Kees Floor, Zenit januari 2008
Ons leven leunt sterk op planten. Ze zetten zonne-energie om in bouwmaterialen voor huizen, vezels voor kleding of papier, (bio)brandstoffen en voedsel en geneesmiddelen voor onszelf en het vee. Tegelijkertijd leveren ze zuurstof en slaan ze het broeikasgas koolstofdioxide op. Leveren die planten ook in de toekomst nog wel voldoende productie, gezien de huidige trends in groei van de wereldbevolking, de veranderingen in het consumptiepatroon en mogelijk ook de klimaatverandering? Op zoek naar een antwoord, gebruiken wetenschappers onder andere meetgegevens van weersatellieten.
1.
(muis naast afbeelding): Vegetatie-index in de zomer op het noordelijk halfrond,
gebaseerd op MODIS-gegevens. Hoge waarden van de index duiden op veel vegetatie
en zijn groen weergegeven. 2. (muis op afbeelding): Vegetatie-index in de winter op het noordelijk halfrond, gebaseerd op MODIS-gegevens. |
|
Al meer
dan 25 jaar vliegt op de Amerikaanse NOAA-satellieten het AVHRR-instrument mee.
De letters AVHRR staan voor Advanced High Resolution Radiometer. Het instrument
meet weerkaatste zonnestraling en door de aarde uitgezonden warmtestraling in
verscheidene golflengtegebieden, waaronder die van het zichtbaar licht en het
nabij-infrarood. Enkele malen per dag komt zo'n satelliet over en levert gegevens
voor beelden met een oplossend vermogen van ongeveer 1 kilometer.
Met waarnemingen
in de genoemde golflengtegebieden kun je je een beeld vormen van de begroeiing
op het aardoppervlak. Je kunt die in kaart brengen in vakjes van 1 bij 1 kilometer.
Dat gaat als volgt: Het chlorofyl in gezonde vegetatie absorbeert tijdens de fotosynthese
veel zonlicht in het zichtbaar-lichtkanaal en reflecteert tegelijkertijd veel
licht in het nabij-infrarood. Ongezonde en verdroogde planten gedragen zich juist
andersom: ze kaatsten veel licht terug in het zichtbaar licht en weinig in het
nabij-infrarood. Datzelfde is het geval als er weinig of geen begroeiing is. Uit
de metingen in de beide golflengtegebieden kan daardoor een vegetatie-index worden
afgeleid, die aangeeft of er groen aanwezig is en hoe het erbij staat. Hoge waarden
voor de vegetatie-index komen voor in het tropisch regenwoud en andere bossen;
lage waarden duiden op grasland, tundra's of woestijnen. Verder is er natuurlijk
een afhankelijkheid van het seizoen: in de zomer is de vegetatie-index hoger dan
in de winter, zoals de figuren 1 en 2 laten zien. Deze figuren zijn overigens
gebaseerd op meetgegevens van de Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer
(MODIS). MODIS is de opvolger van de AVHRR en wordt meegevoerd op de nieuwere
generatie satellieten van het Earth Observation System Terra en Aqua. De MODIS-vegetatie-index
is beschikbaar in hogere resolutie en gecorrigeerd voor de effecten van de grond
onder de vegetatie en van verstrooiing door deeltjes in de atmosfeer.
Productie
Als
je beschikt over de waarden van de vegetatie-index in de afgelopen decennia, kun
je een inschatting maken van de groen-productie van de aarde als geheel. Die gegevens
heb je nodig om te onderzoeken of er in de toekomst voor de wereldbevolking ook
nog voldoende plantaardig materiaal beschikbaar is. Zo'n schatting werd gemaakt
door een groep onderzoekers van NASA, de Universiteit van Maryland, het Wereld
Natuurfonds, en het International Food Policy Research Institute. Naast halfmaandelijkse
gemiddelden van de vegetatie-index voor de periode 1982-1998 gebruikten ze weergegevens
en informatie over landgebruik. Ze voedden daarmee een model dat plantengroei
simuleert om zo een schatting te maken van de totale hoeveelheid plantaardig materiaal,
zowel boven de grond als in de wortels eronder. De resultaten van hun modelberekeningen
zijn weergegeven in figuur 3. Het patroon toont overeenkomsten met kaarten van
de vegetatie-index: hoge waarden (donkergroen) vooral in het tropisch regenwoud,
lage waarden in de woestijnen.
Verbruik
Om
te weten of er voldoende wordt geproduceerd, moet je ook het verbruik kennen.
De onderzoeksgroep kwam tot schattingen hiervan op basis van statistische gegevens
per land over het gebruik van voedsel en plantaardige vezels. De gegevens hadden
betrekking op 1995 en kwamen van de voedsel- en landbouworganisatie van de Verenigde
Naties FAO. Figuur 4 laat zien hoeveel plantaardig materiaal in diverse delen
van de wereld wordt verbruikt. Grootverbruikers zijn landen met veel inwoners,
ook al is het verbruik per inwoner er gering, zoals in India. Daarnaast zijn de
westerse landen eveneens grootverbruikers, door de hoge consumptie per persoon.
De
gegevens over het verbruik van plantaardig materiaal in verschillende delen van
de wereld werden tenslotte gecombineerd met statistieken van aantallen inwoners
en bevolkingsdichtheid. Op die manier kun je achterhalen of een gebied in staat
is in zijn eigen behoeften te voorzien, uitgaande van het huidige consumptiepatroon.
Dan blijkt dat het verbruik in veel gebieden op aarde hoger ligt dan wat de natuurlijke
omgeving kan opbrengen (rood weergegeven in figuur 5). Dat is niet alleen het
geval in landen met grote aantallen inwoners, zoals China en India, en dichtbevolkte
gebieden als Java, maar ook in landen als Saudi-Arabië, waar de groen-productie
in de omgeving laag ligt. In westerse landen met hun hoge productie zijn er eveneens
tekorten door het hoge verbruik per persoon.
Kwetsbaarheid
Vooral
in stedelijke gebieden kan de omgeving de productie onmogelijk aan. Een stad als
New York gebruikt driehonderd maal de eigen groen-productie. Daardoor is men er
sterk afhankelijk van de agrarische infrastructuur en het transportnetwerk, wat
de voedselvoorziening tot op zekere hoogte kwetsbaar maakt.
De verhouding tussen
gebruik en productie van 'groen materiaal' kan dan ook dienen als een maat voor
de kwetsbaarheid van gebieden voor problemen met de aanvoer van voedsel, brandstoffen
en bouwmaterialen, bijvoorbeeld als gevolg van natuurrampen of van politieke onstabiliteit.
Samen met de resultaten van klimaatmodellen kan zo'n kwetsbaarheidsindicator landen
helpen te bepalen of hun natuurlijke omgeving robuust genoeg is om het hoofd te
bieden aan toenemend verbruik in de toekomst.
4.
Verbruik van plantaardig materiaal in verschillende delen van de wereld. Hoog
verbruik komt zowel voor in arme landen met veel inwoners (India) als in rijke
landen met een hoog verbruik per inwoner. |
|
Bronnen
tekst: NASA's Earth Observatory 2007; NASA: Supporting Earth System Science 2007
Bronnen
figuren: NASA/GSFC/University of Arizona (figuur 1 en 2) en Jesse Allen NASA's
Earth Observatory, gebaseerd op gegevens van NASA's Socioeconomic Data Center
(figuren 3, 4 en 5)