Storskaliga plantager i ökenregioner erbjuder flera fördelar. För det första, växter binder koldioxid och hjälper därmed till att lagra kol. För det andra, stora plantager kan sänka medeltemperaturen och utlösa nederbörd i torra områden. Denna speciella biogeoteknik är särskilt relevant för klimatkrisen, eftersom odlingarna därmed kan motverka vattenbrist och minska utsläppen av växthusgaser. Dr Oliver Branch och Prof Dr Volker Wulfmeyer från University of Hohenheim i Stuttgart har tagit fram ett nytt globalt index för att ta reda på var dessa plantager mest effektivt kan öka nederbörden. Forskarnas resultat har nu publicerats i den välrenommerade vetenskapliga tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences .

Lite goda nyheter i en tid då media är fyllda med historier om det negativa mänskliga inflytandet på jordsystemet:"Stora plantager, t.ex. med jojobaväxter, avsevärt öka mängden solenergi som absorberas av jordens yta, sade Dr. Branch, jordsystemforskare och chef för studien vid universitetet i Hohenheim.

"Växterna släpper sedan ut det mesta av energin till den omgivande luften i form av värme, " sa forskaren. Ett varmt område med lågt lufttryck, kallas en termisk värme-låg, utvecklas sedan ovanför öknen. "Tryckskillnaderna i plantagernas närhet skapar uppväxtområden som kan leda till molnbildning och nederbörd."

Med plantagen, regn kan produceras i öknen och det regionala klimatet kan påverkas positivt. "Självklart, vi kan bara förändra det globala klimatet om CO ₂ upptaget har en global inverkan, sade prof. Wulfmeyer, som hjälpte till att leda projektet. "Men även detta steg kan påverka vädret och göra livet i torra och varma områden mer uthärdligt för människor."

Global Feedback Index:Simuleringar visar de mest lämpliga områdena

Effektens styrka beror på region och årstid. "Om och hur väl bildandet av moln och nederbörd fungerar beror på många faktorer, " förklarade Dr. Branch. Till exempel, rådande vindhastigheter och atmosfärisk stabilitet är nyckeln.

Tack vare en ny metod, detta kan nu kvantifieras för första gången och specifika åtgärder för återplantering kan påbörjas och övervakas:Oliver Branch utvecklade "Global Feedback Index" baserat på numeriska modellsimuleringar. Värdet, mellan 0 och 3, anger hur väl ett område lämpar sig för odling av plantager i syfte att nederbördsbildning. "Tre är det bästa värdet, ", sa Dr. Branch. "Områden som har detta värde inkluderar delar av den arabiska halvön, Namibia, och Sahara. Vi planerar ytterligare simuleringar för dessa områden."

På basis av väderdata från de senaste 40 åren, forskarna utvecklade månatliga kartor för hela världen. "Eftersom det krävs många beräkningar för att göra ett sådant projekt till verklighet, vi använde Cray superdator på HLRS, högpresterande datorcentrum vid universitetet i Stuttgart. Där genomför vi högupplösta simuleringar för att hitta de mest lämpliga områdena, " sa Dr. Branch.

Genom att använda många variabler, simuleringarna kan på ett tillförlitligt sätt avgöra var denna metod för moln- och nederbördsbildning kan fungera. Forskarna kallar det biogeoengineering – en term för metoder med vilka människor strävar efter att medvetet optimera klimatet på jorden genom att påverka biosfären. "Varje öken är olika, " förklarade Branch. "Medan en 100 km x 100 km plantage skulle göra stor skillnad och producera sommarmoln och regn i Oman, effekten skulle inte vara lika stark i Israel, till exempel."

Jojoba:en växt – många fördelar

Typen av växt är också viktig. Jojobabuskar är särskilt väl lämpade eftersom de binder stora mängder CO ₂ under tillväxt och tål höga temperaturer. De bidrar därmed till "negativa utsläpp, " det är, återvinningen av CO ₂ från atmosfären. "På det här sättet, plantagerna kan mildra effekterna av klimatkrisen samtidigt som de motverkar dess fortsatta utveckling, " sammanfattade Dr. Branch. Dessutom, dessa växter transpirerar väldigt lite under dagen, så den termiska värme-låg effekten är särskilt uttalad.

Plantagerna erbjuder också ytterligare fördelar för befolkningen:"Jojoba, till exempel, kan användas för att producera en högkvalitativ olja som är mycket efterfrågad på marknaden, sa Branch. Buskarna kan därför också användas ekonomiskt. Som förnybar råvara biomassa från växterna kan användas i energiproduktion. "Eftersom jojoba är en anläggning med lågt underhåll, den kan också trivas bra i ökenområden, " sade Dr. Branch. "Den behöver bara måttlig bevattning, och att vattnet inte nödvändigtvis behöver vara dricksvattenkvalitet."

Den senaste publikationen visar att forskare nu förstår komplexa feedbackprocesser tillräckligt för att kvantitativt kunna påverka regionalt väder och klimat. Av denna anledning, detta arbete av University of Hohenheim representerar ett nytt sätt att använda biogeoteknik för att möta en av vår tids mest akuta utmaningar:att påverka vädret och klimatet till förmån för mänskligheten.