Baat bij stof

’Sahara-Sau’ schreef een Duitse automobilist in mei 2008 op zijn auto, met van woede trillende vinger wellicht. Zwijn van een woestijn.

Een zachte regen van roodachtig stof was neergedaald op Duitsland en ook delen van Nederland, over de Middellandse Zee getild door een ongewoon krachtige zuidenwind. En dat stof deed niet alleen de glans van buiten geparkeerde auto’s verbleken, het verkilde ook een heel continent. Volgens recente berekeningen van een promovendus aan het Karlsruher Institut für Technologie, Max Bangert, zaten de voorspellingen van de Deutsche Wetterdienst er die laatste week van mei een kwart graad naast.

Eigenlijk was het enige ongewone aan mei 2008 de koers van het stof uit de woestijn. De Sahara en zijn kurkdroge neefjes elders op de wereld sturen voortdurend stof de lucht in, dat vervolgens met de luchtstromingen op reis gaat, soms duizenden kilometers ver. Daarbij beïnvloedt het de weergesteldheid in grote gebieden, het wereldwijde klimaat en zelfs misschien de groei van bos aan de andere kant van de aarde.

Een paar maanden voordat de auto’s in Europa hun beurt kregen, volgde bijvoorbeeld Ilan Koren van het Weizmann Instituut in Israël een bijzonder krachtige opwolking van stof uit de Bodélé-Depressie. Dat is een laaggelegen gebied in Tsjaad, dat bij twee bergruggen ligt waar regelmatig een krachtige wind doorheen wordt geperst. Als die de grond raakt, worden grote hoeveelheden fijn stof opgetild: de bezinksels van het meer dat daar duizenden jaren geleden opdroogde. De Bodélé wordt wel de stoffigste plek op aarde genoemd. Er komt zeker een kwart, en volgens sommigen de helft van al het stof van de Sahara vandaan, en die woestijn levert weer ongeveer de helft van al het stof in de atmosfeer.

Koren zag het oprijzen met een camera aan boord van de Aqua-satelliet, zag het de zon een heel klein beetje verduisteren boven een lichtmeter in een meetstation in Ilorin, Nigeria, volgde het stof met de Calipso- satelliet terwijl het de Atlantische Oceaan overstak, en mat uiteindelijk hoe het in Manaus, Brazilië, een piek veroorzaakte in de gehaltes aan silicium, aluminium en ijzer in stof dat daar op detectors viel.

Zijn onderzoek, gepresenteerd op de herfstvergadering van de American Geophysical Union in San Francisco eerder deze maand, maakt met harde metingen duidelijk wat op basis van satellietopnamen al langer werd vermoed: stof uit Afrika heeft een functie in het ecosysteem van het regenwoud een continent verderop – en waarschijnlijk dus ook in de oceaan er tussenin.

Het belang van dat wereldwijde stofsysteem is pas de laatste jaren duidelijk geworden. Maar te weten komen wat precies de invloed ervan is, blijkt enorm lastig. Hoe nauwkeuriger je kijkt, des te meer rollen stof blijkt te spelen.

Als het bijvoorbeeld inderdaad de plantengroei in de Amazone stimuleert – vooral dankzij de aanvoer van fosfor, dat daar maar mondjesmaat voorradig is – dan is het een bondgenoot in de strijd tegen de opwarming van het klimaat. Het stelt het regenwoud immers in de gelegenheid om meer CO2 vast te houden, of zelfs op te nemen, dan het anders zou doen. En het verrijken van grote gebieden in de oceaan met ijzer stimuleert de groei van plankton en zorgt daar ook voor een grotere opname van CO2.

Van zichzelf heeft stof ook al een afkoelende werking op de atmosfeer. Het weerkaatst zonlicht dat daardoor het aardoppervlak niet bereikt, en stimuleert de vorming van wolken, die ook weer licht tegenhouden. Maar aan de andere kant vindt die verkoeling vooral plaats in de woestijnen. De lucht daar heeft zodoende minder de neiging om heet te worden en op te stijgen, en die verandering in het patroon van luchtstromingen maakt dat het in de omliggende streken minder regent. Door die verdroging gaan planten dood – en dat brengt weer meer CO2 in de lucht. En trouwens ook meer stof.

Een van de manieren om greep te krijgen op die kluwen van oorzaak en gevolg is de aanwezigheid van stof in het verleden te reconstrueren. Dat is wat Natalie Mahowald van de Cornell Universiteit in de VS onlangs als eerste voor elkaar heeft gekregen. Met een aantal collega’s onderzocht ze boorkernen uit bodemsoorten en materialen die stof opvangen en bewaren: gletsjers, meren, koraalriffen. Elk laagje van zo’n boorkern vertegenwoordigt weer een andere periode, en een chemische analyse verraadt hoe rijkelijk de regen van stof destijds viel.

