter. Ze krijgen in hoog tempo voldoende massa om omlaag te vallen. Daardoor kan het van het ene op het andere moment gaan plenzen.

Deze kenmerken werden in 2004 voor het eerst beschreven in het tijdschrift Science. De schrijvers waren tussen 1995 en 2005 betrokken bij het Large-Scale Biosphere-Atmosphere Experiment in Amazônia, een internationaal onderzoek naar de chemie van de atmosfeer boven het Amazonewoud. Deze ontdekking maakte dat het gebied de bijnaam ‘Groene Oceaan’ kreeg.

Uit dezelfde studie bleek dat het regenproces in het Amazonegebied verandert. Door de toenemende vervuiling, als gevolg van verstedelijking en de verbranding van biomassa, neemt de hoeveelheid fijnstof in de atmosfeer toe. Er zijn dus steeds meer condensatiekernen – stofdeeltjes waar water op condenseert – wat leidt tot kleinere druppels. En dat vertraagt de vorming van regen. “Dit kan neerslagpatronen wezenlijk veranderen en in grote gebieden het evenwicht in het watersysteem aantasten”, stelde Paulo Artaxo van de Universiteit van São Paulo en co-auteur van het artikel in Science.

Foto: Droogte in Manaus, hoofdstad van de Braziliaanse deelstaat Amazonas (2009).
Foto: Droogte in Manaus (2009)

Om de invloed te onderzoeken die verstedelijking in tropische gebieden op lokale ecosystemen en het mondiale klimaat heeft, werd GOAmazon opgezet. Dit is een internationaal samenwerkingsverband van INPA met onder andere het Amerikaanse ministerie van Energie en het Duitse Max Planck Instituut voor Chemie. Hoogleraar Scott Martin van de Harvard-universiteit is samen met Paulo Artaxo initiatiefnemer van GOAmazon. Hij omschreef het project bij de lancering begin 2014 aldus: “Het gebruik van natuurlijke hulpbronnen is de laatste decennia enorm toegenomen. Met dit experiment proberen we de volgende vragen te beantwoorden: hoever kunnen we nog doorgaan met vervuilen, ontbossen en het klimaat veranderen, en hoelang zal de aarde dit nog uithouden?”

Langs de kant van de weg, daar waar ooit regenwoud was, staan rokende steenfabrieken. Tot voor enkele jaren was dit deel van het Amazonegebied slechts per boot bereikbaar. Sinds 2011 verbindt een 3,5 kilometer lange brug bij Manaus de beide oevers van de Rio Negro (een zijrivier van de Amazone). Niet alleen het verkeer is hier sindsdien sterk toegenomen, ook ontbossing en industrialisatie. Links en rechts van de weg bevinden zich vloedbossen. Op sommige plekken dreigt het water over de weg te spoelen.

Het GOAmazon onderzoekscentrum bij Manacapuru ligt niet in het regenwoud zelf, maar is gebouwd op het terrein van een lokale boerderij, Fazenda Exata. Naast vier radarsystemen staan er vijftien laboratoriumcontainers. Elf daarvan horen tot de Atmospheric Radiaton Measurement-faciliteit (ARM). Dit is een mobiele set met apparatuur voor het meten van zonnestraling, atmosferische eigenschappen en stromingen, en het ontstaan en de vorming van wolken. Hij meet ook meteorologische variabelen als temperatuur, windsnelheid en windrichting. ARM werd op deze plek geïnstalleerd, omdat hier bijna zes maanden per jaar verontreinigde lucht uit Manaus arriveert, meegevoerd door de wind. Omdat de lucht de rest van de tijd schoon is, biedt dat prima vergelijkingsmateriaal.

Foto: Kinderen spelen in de overstroomde straten van Manacapuru (2012)

Tijdens de reis van de rookpluim met schadelijke stoffen van Manaus naar Manacapuru reageren de deeltjes met atmosferische gassen en veranderen ze. Op Fazenda Exata worden de resultaten van deze transformatie bestudeerd, en het effect dat ze hebben op de wolken en het lokale klimaat. Daarna volgt een vergelijking met metingen op onderzoekslocaties die directer zijn blootgesteld aan de vervuiling, zoals INPA’s eigen Bosque da Ciência (Wetenschapsbos) in Manaus. En dan is er het natuurreservaat Uatumã, 150 kilometer ten noordoosten van Manaus. Op deze laatste locatie verrijst ATTO (Amazonian Tall Tower Observatory), een 325 meter hoge stalen toren – hoger dan de Eiffeltoren – die als een naald vanuit het woud in de lucht priemt.

