Plantenmest beinvloedt klimaatreconstructies: maar hoeveel?

Wat Climategate nog eens onderstreept is dat de arrogantie die alarmistische onderzoekers aan de dag leggen richting critici, deels wordt gemotiveerd door het maskeren van de onzekerheid over eigen kennis en data. Ook bij de zogeheten koolstofcyclus is dit het geval.

Terwijl de ‘halfwaardetijd’van CO2 in de atmosfeer toch een belangrijk discussiepunt is, lopen de schattingen met een factor tien uiteen over de hoeveelheid koolstof die planten en bomen opnemen uit de atmosfeer. En hoeveel groeien bomen en planten nu extra door hogere CO2-gehaltes? Het antwoord op die vraag is belangrijk om te bepalen hoeveel koolstof je extra kunt vastleggen via bijvoorbeeld compensatieprogramma’s. Dat het effect positief is staat vast. Iedere paprikateler kent het zogenaamde CO2 fertilisatie-effect, dat bij gehaltes van 1000 ppm de oogst fors opkrikt. Daarom krijgen tuinders in het Westland van Shell CO2 in hun kassen geblazen.

Boomringen
Deze fertilisatie speelt ook een grote rol bij de auteurs van hoofdstuk 6 van het AR4-rapport van het IPCC uit 2007.Neem bijvoorbeeld de beroemde klimaatreconstructies van Mann Bradley en Hughes in 1998, de hockeystickgrafiek die zich voor een groot deel baseert op de groei van boomringen. Men neemt hier aan dat de boomringen een goede maat zijn voor temperatuur, en verwaarloost daarbij deels andere groeifactoren en cycli.

Mann past een ‘correctiefactor’ toe voor het fertilisatie-effect. Maar feitelijk weet niemand precies hoe groot dit effect nu is op de groei van bomen, naast de vele andere factoren als temperatuur, neerslag, bemesting met stikstof uit de lucht. Want er zijn nauwelijks experimenten gedaan die het fertilisatie-effect kunnen onderscheiden. Kun je dus wel een nauwkeurige klimaatreconstructie maken op basis van boomringen?

Al in 1997 verwijst dendrochronoloog Keith Briffa naar onderzoek uit het meetnet van collega Schweingruber. Deze stelt op basis van honderden meetpunten in Europa vast dat bomen in de laatste eeuw veel sneller groeien, en dat het CO2-fertilisatie-effect een grote rol moet spelen, naast de gegroeide stikstofdepositie die vooral van de landbouw afkomstig is. De beroemde ‘decline’uit Climategate komt in deze email ook al ter sprake.

>On Mon, 3 Nov 1997, Keith Briffa wrote:
>
>>
>> Tom
>> thanks for the info. Actually this is a chance for me to to mention that
>> we have for the last few months at least, been reworking the idea of
>> looking in the Schweingruber network data for evidence of increasing tree
>> growth and hence ,potentially at least, evidence of changing tree(read
>> biomass) uptake of carbon.
>> The results are dramatic – Basically growth is roughly constant (except for relatively
>> small climate variablity forcing) from 1700 to about 1850. It then
>> increases linearly by about up until about 1950 after which time young ( up
>> to 50 year old) basal area explodes but older trees remain constant . The
>> implication is a major increase in carbon uptake before the mid 20th
>> century – temperatue no doubt partly to blame but much more likely to be
>> nitrate/Co2 . Equally important though is the levelling off of carbon
>> uptake in the later 20th century. This levelling is coincident with the
>> start of a density decline – we have a paper coming out in Nature
>> documenting the decline . In relative terms (i.e. by comparison with
>> increasing summer temperatures) the decline is represented in the ring
>> width and basal area data as a levelling off in the long-timescale inrease
>> ( which you only see when you process the data as we have). The density
>> data do not show the increase over and above what you expect from
>> temperature forcing.
>> I have been agonising for months that these results are not some
>> statistical artifact of the analysis method but we can’t see how. For just
>> two species (spruce in the western U.S. Great Basin area and larch in
>> eastern Siberia) we can push the method far enough to get an indication of
>> much longer term growth changes ( from about 1400) and the results confirm
>> a late 20th century apparent fertilization!