Vervolgens maakte Mahowald gebruik van computermodellen die de belangrijke luchtstromingen beschrijven, om terug te rekenen waar dat stof vandaan kwam. En hoe dus de stofproductie van de belangrijke stofproducenten op aarde, van de Sahara tot het droge midden van Australië, had gevarieerd in de afgelopen eeuw.

Haar conclusie, onlangs gepubliceerd in het vakblad Atmospheric Chemistry and Physics, is dat het – met horten en stoten weliswaar – de afgelopen eeuw op aarde twee keer zo stoffig is geworden.

Een deel van dat extra stof is door menselijke, industriële activiteiten in de lucht gebracht. Een ander deel kan indirect door mensen zijn veroorzaakt, bijvoorbeeld door het omtoveren van droge gebieden in landbouwgrond. Die waren tot dan toe goed tegen de wind beschermd door natuurlijke vegetatie. Daarnaast kan het broeikaseffect zelf een rol spelen, door de grenzen van woestijnen te laten verschuiven of hun stofproductie te laten toenemen.

Of stof nu oorzaak of gevolg is, met een betere kennis van de geschiedenis van het stof krijg je betere computermodellen van het klimaat. Ze geven dan correcter weer hoe de temperatuur de afgelopen eeuw op aarde varieerde. En daarmee krijg je ook een goed idee van de invloed van het stof op de temperatuur. Klimatologen beschrijven het broeikaseffect als een kunstmatige versterking van de warmte die de zon op aarde aflevert. Per vierkante meter bedraagt die ’extra zonnestraling’ nu minstens 1,6 watt. Zonder stof, concludeert Mahowald, zou dat nog 0,14 W/m2 meer zijn.

Dat getal, bijna een tiende van het hele broeikaseffect tot nu toe, onderstreept het belang van stof. Dus is het niet zo best dat de wetenschap tot nu toe misschien wel de helft van al het stof dat uit de Sahara en andere woestijnen komt, over het hoofd heeft gezien. Die verrassende stelling komt van de Nederlandse aardwetenschapper Jasper Kok, onderzoeker bij het National Center for Atmospheric Reseach in Boulder in de VS. In een artikel dat deze week verscheen in het vakblad PNAS schrijft hij dat de hoeveelheid van het wat grovere stof dat door wind in de atmosfeer wordt gebracht minstens twee en misschien wel acht keer zo groot is als tot nu toe werd aangenomen.

Hij kwam tot die conclusie niet door stofstormen op de grond waar te nemen – goed meten in een zandstorm is praktisch nauwelijks uitvoerbaar – maar door al redenerend een natuurkundig model te bedenken van hoe stof wordt gevormd uit bodemmateriaal. Want fijne stofkorreltjes liggen niet zomaar op de wind te wachten. Integendeel, doordat ze zo klein zijn, heeft de kracht van de wind behoorlijk veel concurrentie van de onderlinge plakkerigheid van kleine stofjes.

Wat er volgens Kok in plaats daarvan gebeurt is dat grotere korrels door de wind worden opgetild en weer neervallen, en daarbij andere korrels aan stukken slaan. De kleinste stukjes die daarbij ontstaan waaien dan weg, grotere stukken vallen meestal weer neer en richten nog meer schade aan.

Dat proces lijkt erg op het breken van glas, zegt Kok. Als glas op een harde vloer valt, kan het in een paar stukken breken. Maar het kan ook, als het hard genoeg valt, totaal versplinteren. En door de manier waarop dat gaat, met scheuren die zich in het materiaal voortplanten, maakt het eigenlijk niet uit hoe groot het stuk is waarmee je begint. Wiskundig gesproken: je hebt aan één getal genoeg om, uitgaande van een stuk glas van willekeurige grootte, te zeggen hoeveel stukjes er af zullen komen die duizend keer zo klein zijn.

Dat natuurkundige model maakt het gemakkelijk om te voorspellen wat de samenstelling van stof zal zijn dat opwaait uit een woestijn, als je een paar metingen uit de buurt hebt om dat ene getal goed te schatten. Kok maakte die berekening, en het resultaat bleek flink te verschillen van het stof waarmee klimaatwetenschappers als Natalie Mahowald werken in hun modellen.

Dat wil niet zeggen dat Mahowalds conclusies nu de prullenbak in kunnen, of dat klimaatmodellen zich deerlijk vergissen in de omvang van het broeikaseffect. Die modellen rekenen vooral met fijn stof, met deeltjes van minder dan 2,5 miljoenste meter, want dat heeft de meeste invloed op de zonnestraling. En dat stof is goed in kaart te brengen met satellietwaarnemingen.

Het betekent wel dat voor elke kilo van dat fijne stof er misschien wel een veelvoud is van grover stof dat over continenten en oceanen wordt uitgestrooid.

En de wetenschap moet nog beginnen met uitzoeken waar dat precies terechtkomt en wat het daar allemaal doet.

Meer over

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2019 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden