Q & en Seriedu frågade

du frågade: Kan den stora gröna väggen stoppa Sahara från att expandera?

”du frågade” Är en serie där Earth Institute-experter tar itu med läsarfrågor om vetenskap och hållbarhet. För att hedra Climate Week NYC och Covering Climate Now-initiativet kommer vi att spendera de närmaste veckorna med att fokusera på dina frågor om klimatförändringar.

följande frågor skickades in via vår Instagram-sida av två av våra följare. Svaren tillhandahålls av Alessandra Giannini.

Alessandra Giannini är klimatforskare vid International Research Institute for Climate and Society inom Earth Institute vid Columbia University. Hon har forskat om torka i Afrika.

är Afrikas stora gröna vägg det enda naturliga sättet att förhindra ytterligare expansion av Sahara till resten av Afrika?

först och främst expanderar Sahara inte till resten av Afrika. Torka i Sahel på 1970-och 1980-talet fick det att se ut som om öknen expanderade, eftersom minskningen av nederbörd vid ökenmarginalen (Sahel) orsakade en minskning av vegetationen. Men sedan tillkomsten av satellitobservationer av markskydd i början av 1980-talet vet vi att hur långt norrut i ökenvegetationen växer beror på hur mycket det regnar i utkanten av öknen. Hur mycket det regnar i Sahel under årtionden till århundraden styrs främst av mycket storskaliga influenser, såsom temperaturerna i de globala oceanerna, inte av hur mycket vegetation det finns.

The Great Green Wall — ett projekt som syftar till att plantera en stor vägg av träd över Nordafrika — kan inte förhindra en expansion av Sahara. Inte heller kan plantering av träd i halvtorra regioner i allmänhet öka nederbörden.

Sahara är en öken eftersom den får försumbar nederbörd. Det får lite nederbörd på grund av var den ligger. Klimatologiskt är öknar där de är — cirka 30 grader norr och söder i båda halvklotet — på grund av cirkulationsmönster i atmosfären. Varm, fuktig luft stiger nära ekvatorn, kyler sedan och kondenserar sin fukt, som faller som regn eller snö. Således kännetecknas ekvatorialregionerna av mycket våta ekosystem, som regnskogar. Samma luft sjunker senare över Sahara, men tyvärr kan sjunkande luft inte leda till regn, och det mesta av dess fukt tappas ändå. Latituden för sjunkande rörelse bestäms till stor del av jordens rotationshastighet runt sin axel.

på paleoklimatiska tidsskalor (tusentals till hundratusentals år) kan öknarnas omfattning variera beroende på variationer i mängden solstrålning som når jorden. Detta beror delvis på förändringar i jordens bana. Sahara var ”grönt” mellan 11 000 och 5 000 år sedan. Variationer i solstrålning kan driva större poleward penetration av monsunsystem, och därmed öka nederbörden vid ökens ekvator-ward kant.

allt detta sagt, det finns bevis för att vegetationstäckning — särskilt jordbrukare som använder agro-skogsbruk och mark — och vattenvårdstekniker-kan vara en fördelaktig åtgärd för att anpassa sig till klimatförändringar. Med agro-skogsbruk menar jag inte så mycket att plantera rader av träd, utan snarare att integrera träd och buskar i normala jordbruksmetoder. Jordbrukare väljer vilka träd som ska kunna växa i sina åkrar-vanligtvis träd som ökar näringsupptaget i marken och/eller ger ytterligare näringsinsatser till människor och djur.

att plantera träd är fördelaktigt eftersom indikationen från meteorologiska observationer är att klimatförändringen i Sahel kan ta form av mindre frekventa men mer intensiva regn. De ovan nämnda teknikerna kan använda Regn mer effektivt genom att minska avrinningen och öka vatteninfiltrationen i jorden, vilket laddar akviferer. Men eftersom öknar definieras av deras regnmängder, inte vattenlagring, kan det i slutändan inte stoppa ökenspridning.

jag läste nyligen att beskogning i Sahara skulle sänka jordens albedo i en utsträckning skulle göra beskogning faktiskt förvärra problemet. Är denna förutsägelse korrekt?

om jag förstår rätt är oron här att plantering av träd i öknen skulle orsaka en minskning av albedo (dvs. i mängden solstrålning som reflekteras tillbaka till rymden), vilket kan leda till att mer energi absorberas av jorden och därigenom öka uppvärmningen. Även om det kan vara en välgrundad oro i sig, klimatsystemet är mer komplicerat än så. Att betrakta denna enda effekt isolerat är inte tillräckligt för att svara på frågan.

i slutändan är det viktigt att denna extra mängd energi som absorberas av jordens yta kan hitta sin väg ut ur jordens klimatsystem. Inte bara ut ur ytan och in i atmosfären, utan också ut ur atmosfären och tillbaka till rymden.

solljus (solstrålning) som kommer till jorden är till vänster, i gult. Långvågig (markbunden) strålning som går bort från jorden är till höger, i beige. (Bild: K. Trenberth, J. Fasullo och J. Kiehl)

när den har absorberats av ytan kan energi avges till atmosfären genom olika processer, inklusive:

• som ” terrestrisk strålning ”(märkt” ytstrålning ” i bilden). Jorden, som människokroppen och vilken kropp som helst med en temperatur över absolut noll, avger strålning.
• genom ledning eller nära kontakt med atmosfären (märkt ”termik” i bilden).
• som ”latent värme” eller ”evapo-transpiration” i bilden — vilket betyder den energi som används för att avdunsta vatten från ytan.

en gång i atmosfären, om energin släpps ut i rymden kommer sannolikt att bestämmas mest av moln: tjock eller tunn, nära ytan eller högt, var och en kommer att ha en annan effekt. Dessutom beror molnen på den globala atmosfäriska cirkulationen — det vill säga på vindens riktning och styrka, platsen för regn etc. Därför beror slutligen ödet för denna extra energi som absorberas vid ytan på grund av en lokal albedo-minskning inte enbart på den lokala ökningen av trädskydd eller lokala förhållanden, utan på hur dessa förhållanden kan påverka och i sin tur påverkas av globala fenomen.

bilderna nedan visar några exempel på mark-och vattenvård i Sahel. Jag tog dem i byn Abraha Atsbeha, i Tigray-regionen i norra Etiopien, och de är bevis på en anmärkningsvärd miljöomvandling för en by som nästan övergavs för 30 år sedan!

visserligen är det små funktioner, men om du Kisar ser du rader i fälten: det här är rader med rektangulära gropar, cirka 1 meter djupa, där vatten samlas under regn och långsamt infiltrerar i vattenbordet. Foto: Alessandra Giannini

en kontrolldamm för att minska nedströmsavrinningen. Foto: Alessandra Giannini

en brunn med en handpump-vattentabellen är så nära ytan att vattnet sipprar även utan att pumpa! Foto: Alessandra Giannini

har du en fråga om klimatförändringar? Nyfiken på bevarande? För att skicka en fråga, släpp en kommentar nedan, meddela oss på Instagram eller maila oss här.