Πώς τα δάση, οι αγροί και οι οικισμοί αλληλεπιδρούν με το κλίμα;

Πηγή: ClimateWorks.org

Η επιφάνεια της Γης είναι σαν μεγάλο κάτοπτρο. Ορισμένες φορές το κάτοπτρο είναι διαυγές και λαμπερό, όπως ένα ανοιχτό πεδίο μετά από μία χιονόπτωση. Στην περίπτωση αυτή ολόκληρη η ηλιακή ακτινοβολία ανακλάται κι επιστρέφει στο διάστημα. Άλλες φορές, το κάτοπτρο είναι αρκετά ρυπαρό, όπως ένα πισσόχαρτο στην ταράτσα ή στους δρόμους. Τότε ολάκερη η ηλιακή ακτινοβολία απορροφάται και επανακτινοβολείται ως θερμότητα, κοντά στην επιφάνεια. Πάντως, αυτό που συμβαίνει τις περισσότερες φορές είναι πως το κάτοπτρο συμπεριφέρεται κάπως ενδιάμεσα σε αυτές τις δύο ακραίες περιπτώσεις.

Το πόσο καλά μία επιφάνεια αντανακλά την εισερχόμενη ηλιακή ακτινοβολία, ονομάζεται albedo. Το albedo είναι σημαντικό καθώς καθορίζει την ποσότητα της θερμότητας που παγιδεύεται στην ατμόσφαιρα της Γης. Όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή albedo μίας επιφάνειας, τόσο μεγαλύτερη ποσότητα ακτινοβολίας ανανακλάται πίσω στο διάστημα. Αν όλη η ηλιακή ακτινοβολία που εισέρχεται στη γήινη ατμόσφαιρα επέστρεφε στο διάστημα, τότε η Γη θα ήταν αρκετά ψυχρή και ακατάλληλη για τη ζωή όπως τη γνωρίζουμε. Αν όλη η ηλιακή μπορούσε να απορροφηθεί και να επανακτινοβοληθεί ως θερμότητα, τότε η Γη θα ήταν υπερβολικά ζεστή και ίσως τα έμβια όντα να ήταν εντελώς διαφορετικά. Συνάγεται επομένως πως η “σωστή θερμοκρασία” του πλανήτη μας, ρυθμίζεται κυρίως από το albedo των φυτικών οργανισμών που καλύπτουν το 20% της γήινης επιφάνειας.

Το albedo των φυτών δεν είναι ομοιόμορφο σε ολόκληρη τη γήινη επιφάνεια. Τα λιβάδια και οι καλλιεργούμενες εκτάσεις έχουν μεγαλύτερο albedo από τα δάση. Ακόμα και μέσα στα δάση, τα φυλλοβόλα δέντρα έχουν μεγαλύτερο albedo από τα αειθαλή. Αυτό φαίνεται λογικό, καθώς τα πράσινα λιβάδια αντανακλούν περισσότερο φως από τα σκούρα πράσινα χρώματα ενός πευκοδάσους. Παρόλα αυτά, οι περισσότερες διαφορές στο albedo των φυτών οφείλονται σε χρώματα που δεν γίνονται αντιληπτά από την ανθρώπινη όραση και βρίσκονται κοντά στο υπέρυθρο του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Επειδή τα λιβάδια και οι καλλιέργειες αντανακλούν στην ατμόσφαιρα περισσότερη ηλιακή ενέργεια, συχνά ευθύνονται για την ψύχρα στο τοπικό και στο παγκόσμιο κλίμα. Αντιθέτως, τα δάση απορροφούν περισσότερη ηλιακή ενέργεια κι έτσι συμβάλλουν στην τοπική και παγκόσμια αύξηση της θερμοκρασίας. Αν αντικαταστήσουμε όλα τα δάση της Γης με λιβάδια, η αλλαγή του albedo θα επέφερε μικρή μόνο αλλαγή στην θερμοκρασία, κάνοντας το παγκόσμιο κλίμα ψυχρό μόλις κατά 0,3 βαθμούς κελσίου. Οι αλλαγές του albedo μπορούν να επιφέρουν επιπλέον και τοπικές αλλαγές: καθώς μεταβάλλεται η φυτική σύσταση της επιφάνειας, μπορεί τοπικά να καταγραφεί αλλαγή της θερμοκρασίας ακόμα και κατά 1 βαθμό κελσίου.

