Skógar sem vatnsdælur

Ísland er nægilega stórt og með það há fjöll að oft er það þannig að regnskýin tæma sig að mestu á leið yfir landið þannig að á þurrari hluta landsins sést ekki ský á himni. Samt er Ísland bara eyja í miðju, stóru hafi. Hvernig stendur á því að sá hluti meginlandanna í heiminum, sem liggur fjarri ströndum þornar ekki upp vegna skorts á úrkomu? Hvernig kemst rigningin svona langt inn yfir meginlöndin? 

Mér finnst rigningin góð

Við vitum að almennt er fast land ofan sjávarmáls, þótt á því séu undantekningar. Við vitum líka að aðdráttaraflið dregur vatn niður á við. Þar af leiðir að vatnið rennur að endingu til sjávar. Ef ekki væri fyrir blessaða rigninguna væri allt land líflaus eyðimörk. Rigningin er lífsnauðsynleg.

Í grunnskóla er okkur flestum kennt sitthvað um hringrás vatns. Vatnið gufar upp úr sjó og vötnum, kólnar þegar það stígur upp og myndar ský. Vindurinn ber skýin áfram og er þau berast að landi þar sem fyrir eru fjöll þá rísa skýin enn frekar með þeim afleiðingum að hið vatnsmettaða loft kólnar meira og rakinn þéttist enn frekar. Ef hann þéttist nægilega mikið verður hann svo þungur að hann fellur niður. Það köllum við úrkomu. Þegar loftið er laust við rakann þá hækkar hitastig þess hlémegin á leiðinni niður fjöllin. Fyrir það erum við þakklát.

Á Íslandi dugar þessi vitneskja okkur. En hvernig er þessu háttað á stórum meginlöndum? Hvernig kemst rigningin inn yfir þau?

Þetta hljóma sjálfsagt sem einfaldar spurningar en svörin geta verið glettilega flókin.

Skógar heimsins skipta gríðarlega miklu máli í vatnsmiðlun á þurrlendi í heiminum öllum. Má í grófum dráttum skipta þessu mikilvægi í tvennt. Annars vegar hvernig tré miðla vatni þegar mikið fellur af því af himnum ofan og hins vegar hvernig skógar á stærri skala hafa áhrif á rakajafnvægi meginlandanna. Þessi pistill fjallar um það síðarnefnda en við komumst ekki hjá því að nefna það fyrrnefnda í leiðinni. Ef til vill fjöllum við nánar um það seinna í sérstökum pistli.

Ský geta ekki borið vatn nema í mesta lagi örfá hundruð kílómetra yfir meginlönd. Því fjær sjó sem komið er þeim mun þurrara er loftslagið að öllu jöfnu. Skýin þurrkast upp þegar vatnið fellur og þar með hverfa þau. Þegar komið er rúmlega 600 kílómetra inn fyrir strendurnar ættu að vera þurrkaeyðimerkur. Þannig er það vissulega sums staðar en sem betur fer er það ekki allsstaðar þannig. Það er eins og það vanti eitthvað í þessa jöfnu. Ef ekki væri fyrir aðra krafta má ætla að líf á þurrlendi væri aðeins á tiltölulega mjóu belti við strendur heimshafanna (Wohllenben 2016). Þannig er það ekki.

Yfirborð plantna og vatnsuppgufun

Af öllum plöntum jarðarinnar hafa tré mest yfirborðsflatarmál laufa á fermetra lands. Við höfum áður sagt frá þessu í pistli um ljóstillífun trjáa. Zimmermann og fleiri (2008) segja að fyrir hvern fermetra af landi séu allt að 27 fermetrar af laufi og barri í skógunum. Ekki kemur fram í greininni hvort þessi tala eigi almennt við um skóga heimsins eða hvort hún eigi aðeins við um skóga í Þýskalandi, en þar var greinin skrifuð. Aðeins hluti af því vatni sem fellur á skógana kemst alla leið til jarðar og þá oftast eftir að hafa lent fyrst á laufi og greinum og síðan lekið eftir stofninum. Þannig tempra skógar úrkomuna. Þegar sólin fer að skína á ný gufar hluti af vatninu upp úr krónunum. Að auki gufar vatn upp í gegnum laufblöðin þegar tréð fer að ljóstillífa eins og við höfum sagt frá í fyrri pistlum. Kallast það útgufun. Við sögðum frá muninum á uppgufun og útgufun í pistli sem ber heitið Ráðgátan um vatnsflutninga.

