UGent-onderzoekers verwachten toenemende droogte in Hoorn van Afrika, in tegenstelling tot wat klimaatmodellen voorspellen

‘Nat wordt natter, droog wordt droger’. Dat mantra wordt al decennia gebruikt om te voorspellen hoe de opwarming van de aarde de hydrologische cyclus in verschillende wereldregio’s gaat beïnvloeden. Maar als klimaatmodellen voorspellen dat een groot deel van tropisch Afrika een toekomst met natter weer tegemoet gaat, waarom wordt het dan steeds droger in bepaalde delen van de Afrikaanse tropen, zoals de Hoorn van Afrika? Een internationaal onderzoeksteam vond een prehistorisch omslagpunt in het klimaat dat het verschil tussen deze modelvoorspellingen en de toenemende droogte in de Hoorn van Afrika helpt verklaren. Hun nieuwe paper werd op 9 augustus gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature.

Vochtbalans is neerslag min verdamping

Simpel gezegd zijn er twee belangrijke factoren die bepalen hoe nat of droog het is: de hoeveelheid neerslag en de hoeveelheid water die verdampt. In de tropen zorgen hogere temperaturen meestal voor natter weer door sterkere moessonregens. Tegelijkertijd zorgen hogere temperaturen ook voor meer verdamping, omdat water in warmere lucht gemakkelijker verdampt.

Toch kampen delen van de wereld, zoals de Hoorn van Afrika, recent met ernstige meerjarige droogtes als gevolg van de stijgende temperaturen. Een onderzoeksteam met o.a. hoofdauteurs Dirk Verschuren (UGent) en Allix Baxter (Universiteit Utrecht) vond in de sedimenten van het Chalameer, op de grens van Kenia en Tanzania, een verklaring voor de kloof tussen de voorspellingen van klimaatmodellen en de recente droogtes in het oosten van Afrika.

Sedimentboorkernen uit het Chalameer

“We bestudeerden sedimentboorkernen uit het meer, die terug gaan tot 75.000 jaar geleden,” zegt Baxter. Na vijf jaar voorbereiding kostte het drie maanden veldwerk, waarbij meer dan honderd mensen betrokken waren, om het boorschip te installeren en de sedimentboorkernen te verzamelen. “Op basis van deze sedimenten konden we achterhalen hoe de diepte van het meer en de regionale temperatuur in de loop van de tijd veranderden.” Hoe diep het meer was, weerspiegelt veranderingen in de vochtbalans; de hoeveelheid regenval minus de hoeveelheid verdamping.

Omslagpunt in het klimaat

“We ontdekten dat tijdens de laatste ijstijd, tussen 75.000 en 11.700 jaar geleden, hogere temperaturen in de Hoorn van Afrika inderdaad voor een natter klimaat zorgden,” legt Verschuren uit. “Maar rond 11.700 jaar geleden, toen de temperatuur in de regio met een paar graden steeg, zagen we een omslagpunt waarbij hogere temperaturen tot meer droogte leidden, en lagere temperaturen tot een natter klimaat.” Deze verandering in de relatie tussen temperatuur en vochtbalans in de Hoorn van Afrika heeft deze regio sindsdien gemaakt tot een droog tropisch klimaatregime. De onderzoekers verwachten dat die droogte zal aanhouden wanneer temperaturen in de toekomst blijven stijgen.

“Deze bevinding komt overeen met de in aantal en ernst toenemende droogtes die we nu zien in de Hoorn van Afrika,” illustreert Baxter. Nog belangrijker voor deze regio, waar de meeste mensen afhankelijk zijn van regen voor landbouw, is dat het nieuwe onderzoek suggereert dat de Hoorn van Afrika in de toekomst waarschijnlijk nog droger zal worden, in plaats van natter zoals voorspeld door de meeste klimaatmodellen. “Hoewel het nog steeds ter discussie staat wat de oorzaak is van deze recente droogtes, geeft ons onderzoek een aanwijzing voor een onderliggend mechanisme. Onze gegevens brachten bepaalde processen aan het licht waarvan we hopen dat ze beter worden opgenomen in de klimaatmodellen om toekomstige klimaatveranderingen op lange termijn in deze en andere tropische gebieden nauwkeuriger te voorspellen.”

Microben als indicatoren

Hoe kun je aan de hand van sedimentmonsters zien hoe diep een meer vroeger was en hoe warm het was? Het team gebruikte organische moleculen die deel uitmaken van het membraan van microben die in het meer leven. Deze microben maken net iets andere moleculen om de eigenschappen van hun membraan te veranderen, zodat ze beter kunnen overleven in een warme of koude omgeving. Dit betekent dat de soorten membraanmoleculen die in oude sedimenten zijn gevonden, gebruikt kunnen worden om temperatuurveranderingen in het verleden te reconstrueren.

Eerder onderzoek van het hedendaagse Lake Chala toonde aan wanneer en waar in de waterkolom deze microben leven. Bepaalde microben leven alleen in de zuurstofrijke bovenste waterlaag, terwijl andere een voorkeur hebben voor de zuurstofarme diepere lagen. Omdat deze zuurstofarme laag van het meer groter wordt als het meer dieper is en het klimaat natter, laat de verhouding van membraanmoleculen die door elke groep worden gevormd en in de sedimenten worden bewaard, zien hoe nat het milieu vroeger was.

Samenwerking

Deze publicatie is het resultaat van een samenwerking tussen onderzoekers van Universiteit Utrecht, Universiteit Gent, NIOZ, het Max Planck Institute for Chemistry, de University of Nairobi, de University of Haifa, en de University of Cambridge.

Publicatie

‘Reversed Holocene temperature–moisture relationship in the Horn of Africa’
A. J. Baxter*, D. Verschuren*, F. Peterse, D. G. Miralles, C. M. Martin-Jones, A. Maitituerdi, T. Van der Meeren, M. Van Daele, C. S. Lane, G. H. Haug, D. O. Olago & J. S. Sinninghe Damsté (*gelijke bijdrage). Nature, 9 augustus 2023.

Contact

Prof. Dirk Verschuren
Vakgroep Biologie
09 264 52 55/62
dirk.verschuren@ugent.be