Face
Het vaststellen van een fertilisatie-effect is knap lastig. Want afgezien van de zogenaamde FACE-experimenten zijn er verrassend weinig studies gedaan die dit positieve effect op plantengroei kunnen scheiden van de vele andere invloeden. Lokaal klimaat, bodemgesteldheid, leeftijd van bomen, onderlinge concurrentie om licht en voedingstoffen. Vele zaken spelen een rol bij de groei van bomen. En alleen bij FACE werd duidelijk onder gecontroleerde omstandigheden in open lucht jarenlang de CO2-concentratie verhoogd tot 550 ppm. Dan blijken bomen gemiddeld met 23 procent extra te groeien. Dus hoeveel extra groeien bomen nu wanneer de concentatie stijgt van 280 naar 385 ppm, zoals in de afgelopen eeuw? Niemand die het precies kan zeggen.

Regenwoud
In de tropen zijn nooit experimenten gedaan, die vergelijkbaar zijn met Face. Schattingen van 60 procent groei in productiviteit bestaan. Opmerkelijk was dat het IPCC in 2007 dit fertilisatie-effect niet meerekende in haar combinatie van klimaatmodellen en vegetatiemodellen. Zij voorspelden op basis van de toen gebrekkige modellen dat eind deze eeuw het volledige Amazonewoud zou verdwijnen.

Maar toen de Braziliaan David Lapola in 2009 in Biogeochemical Cycles het fertilisatie-effect wél meerekende, bleef het regenwoud plotseling staan. Extra CO2 maakt de fotosynthese van C3-planten efficienter. Zij krijgen hierdoor ook minder last van droogte. En zo verdween weer een klimaatramp op basis van modellen achter de horizon van betere modelresolutie, en meer natuurlijke werkelijkheid.

Pandora’s doos
Laten we zeggen dat de positieve rol van CO2 op planten nog geen uitgemaakte zaak is. Ook voor de klimaatonderzoekers. De onzekerheid over vele andere zaken naast temperatuur die de groei van boomringen beinvloed noemen de CRU-onderzoekers een ‘A Pandora’s box that we might open at our own peril.

Daarnaast blijft met name van plantenfysiologen de kritiek binnenregenen. Zoals blijkt uit deze email.

Dear Professor Briffa, my apologies for contacting you directly, particularly
since I hear that you are unwell.
However the recent release of tree ring data by CRU has prompted much
discussion and indeed disquiet about the methodology and conclusions of a
number of key papers by you and co-workers.
As an environmental plant physiologist, I have followed the long debate
starting with Mann et al (1998) and through to Kaufman et al (2009).
As time has progressed I have found myself more concerned with the whole
scientific basis of dendroclimatology. In particular;
1) The appropriateness of the statistical analyses employed
2) The reliance on the same small datasets in these multiple studies
3) The concept of “teleconnection” by which certain trees respond to the
“Global Temperature Field”, rather than local climate
4) The assumption that tree ring width and density are related to temperature
in a linear manner.
Whilst I would not describe myself as an expert statistician, I do use
inferential statistics routinely for both research and teaching and find
difficulty in understanding the statistical rationale in these papers.
As a plant physiologist I can say without hesitation that points 3 and 4 do
not agree with the accepted science.
There is a saying that “extraordinary claims require extraordinary proof”.
Given the scientific, political and economic importance of these papers,
further detailed explanation is urgently required.
Yours sincerely,
Dr. Don Keiller.

Hoe kun je uberhaupt realistisch dus een ‘wereldtemperatuur’reconstrueren op basis van proxydata die vooral door regionale klimaatinvloeden worden bepaald. Het zal nog een interessante discussie worden.