Þessi mikla uppgufun og útgufun myndar ný ský sem geta borið vatn inn yfir meginlöndin. Ef þar eru meiri skógar getur ferlið endurtekið sig aftur og aftur. Þannig viðhalda stórir, samfelldir skógar sjálfum sér með einskonar vatnsdælu sem byggir á endurtekinni úrkomu og uppgufun. Ferlið er svo áhrifaríkt að þegar úrkoma í Amazonskógunum er mæld er einungis bitamunur, en ekki fjár-, hvort sem mælt er við ströndina eða langt inni í landi (Wohllenben 2016). Rétt er þó að hafa í huga að komið hefur í ljós að athafnir manna hafa raskað hringrásunum stórlega í Amazon, eins og þekkt er. Því eru tengsl milli skógarins, úrkomu og afrennslis önnur nú en þau voru áður fyrr (Einar 2024).

Svo má auðvitað bæta því við að rætur sumra trjáa eru það djúpar að þær geta náð í grunnvatn sem er öðrum gróðri óaðgengilegt. Það vatn bætist þá við þann raka sem getur gufað upp frá trjánum og út í gegnum laufin. 

Veðurfræðingurinn Einar Sveinbjörnsson (2024) minnti okkur á að afrennsli stórfljóta jafngildir þeim umframraka sem finna má í vatnshringrás skóganna. Þetta flækir málin nokkuð. Það verður að teljast einkennandi fyrir barrskógabeltið að þar er gnótt raka sem stórfljótin skila til Íshafsins. Þetta gerist í Síberíu, Norðvestur-Kanada og Alaska. Ferskvatnið dregur úr seltu Norðuríshafsins og því frýs það auðveldlega og myndar ísþekju. Því berst minni raki þaðan inn yfir meginlöndin en ætla mætti. Loftslagsbreytingar hafa leitt til þess að minni og minni ís er að finna í Íshafinu. Það setur strik í reikninginn því það getur leitt til þess að meiri raki berist inn yfir meginlöndin frá norðri. Svo er það þannig að raki berst með vestanvindum háloftanna í talsverðum mæli. Nær þessi loftraki frá Atlantshafi og inn yfir víðáttur Rússlands. Uppi eru kenningar um að með loftslagsbreytingum bæti í vestanvindinn af Atlantshafi og þar með rakaflæðið inn yfir Austur-Evrópu og jafnvel inn yfir Síberíu. Þetta stafar af því að hlýrra loft getur borið meiri vatnsgufu en svalara loft. Sumir segja að um hverja gráðu hlýnunar geti loftið borið 7% meiri raka.

Að auki berst raki úr suðri í barrskógabeltið vegna uppgufunar af landi. Til Kanada berst raki frá Mexíkóflóa og landssvæðum á sléttum Bandaríkjanna. Á þeirri leið er lítið um fjöll sem gætu tekið áveðursúrkomuna eins og við þekkjum á Íslandi. Aftur á móti hleypa Klettafjöllin ekki miklum raka yfir sig, eins og eðlilegt má telja (Einar 2024).

Forsendur

Til að þessi vatnsdæla virki þarf að uppfylla mikilvæg skilyrði. Í fyrsta lagi þarf landið að vera þakið skógum. Sérstaklega er mikilvægt að skógarnir séu nálægt ströndinni til að fanga það vatn sem berst frá hafi. Þar er jarðvegur að jafnaði gljúpur eins og þekkt er. Það skiptir líka máli. Ef þar eru engir skógar hrynur kerfið.

Skógar innar á meginlöndunum skipta auðvitað líka máli en loftþrýstingsbreytingarnar verða meiri við skógareyðingu nærri ströndum. Hér má auðvitað einnig minna á hlutverk skóga og jarðvegs við að tempra áhrif úrkomu og miðla vatni. Þegar skógurinn hlífir jarðveginum ekki lengur hverfur jarðvegurinn fljótt, eins og við Íslendingar þekkjum. Að minnsta kosti ættum við að gera það. Úrkoman rennur þá hratt til sjávar eða hripar niður í grunnvatnið. Umfjöllun um þessi atriði eiga betur heima í öðrum pistli.

Makarieva og Gorshkov frá St. Pétursborg í Rússlandi skrifuðu merka grein um þessa vatnsdælu árið 2007 þar sem kerfinu er lýst (Wohllenben 2016, Aðalsteinn og Þorbergur Hjalti 2009). Þau skoðuðu mismunandi skóga víða um heim og allstaðar var niðurstaðan sú sama. Engu máli skipti hvort um var að ræða regnskóga nálægt miðbaug, skóga í Ástralíu eða skóga barrskógabeltisins. Í öllum tilfellum eru það trén sem færa rakann inn yfir meginlöndin.