Όμως το albedo δεν είναι ο μοναδικός παράγοντας που θα πρέπει κάποιος να λαμβάνει υπόψη, όταν μελετά τον τρόπο με τον οποίο η φυτοκάλυψη επηρεάζει το κλίμα. Ας δούμε την επιφανειακή θερμική ρευστότητα (ροή). Όταν η επιφάνεια της Γης απορροφά ηλιακή ακτινοβολία αντί να την αντανακλά, κάποιο μέρος της τελικής ενέργειας επανακτινοβολείται είτε θερμαίνοντας τον αέρα πάνω από την επιφάνεια είτε προκαλώντας εξάτμιση του νερού από το έδαφος, τις υδάτινες μάζες και τα δασικά φυλλώματα. Η εξατμισοδιαπνοή που συντελείται, μεταβάλλει το νερό από υγρό σε αέριο προστατεύοντας τη θέρμανση στο τοπίο, είναι ανάλογη με την εξάτμιση του νερού κατά την εφίδρωση στο δέρμα μας. Περιοχές που καλύπτονται από σπίτια και δρόμους δεν διαθέτουν αρκετά φυτά για να φωτοσυνθέσουν και να απελευθερώσουν το νερό στην ατμόσφαιρα. Ως αποτέλεσμα, το μεγαλύτερο μέρος της ηλιακής ακτινοβολίας που απορροφάται σε αστικές περιοχές επανεισάγεται στην ατμόσφαιρα ως κάτι που ονομάζεται “αισθητή θερμότητα” την οποία μπορούμε να νοιώσουμε και να μετρήσουμε. Αυτός είναι ένας από τους λόγους που εξηγεί γιατί τα αστικά περιβάλλοντα είναι περισσότερο θερμά από τα αντίστοιχα δασικά. Μπορείς να νοιώσεις τη διαφορά στη θερμοκρασία αν περπατήσεις κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, ένα μίλι σε μία πόλη και ένα μίλι σε μία διαδρομή στο δάσος. Η βόλτα στον αστικό ιστό θε είναι αρκετά πιο αποπνικτική, λόγω της θερμότητας.

Η φυτοκάλυψη της χέρσου μπορεί επίσης να επηρεάσει το κλίμα μέσω της αποθήκευσης και απελευθέρωσης άνθρακα. Αυτό είναι αρκετά σημαντικό καθώς ο περισσότερος άνθρακας στην ατμόσφαιρα βρίσκεται με τη μορφή του διοξειδίου του άνθρακα, ένα από τα αέρια του θερμοκηπίου που παγιδεύει μέρος της γήινης θερμότητας. Στην πραγματικότητα οι περισσότερες πολιτικές διαχείρισης της κλιματικής αλλαγής, εστιάζονται σε τρόπους που κρατούν το διοξείδιο του άνθρακα έξω από την ατμόσφαιρα, π.χ. απομονώνοντας το στο έδαφος και στη φυτική βιομάζα. Το καθαρό ισοζύγιο άνθρακα ενός οικοσυστήματος είναι η διαφορά ανάμεσα στην ποσότητα του άνθρακα που αποθηκεύεται στη φυτική βιομάζα και το έδαφος έναντι της ποσότητας του άνθρακα που χάνεται μέσω της αναπνοής και παραγωγής διοξειδίου του άνθρακα των μικροβίων του εδάφους και των ριζών.

Ένα ώριμο τυπικός δάσος από φυλλοβόλα και μη κωνοφόρα δέντρα κοντά μου στο New Hampshire, για παράδειγμα, εμφανίζει θετικό καθαρό ισοζύγιο άνθρακα. Μπορεί να κατακρατά περίπου 250 megagrams άνθρακα ανά εκτάριο στα φύλλα, στους μίσχους και στις ρίζες που αποτελούν την έμβια βιομάζα του. Αυτό κατά αναλογία είναι περίπου ίδιο με τη μάζα πενήντα αυτοκινήτων που έχουν παρκάρει σε μία περιοχή έκτασης ενός ποδοσφαιρικού γηπέδου. Αν κόψεις ένα δάσος και το μετατρέψεις σε μία μεσοαστική κατοικήσιμη περιοχή, ο περισσότερος από τον αποθηκευμένο άνθρακά του θα χαθεί στην ατμόσφαιρα συμβάλλοντας στην αύξηση της θερμοκρασίας του κλίματος. Μερική απώλεια άνθρακα έχουμε όταν ο άνθρωπος καίει προϊόντα ξύλου και το υπόλοιπο ολοκληρώνεται σε μεγάλες χρονικές περιόδους καθώς τα φύλλα, τα κλαδιά και τα κούτσουρα αποσυντίθεται και τα προϊόντα ξύλου αποσαθρώνονται.

