De Sahara is groot. Dat maakt elke controverse erover bij voorbaat ook groot. Zo’n 10.000 jaar geleden was de Sahara groen. In Tassili n’Ajjer in de woestijn van Algerije zijn zo’n 15.000 grottekeningen te vinden van antilopen, krokodillen en andere kuddes.

De heersende theorie legt de oorzaak van de verwoestijning bij de drie Milanković cycli. Milutin Milanković was een Servische wiskundige die in 1920 zijn theorie opstelde over de cycli van de aarde anders dan de cycli van dag een jaar. De eerste cyclus is die van excentriciteit en heeft een periode van ongeveer 100.000 jaar. De baan van de aarde varieert tussen bijna circulair en ellipsvormig:

In het geval de baan een ellips is, gaat de aarde dicht bij de zon sneller en ver weg van de zon langzamer. Het resultaat is dat er in totaal minder zonlicht wordt ontvangen in vergelijking met een circulaire baan.

Het tweede effect is de obliquiteit, oftewel de hoek van de aarde op het vlak met de zon. Deze varieert tussen 22,1° en 24,5° in een periode van ongeveer 41.000 jaar:

Bij een grotere hoek is er een groter verschil tussen zomer en winter.
Tenslotte is er precessie met een periode van 25.771 jaar. Dit is de tollende beweging van de aarde:

De effecten van precessie gaan samen met de excentriciteit. Als de aarde een perfecte cirkel beschrijft, dan is er geen effect van zonneschijn op de aarde ten gevolge van precessie. Als de aarde echter een ellips beschrijft, dan maakt het verschil in welk deel van het jaar de aarde het dichtst bij de zon staat. Als dat in december is dan is er een relatief milde winter en zomer op het noordelijk halfrond en een strenge zomer en winter op het zuidelijk halfrond. Is dat in juni, dan is dat omgekeerd. Precessie doet dat langzaam veranderen.

De alternatieve verklaring

De theorie dat de Milanković cycli (en dan met name de excentriciteit) een grote invloed op ons klimaat hebben en de drijvende kracht zijn achter de ijstijden, is algemeen aanvaard. Dat wil niet zeggen dat het elke verandering verklaart en de milieu archeoloog David Wright stelt dat het mogelijk is dat de mens een bepalende rol heeft gespeeld bij de verwoestijning van de Sahara. De natuur in die gebieden is veel kwetsbaarder en door het laten grazen van vee zou de vegetatie achteruit zijn gegaan. Vervolgens trok de mens verder en werd dit proces herhaald en zo ontstond de Sahara zoals we het nu kennen. De mensen trokken vervolgens richting de Nijl om daar de beschaving van de oude Egyptenaren op te bouwen.

Als dat waar zou zijn, dan zou dat een schokkend feit zijn. Het zou de grootste milieuramp van de mensheid zijn, eentje die met het blote oog van de maan te zien is. De besmette zone rond Tsjernobyl zou slechts een hoekje in dit rampgebied vormen.

Tegelijkertijd biedt dit perspectief, het betekent immers dat het weer groen maken van de Sahara niet bij voorbaat onmogelijk is.

Veel van deze theorie is onzeker, het gaat daarom te ver om te zeggen dat het inderdaad zo is. In dit artikel zal met behulp van drie vragen een aantal aspecten nader worden bekeken.

Vraag 1, veroorzaakten vroege beschavingen blijvende impact op de natuur?

Onder het grote publiek heerst nog weleens de misvatting dat ontbossing en landdegradatie iets van de afgelopen paar eeuwen is, als onderdeel van de industriële revolutie. In de wetenschap is echter de consensus dat deze ontwikkelingen zich al veel eerde afspeelden tot in de oudheid. Gebieden in het Midden-Oosten, bijvoorbeeld in Syrië, waren in de tijd van de Bijbel veel vruchtbaarder dan nu. De kolonisatie van Noord- en Zuid-Amerika en delen van Afrika, ten tijde van voor de stoommachine leiden al tot erosie.

Heel treffend is wat Plato zo’n 2400 jaar geleden schreef in de Critias:

Wat er nu is overgebleven, is, vergeleken bij hoe het vroeger was, als het geraamte van een ziek lichaam, omdat de vruchtbare en vette aarde overal afgebrokkeld is, zoals dat bij kleine eilanden gebeurt, en alleen het kale skelet van het land overgebleven is.

Doch in die tijd was het land nog ongeschonden en het bergland bestond uit vruchtbare heuvels. Op de plaats die men nu de woestijn noemt, waren toen vlakten van vruchtbare aarde en veel bosrijke bergen, waarvan de sporen zelfs nu nog zichtbaar zijn. Er zijn namelijk bergen die nu alleen nog maar voedsel voor bijen leveren, maar waarop nog niet zo lang geleden bomen werden geveld. De balken die hiervan gemaakt werden om de grootste bouwwerken te overkappen, zijn nu nog in goede staat. Bovendien waren er vele hoge vruchtbomen en het land leverde overvloedig voedsel voor de kudden.

Ook werd het land verrijkt door het water dat jaarlijks als regen uit de hemel viel en dat niet verloren ging, zoals nu gebeurt doordat het van de kale grond in zee vloeit. Daar er toen veel grond was om het water op te nemen en de klei in staat was het vast te houden en op te slaan, kon het water vanaf de hoger gelegen plaatsen naar beneden in de bekkens vloeien vanwaar het alle plaatsen rijkelijk van bronnen en stromen voorzag.

In de Critias wordt onder andere over Atlantis verteld en bovenstaand stuk is waarschijnlijk fictief in plaats en tijd. Plato beschrijft echter accuraat de gevolgen van landdegradatie, erosie en het proces waarbij regen wegvloeit in plaats dat de grond het opneemt. Plato had dit niet zo kunnen opschrijven als dit niet in zijn tijd zich al afspeelde.

Men zou zelf nog een stapje verder kunnen gaan en zeggen dat de ergste vormen van landdegradatie voortkomen uit een arme niet ontwikkelde bevolking. Een belangrijke oorzaak van ontbossing is de behoefte van hout om op te koken. Een moderne maatschappij heeft beschikking over andere energiebronnen en heeft de ruimte om herbebossingsmaatregelen te nemen.

Vraag 2, kan de natuur actief en blijvend veranderd worden?

In de discussies over het klimaat wordt vaak terloops gesteld dat bij een bepaald klimaat een bepaalde hoeveelheid vegetatie hoort. Verandering van klimaat betekent verandering van vegetatie en dat zou niet of nauwelijks te beïnvloeden zijn, oftewel een fatalistische houding. Als men echter de ernstige vormen van landdegradatie door de mens erkent, dan is dat tegelijkertijd de erkenning dat klimaat niet alles bepalend is. Ook kan men dan gaan denken in hoeverre de degradatie omkeerbaar is.

Na de Korea oorlog heeft Zuid-Korea een groot programma opgezet om de bomen in het land weer terug te krijgen. Wat duidelijk wordt in het volgende filmpje:

Vergelijkbare grootschalige restauraties zijn het Lössplateau in China en het herstel in Ethiopië na de hongersnood in de jaren tachtig. Maar er zijn ook tal van kleinere projecten waarbij een stuk woestijn weer tot bloeiende natuur wordt gebracht.

Dit toont aan dat het klimaat niet alles bepalend is voor de vegetatie en dat negatieve gevolgen van de mens omkeerbaar zijn.

Een belangrijk besef is dat water heel iets anders is dan energie. Als zonne-energie de aarde raakt en het wordt niet direct gebruikt, dan vliegt het de ruimte weer in. Water daarentegen kan “accumuleren”. In het volgende plaatje zijn twee systemen getekend. In het linker plaatje loopt het water direct weg, maar in het recht plaatje accumuleert het zich. Nadat het vol gelopen is, loopt er evenveel water uit het pijpje als links.

Hetzelfde kan gebeuren met een landschap. Het water kan snel via rivieren wegstromen of door de grond worden opgenomen. In het laatste geval wordt de grond steeds vochtiger ook al valt er niet veel regen.

Daarbij zou men kunnen denken dat voor de uiteindelijk accumulatie de hoeveelheid regen in zijn geheel niet van belang is. Dat is ook weer te simpel gedacht, want een ander aspect is de hoeveelheid regen die valt tegenover hoeveel water er potentieel kan verdampen door zonlicht. In gebieden waar de regen meer is dan de potentiële verdamping (bijvoorbeeld in Nederland) hebben geen gevaar voor structurele uitdroging. In landen waar dat omgekeerd is, kan alles snel kurkdroog worden. In zulke gebieden is het zorg om elke druppel regenwater te gebruiken en direct de grond in te laten sijpelen.
Een techniek in de permacultuur is het maken van een greppel langs de contouren van het landschap (zodat de greppel overal dezelfde hoogtelijn houdt). Dit is te vergelijken met terrassen, maar op terrassen wordt verbouwd, terwijl de greppels enkel als doel hebben om het regenwater te vertragen en de kans te geven om in de grond te zakken.

Een eenvoudige les uit het boek is dat men bij het vertragen van het regenwater men bovenaan moet beginnen. Als men onderaan begint, dan stroomt alles weg bij de eerste zware regenbui. In een TED talk legt hij nog het één en ander uit en maakt hij dezelfde waarnemingen van zijn omgeving als Plato 2400 jaar geleden.

Hoewel de verschillende technieken van het oogsten van regenwater op zich wel bekend zijn, is er geen wetenschappelijke studie waarin het systematisch allemaal onderzocht is. Dat is eigenlijk een beetje gênant, dat voor zulke basale wezenlijke technieken de mensheid anno 2017 moet terugvallen op een boekje van een activist.

Vraag 3, heeft de natuur invloed op het klimaat?

Hoewel de mens een gebied weer terug kan veranderen in groene oasis, is het midden in de Sahara zo droog, dat het erg moeilijk wordt om daar weer natuur terug te brengen. Dit zou alleen lukken als vegetatie extra regen als gevolg heeft. Dit is een omstreden onderwerp.