Það voru þessir tveir Rússar sem settu fram þessar kenningar um skóga sem vatnsdælur. Rétt er að geta þess að kenning þeirra er ekki með öllu óumdeild. Ef til vill er það þess vegna að tenglar alnetsins, sem vísa í greinar þeirra, virka ekki lengur. Enn má þó fá þær með öðrum leiðum og kenningarnar hafa ekki verið hraktar. Aftur á móti er ljóst að þetta er flókin saga og margt sem sett getur strik í reikninginn.

Mikilvægustu skógarnir í öllum þessum kerfum eru strandskógarnir. Wohllenben (2016) segir að þetta sé svipað og ef hugmyndin er að dæla vatni með vatnsdælu sé ákaflega mikilvægt að slönguendinn nái í vatnsból. Annars kemur ekkert vatn. Skiptir þar engu máli hvað dælan er öflug að öðru leyti. Því miður, segir Wohllenben (2016), gætu þessar vatnsdælur verið að bresta um þessar mundir. Í Brasilíu eru skýr merki þess að regnskógarnir séu að þorna. Líklegasta ástæðan er sífellt skógarhögg nálægt ströndum, samfara hnattrænni hlýnun, manngerðum skógareldum og sjálfsagt fleiri þáttum.

Í Evrópu hefur skógum stórlega fækkað, en Mið-Evrópa er öll nægilega nálægt Atlantshafi til að þangað komist vatn án aðstoðar frá skógum. Þar fyrir austan verða þurrkar vegna þess hversu mikið hefur gengið á skógana í vestanverðri álfunni.

Dæmi frá Ástralíu

Í áðurnefndri grein sinni nefndu þau Makarieva og Gorshkov dæmi frá Ástralíu um þessi áhrif. Vitað er að fyrir um 40-100 þúsund árum var Ástralía að mestu skógi vaxin. Nú er Ástralía að stórum hluta eyðimörk þrátt fyrir að jarðsagan segi okkur að rakamagnið sem flæðir inn yfir strendurnar hafi ekki breyst að ráði á þessum tíma. Að vísu urðu breytingar á loftraka fyrir meira en 100.000 árum sem drógu úr rakanum sem barst yfir landið en þá hélt vatnsdæla skóganna velli og viðhélt skógunum.

Stóra breytingin var sú að frumbyggjar Ástralíu námu land. Þeir ruddu skóga og eyddu með eldi. Það gerðu þeir meðal annars til að auðvelda sér veiðar. Við það rýrnaði skógarþekjan smám saman og þar með rofnaði vatnshringrásin milli skóga og lofthjúps. Það varð til þess að landið fjær ströndum tapaði raka sínum og þá minnkaði gróskan. Það var skógareyðing við strendurnar sem kom í veg fyrir að rakinn bærist yfir þau svæði þar sem nú eru eyðimerkur (Aðalsteinn og Þorbergur Hjalti 2009). Við fjöllum um þessar breytingar á gróðurfari í Ástralíu í einum af pistlum okkar um gífurviði eða Eucalyptus ef við grípum til fræðiheita. Sá pistill bíður birtingar.

Staðan

Vandamálið með neikvæð áhrif skógarhöggs nálægt ströndum hefur aukist á þeim tíma sem liðinn er frá því heimildirnar hér að ofan voru skrifaðar. Má sem dæmi nefna grein eftir Lucy Sherriff (2024) sem birt var á vef BBC. Lausnin blasir við: Plöntum trjám og endurheimtum skóga. Í greininni lýsir hún meðal annars hvernig skógarhögg á Dómeníska lýðveldinu hefur þurrkað upp landið. Þessi eyðing skóga er fyrst og fremst stundað til að búa til beitiland en óvænt hlitarverkun eru auknir og ófyrirsjáanlegir þurrkar. Samt er þetta land á eyju, eins og kunnugt er. Því ættu regnský sem myndast vegna nálægðar við hafið að geta séð um vökvun. Ef til vill eru þessar náttúrulegu vatnsdælur enn mikilvægari en við héldum.

Nú erum við reyndar komin mjög nálægt umfjöllun um vatnsmiðlun skóga sem við ætluðum ekki að fjalla um í þessum pistli.

Fréttir hafa líka borist af aukningu skógarelda í Pantanal, stærsta hitabeltisvotlendi heims. Það nær yfir um 170.000 ferkílómetra lands í Bólivíu, Paragvæ og Brasilíu. Nú ógna skógareldar þessu svæði (Ævar Örn 2024). Það verður að teljast líklegt að skógareyðing við strendur Brasilíu eigi sinn þátt í þessum breytingum.

Smellið hér til að sjá allan pistilinn