Επιπλέον της απώλειας του αποθηκευμένου άνθρακα πάνω από το έδαφος,  η φυσική ανατάραξη του εδάφους κατά τη διάρκεια της χρήσης γης εκθέτει στον αέρα την οργανική ύλη που είχε προστατευθεί στα έγκατα της γης για μεγάλα χρονικά διαστήματα. Έτσι η νεκρή οργανική ύλη ανοργανοποιείται από τα μικρόβια του εδάφους και οδηγούμαστε σε επιπλέον απώλεια διοξειδίου του άνθρακα. Ακόμα και στις περιπτώσεις που τα εδάφη είναι σταθερά, αυτά εκλύουν αέρια του θερμοκηπίου μέσω φυσικών διεργασιών όπως η αναπνοή των φυτών και η αποσύνθεση της οργανικής ύλης από τα μικρόβια. Η θερμοκρασία και η υγρασία, δύο βασικοί παράγοντες ελέγχου της απώλειας διοξειδίου του άνθρακα από το έδαφος, διαφέρουν από το δάσος έως το γρασίδι (χλοοτάπητα) των προαστίων. Για παράδειγμα, οι θερμότερες συνθήκες που επικρατούν σε χλοοτάπητα εκτιθέμενο άμεσα στο ηλιακό φως μπορεί να προκαλέσουν μεγαλύτερη ροή διοξειδίου του άνθρακα από το έδαφος σε σχέση με τη μικρότερη ροή από ένα ψυχρότερο, επισκιασμένο, δασικό τάπητα. Ωστόσο τα εδάφη του χλοοτάπητα είναι συχνά ξηρότερα από τα εδάφη των δασών, μερικώς λόγω της έλλειψης κάποιο λεπτού στρώματος φύλλων που θα απέτρεπε την απώλεια υγρασίας λόγω εξάτμισης. Κατά τη διάρκεια παρετεταμένης ανομβρίας, όταν οι θερμοκρασίες είναι υψηλές αλλά το νερό λιγοστό, η ροή διοξειδίου του άνθρακα από το έδαφος είναι χαμηλότερη στους χλοοτάπητες των γρασιδιών σε σχέση με τα δάση, λόγω της πίεσης υγρασίας.

Αν όλα αυτά φαίνονται περίπλοκα σε σας, τότε ίσως αρχίζετε να καταλαβαίνεται γιατί είναι επιτακτική η αναλυτική έρευνα της εδαφοκάλυψης, της χρήσης γης και της κλιματικής επίπτωσης σε τοπικό επίπεδο.

Εδώ, στην παραλία του  New Hampshire, οι συνεργάτες μου κι εγώ προσπαθούμε να καταπιαστούμε με αυτή την ανάγκη. Τα τελευταία τρία χρόνια, ποσοτικοποιούμε τους τρόπους με τους οποίους τα τοπικά μας δάση, φάρμες και οικισμοί αλληλεπιδρούν με το κλίμα. Μετράμε το albedo, τη θερμότητα επιφανείας, την αποθήκευση άνθρακα, και την απελευθέρωση αερίων του θερμοκηπίου στις αστικές, αγροτικές και δασικές εκτάσεις του τοπίου μας. Στη συνέχεια μετατρέπουμε κάθε μία από αυτές τις μετρήσεις σε έναν κοινό παρανομαστή, “κλιματικός εξαναγκασμός λόγω μεταβολής της ακτινοβολίας – radiative forcing”, που μας επιτρέπει να αποφασίσουμε πόσο κάθε τύπος κάλυψης συνεισφέρει στην κλιματική αλλαγή ή την αντισταθμίζει.

Αν και η έρευνά μας γίνεται στην παραλία του New Hampshire, η περιοχή μας είναι όπως πολλές άλλες περιοχές που γίνονται προάστια στις ΗΠΑ. Η αύξηση του πληθυσμού τα τελευταία πενήντα χρόνια οδήγησε στην απώλεια του 60% των αγροκτημάτων, των δασών και την ταυτόχρονη αύξηση των αστικών και εμπορεύσιμων περιοχών. Σε αυτό το σενάριο, η φράση “έξυπνη ανάπτυξη” συχνά εφαρμόζεται για να προστατέψει από την αστική άτακτη εξάπλωση που συσχετίζεται με την ταχύτατη ανάπτυξη. Για μας, “έξυπνη ανάπτυξη” ίσως είναι επίσης ένας τρόπος να χρησιμοποιήσουμε επιδέξια τη χέρσο, χρησιμοποιώντας πολιτικές που βρίσκουν ισορροπία στην τροφή, την οικιστική ανάπτυξη και τις ψυχαγωγικές ανάγκες των τοπικών κοινωνιών με την ικανότητά του τοπίου να μετριάσει την κλιματική αλλαγή.

Τα παραπάνω κείμενο αποτελεί μετάφραση του άρθρου “A Land Use Puzzle: Piecing Together How Forests, Croplands, and Residential Neighborhoods Interact with Climate” που δημοσιεύθηκε στην έκδοση July-August 2014 του “Reports of the National Center for Science Education” που εκδίδεται από το “National Center for Science Education”. Δείτε το πλήρες άρθρο.