Om te beginnen kan men naar de extremen van deze stelling kijken. Het zal duidelijk zijn dat door het planten van een enkele boom het niet opeens harder gaat regenen. Maar anderzijds, als men de hele Amazone zou ontbossen en het water effectief wegsluist, dan zou het ook een boute uitspraak zijn dat het weer daar niet door beïnvloed zou worden.

In het artikel van David Wright over de Sahara wordt het albedo effect genoemd, oftewel de reflectie van het zonlicht. Doordat zand meer reflecteert, zou de lucht er boven meer opwarmen en komt het daardoor moeilijker tot regen. Deze redenering is merkwaardig, omdat een lage reflectie juist met meer warmte wordt geassocieerd (in sommige steden zijn zwarte daken verboden). De grond warmt meer op en dat zal dan waarschijnlijk weer uitstralen als infra-rood licht. Maar soms zijn dingen contra-intuïtief.

Een andere verklaring heeft weer met accumulatie te maken. Water kan binnen een systeem steeds weer opnieuw hergebruikt worden (dit in tegenstelling tot energie). In de kinderboekjes wordt bij de watercyclus enkel het water dat op zee verdampt genoemd, maar de werkelijkheid is een stuk complexer:

Indien water op land is geaccumuleerd, dan kan er meer water verdampen want dan voor een deel weer zal terugvallen op aarde. De accumulatie vindt dus niet alleen in de grond plaats, maar in het hele systeem en door het recyclen van het water is er uiteindelijk meer regen.

Een gevolg van het continue verdampen van water en het weer uitregenen van wolken is een dempend effect op de temperatuurschommelingen. Overdag is het minder heet en ’s nachts minder koud (dit in tegenstelling tot de woestijn waar het ’s nachts snel kan afkoelen).

Heel merkwaardig is dat tropische bossen meer water per oppervlakte kunnen verdampen dan de oceaan, omdat bij de oceaan alleen verdamping aan de oppervlakte plaats vindt, terwijl in een bos de verdamping plaatsvindt in de gehele luchtlaag van het bos. Je zou verwachten dat vegetatie rond de evenaar alleen succesvol kan zijn als het zuinig met water om gaat, maar paradoxaal is het omgekeerde het geval!

Een effect dat deze paradox mogelijk tot stand brengt is bioprecipitation. Regen begint als sneeuw en sneeuwkristallen hebben een beginnetje nodig, een “ent” (in het Engels ice nuclei), waarna de ijskristal zelfstandig kan groeien. Dit kan zout of zand zijn, maar sommige bacteriën zijn in staat om de ijskristallen te laten starten bij een hogere temperatuur. De bacteriën leven op de bladeren van de plant en bij het transpireren stijgen ze met de waterdamp mee. Hoog in de lucht veroorzaken ze regen en met die regen vallen ze weer terug naar aarde. Vanzelfsprekend werkt dit alleen als er vegetatie aanwezig is.

Tenslotte is er de omstreden theorie van de biotic pomp, een theorie geponeerd door de twee russen Makarieva en Gorshkov in 2006. Voor regen is het noodzakelijk dat wolken zich verplaatsen van de oceaan naar land. Daarvoor is een hoog drukgebied nodig boven het water en een laag drukgebied boven land. De twee russen stellen nu dat het verdampen van water en het weer condenseren tot regendruppels een laag drukgebied veroorzaakt, doordat het water in vloeibare vorm minder ruimte in beslag neemt dan in de vorm van gas.

In bovenstaande plaatje zijn 5 verschillende situaties weergegeven. In model (a) is het bos onder volle zonneschijn en heeft het bos een hogere verdamping dan de oceaan, waardoor vochtige lucht wordt aangezogen. Onder model (b) is er sprake van een woestijn en is het water via rivieren weggelopen. Er is daardoor weinig verdamping en de wind gaat van land af. Onder model (c) in een seizoensklimaat kan in de winter de zonneschijn onvoldoende zijn om meer verdamping in het bos dan op de oceaan te veroorzaken. In de zomer wordt de aanzuiging zoals in model (a) weer hersteld. In model (d) is het bos gedegradeerd en is de verdamping onvoldoende voor de aanzuigende kracht. In model (e) is er sprake van een nat continent, zoals het Amazone gebied, dat de regen steeds verder landinwaarts brengt.

Dat zou dan kunnen verklaren dat de Sahara vroeger naast groener ook veel natter is geweest.

Conclusie

De biotic pomp is niet een algemeen geaccepteerde theorie en voor de overige genoemde effecten is de vraag in welke mate deze aanwezig zijn. Of de Sahara woestijn is geworden door menselijk handelen of door een positie in een Milanković cycli, wordt daarom ten overdenking aan de lezer overgelaten.

De afgelopen jaren wordt er nu en dan geopperd om Mars te koloniseren. Hoewel in science fiction grote problemen te doen zijn en kleine problemen soms onoverbrugbaar, kan een ieder bedenken dat het bewoonbaar maken van Mars een magnitude moeilijker is dan het laten bloeien van de Sahara. Laten we dit kleine maar lastige probleempje aanpakken, het is de moeite waard.