De alternatieve aardes van Abigail Swann laten zien hoe planten het klimaat vormgeven

Er valt veel te genieten van 19e-eeuwse elektronica die vonken in de lucht spuit.

Toen Abigail Swann een middelbare schoolstudent was, leek het bouwen van een moderne versie vanaf het begin van een zogenaamde Tesla-spoel een mooi project om samen met haar vader in de garage aan te pakken. Het underdoggenie Nikola Tesla, die het spanningsversterkende apparaat ontwikkelde, ‘was erg leuk om over te leren’, zegt ze.

Maandenlang hebben dochter en vader rondgekeken in winkels met elektronica-overschotten, op maat gesneden plastic stukken en hergebruikte oude wijnflessen – het gezin woonde tussen de wijngaarden in Sonoma County in Californië.

De spoel siste uiteindelijk in actie en Swann nam hem mee naar school. ‘Het veroorzaakte behoorlijk grote vonken’, zegt ze – en het verlichtte een lange TL-buis die ze in de buurt had. Ze weet niet meer of haar klasgenoten onder de indruk waren. ‘Het ging er meer om het te maken en het te laten werken.’

Tegenwoordig bouwt de 38-jarige Swann hele planeten, sommige heel vreemd en allemaal simulaties in een computer. Ze is een atmosferische wetenschapper aan de Universiteit van Washington in Seattle en heeft haar creativiteit in de garage omgezet in het ontwikkelen van computermodellen om ideeën over de atmosfeer van de aarde te testen. ‘Ik begon al heel vroeg met experimenten waarbij ik dingen deed als: wat als de hele wereld gras was? En wat als de hele wereld een oceaan zou zijn? En waarom zijn ze anders? ‘

Ze richt zich op een vaak over het hoofd geziene maar essentiële factor om de effecten van klimaatverandering te begrijpen: hoe planten de atmosfeer beïnvloeden door water te transporteren. “Abby is buitengewoon goed in het doordringen tot de essentie van een probleem”, zegt Charles Koven, een officaat op de middelbare school en nu werkzaam bij het Lawrence Berkeley National Laboratory in Californië. ‘Ze kan modelexperimenten voorstellen die in eerste instantie gek lijken.’ Toch blijken deze schema’s “perfecte manieren te zijn om fundamentele processen te identificeren die zich in een grote verscheidenheid van situaties voordoen.”

Boomkracht

Om te zien wat voor effect planten op de atmosfeer kunnen hebben, voerde Abigail Swann computersimulaties uit die veel bomen toevoegden op de middelste breedtegraden van het noordelijk halfrond. Die hypothetische bossen zouden leiden tot verre veranderingen in neerslagpatronen (weergegeven), zelfs op het andere halfrond. Sommige gebieden worden natter (blauw) en sommige worden droger (oranje).

De gesimuleerde effecten van noordelijke bosuitbreiding op neerslag

Swann klinkt verrast dat hij in een beroep van computerschermen is beland. ‘Ik ben graag buiten en maak eigenlijk dingen met mijn handen’, zegt ze.

Ze was geïnteresseerd in natuurkunde op Sonoma Valley High School, een ‘heel gewone’ school, zegt ze. Veel van de beste studenten in haar lessen waren vrouwen, dus het was ‘een schok’ toen ze een van de weinige vrouwelijke studenten was, soms de enige, in niet-gegradueerde natuurkundelessen aan de University of California, Berkeley. In Berkeley hoorde Swann een Inez Fung-lezing over atmosferische fysica. Fung ‘verbond allerlei echte dingen die ertoe deden’, zegt Swann. Na in 2005 een master aan de Columbia University te hebben behaald, keerde Swann terug naar Berkeley, met Fung als haar adviseur, om een ​​Ph.D. in 2010 over plantinvloeden op de atmosfeer.

Atmosferische wetenschappers erkennen al lang dat planten kooldioxide, een belangrijk broeikasgas, uit de lucht halen. Swann richt zich in plaats daarvan op hoe planten de atmosfeer van de aarde beïnvloeden door water uit de bodem te halen en waterdamp uit de bladeren te lekken. De rol van planten begrijpen “is absoluut essentieel”, zegt Sonia Seneviratne, klimaatwetenschapper bij ETH Zürich. Het watereffect “is een beetje een verwaarloosd gebied geweest.”

Het ontrafelen van de invloed van planten op neerslag kan de plannen verbeteren om voedseltekorten weg te werken en de biodiversiteit te redden. Planten kunnen bijvoorbeeld veranderen wie regen krijgt en wiens gewassen een halve bol wegschuiven. Bomen op het ene halfrond zouden regengordels op een ander halfrond zelfs van de ene plaats naar de andere kunnen verplaatsen, blijkt uit de modellen van Swann.

Dat inzicht komt uit het werk van Swann hoe bossen in Noord-Amerika en Eurazië een wereldwijde rol kunnen spelen. Als bossen uitbreiden, verduistert de boomtak het landschap. Wanneer dat gebeurt, absorbeert de halve bol meer energie, waardoor de circulatie in de atmosfeer een beetje herschikt.

Vervolgens konden luchtmassa’s die een deel van Zuid-Amerika doordrenken, naar het noorden stoten. Het centrum van Zuid-Amerika kan dorst krijgen naarmate de regen toeneemt naar de evenaar, schreven Swann, Fung en John CH Chiang, ook van UC Berkeley, in 2012 in de Proceedings van de National Academy of Sciences.

Dorstig land is een van de grootste zorgen van klimaatverandering geworden, met onderzoek dat in de volgende eeuw meer dan 70 procent van de aarde vaker en heviger droogt. Swann en collega’s hebben de droogtes opnieuw bekeken, dit keer met meer details over het gebruik van plantenwater in de simulaties. In hun analyse, slechts ongeveer 37 procent van het land in de wereld zou meer ernstige droogte verwachten, meldde het team in 2016 ook in de Proceedings van de National Academy of Sciences. Dat staat niet gelijk aan een uniforme risicoverlaging, zegt Swann. Droogtevoorspellingen voor sommige plaatsen, zoals het zuiden van Noord-Amerika, verbeteren niet veel. En als er droogte is, merkt ze op, kunnen ze nog steeds erg slecht zijn.

Swann heeft deze zomer een ander project opgepakt: de geboorte van haar tweede zoon. Ze moedigt werkende ouders aan om openhartig te praten over de eisen van gezinnen in plaats van te proberen de pretentie van moeiteloosheid te behouden (beschreven op Twitter als #geheimhouding). Haar familie heeft misschien wat knutseltijd en misschien zelfs nog een Tesla-spoel in hun toekomst.