“Er is bij wetenschappers veel belangstelling”, zegt Tanaka Portela. “We onderzoeken nu hoe de uitstoot van schadelijke stoffen in een grote stad als Manaus de directe omgeving beïnvloedt, hoe vervuiling de verticale groei van wolken verandert, of ze sneller groeien en groter worden, of dat juist het tegenovergestelde het geval is. En wat de effecten zijn op het klimaat.” Wetenschappers hebben tot nu toe vooral de algemene omstandigheden bestudeerd. “Om beter te begrijpen hoe het werkt, kijken wij op microniveau naar de chemische interacties in de atmosfeer.”

GOAmazon gaat over wolken. En over hun invloed op het klimaat. Tropische wolkensystemen zijn de belangrijkste transporteurs in de kringloop van atmosferische energie en vocht rond de aarde. De klimatologische gevolgen van veranderingen van de samenstelling van de atmosfeer variëren van minder neerslag en extreme droogteperioden tot hevige regenval en zware stormen. Het zijn verschijnselen die in het Amazonegebied zelf al geruime tijd zichtbaar zijn.

Foto: Iedere 24 uur worden twee weerballonnen opgelaten, een ’s middags en een ’s nachts (2014)

“Het is belangrijk, noodzakelijk zelfs, om te doorgronden hoe dingen in het Amazonegebied écht werken.” Tanaka Portela noemt, als hij mij op Fazenda Exata rondleidt, GOAmazon slechts het begin. Er zijn, zegt hij, meer aspecten die moeten worden bestudeerd; niet alleen de bossen, de bladeren, de bodem. Alle ecosystemen, alle interacties moeten worden onderzocht, betoogt hij, de hele kringloop van atmosfeer, biosfeer en hydrosfeer. “Dit gebied is miljoenen vierkante kilometers groot. Manaus beslaat daarvan nog niet 1 procent. Toch kan één zo’n stad het ecosysteem in het hele gebied beïnvloeden. De energie die hier vrijkomt, wordt naar andere, subtropische gebieden getransporteerd en kan daar de temperatuur en het klimaat veranderen. Het is belangrijk om mensen te laten weten wat er aan de hand is. We hopen zo een mentaliteitsverandering te bewerkstelligen. Maar dat gaat langzaam. En we hebben niet zo heel veel tijd meer.”

Fazenda Exata heet in het jargon van het onderzoek, locatie ‘T3’. Amazonisch dierenleven is er nauwelijks. Soms waagt zich een kameleon op de open ruimte tussen de containers, om daarna weer snel in de schaduwen te verdwijnen, weg van de spiedende blik van roofvogels. En er wordt wel eens een slang aangetroffen, al dan niet giftig. De veelal witte containers, de ongewoon gevormde meetinstrumenten en de met metallic ducktape afgedichte kabels en leidingen geven het terrein een vreemde, wat surrealistische aanblik. Hier regeert de computer. Hier wordt (misschien) de toekomst van ons klimaat bepaald. Vanuit een grote stalen kuip (Radar Wind Profiler) klinken elektronische blieps als bij de Duitse techno-pop band Kraftwerk: “I’m the operator with my pocket calculator.”

Foto: De luid bliepende Radar Wind Profiler doet metingen aan wind en temperatuur (2014)

“Het is belangrijk om te doorgronden hoe dingen in het Amazonegebied écht werken.” Die opmerking blijft mij sinds mijn bezoek aan Fazenda Exata intrigeren. Climate control centre for the world”, noemde de Canadese rockzanger Bruce Cockburn het regenwoud. Dat is mooi gezegd: Klimaatcontrolecentrum voor de wereld. Maar hoe werkt dat?

Er wordt best veel geschreven over de Amazone en het klimaat. Maar echt wijzer word ik van die artikelen vaak niet. Ze spreken elkaar tegen, volgen een bepaalde agenda (lees: wie betaalt bepaalt) en/of slaan in de vertaalslag van wetenschap naar publiek stappen over. Als ik wil weten “hoe dingen in het Amazonegebied écht werken”, zal ik zelf op onderzoek moeten.

Ik sprak voor dit artikel met meteoroloog Bruno Takeshi Tanaka Portela (Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia), senior research scientist dr. Liz Alexander (Environmental Molecular Sciences Laboratory, Pacific Northwest National Laboratory), IT-analist Vagner Castro (Atmospheric Radiaton Measurement-faciliteit), masterstudent meteorologie en mechanica Juarez Viejes (Universiteit van Amazonas) en senior meteoroloog Reinier van den Berg (Meteo Consult). Verder raadpleegde ik de São Paulo Research Foundation in Brazilië.

Delen van dit artikel zijn eerder gepubliceerd bij KIJK en Down To Earth.