Onderzoeksproject EV/02 (Onderzoeksactie EV)
Voorspellende klimaatmodellen gebaseerd op huidige waarnemingen en de instrumentele periode moeten voor de vroegere tijden worden geëxtrapoleerd (uit sediment, ijsboringen, pollen...). Dit is een belangrijke doelstelling van verschillende internationale programma's (IGBP/PAGE, IDEAL). De Oost-Afrikaanse meren zijn hiervoor zeer interessant, want ze zijn zeer gevoelig voor klimaatveranderingen (Johnson and Odada, 1996).
De stratificatie van water met verschillende densiteiten en de stabiliteit van tropische meren varieert aanzienlijk met de hoge temperatuur van het water (Lewis, 1996). Daarom beheerst de zeer klimaatafhankelijke hydrodynamische toestand van de meren in grote mate de beschikbaarheid van nutriënten in de waterkolom, wat het fytoplankton en de productiviteit van de voedselketen beïnvloed. Tijdens El Niño is de lucht beduidend warmer in de intertropische zone (Bradley et al, 1987), zoals waargenomen aan het Tanganyikameer (Plisnier, 1998). Dit beïnvloedt de stabiliteit van het meer, de verdeling van nutriënten en de fytoplanktongemeenschappen. Diatomeeën zijn goede indicatoren van veranderingen in de omgeving en het klimaat voor periodes van honderden of duizenden jaren (Gasse et al., 1995) en er kan gedetailleerde informatie verkregen worden over de instrumentele periode dankzij de geochemie van schelpen.
In het zuurstofarme water van een diep meer zoals het Tanganyikameer zijn de sedimentlagen goed bewaard en zijn ze een indicator van de klimaatveranderingen van wereldbelang. De oorsprong van deze variaties moet echter correct geïnterpreteerd worden. Dit moet gebaseerd worden op een reeks maatregelen met talrijke milieuveranderlijken, liefst geïntegreerd in een beschrijvend en interpreterend model. Wij stellen voor een dergelijke studie van de huidige ecologische en klimaatomstandigheden uit te voeren bij het Tanganyikameer, om een model (ECO-HYDRO) te ontwikkelen dat gebruikt kan worden voor de interpretatie van de waargenomen signalen in het sediment van het meer.
Het ECO-HYDRO-model zal in drie stappen ontwikkeld worden:
(1) Huidige omstandigheden (2001-03): Aanpassing van een hydrodynamisch model in 3D gebaseerd op het CLIO-model (Coupled Large-scale Ice Ocean) van de UCL met klimaat- en hydrodynamische gegevens en integratie in dit model van de ecologische (beschikbaarheid van nutriënten, planktonproductie, structuur van planktongemeenschappen) en geochemische gegevens.
(2) Instrumentele periode (laatste 0-100 jaar): Kalibratie van het ECO-HYDRO-model gebaseerd op de geochemie, de oude limnologische gegevens en de klimaatgegevens.
(3) Historische periode (laatste 1500 jaar): Toepassing van het ECO-HYDRO-model, hoofdzakelijk gebaseerd op de rijkdom en productiviteit van diatomeeën in het sediment.
We richten ons in het bijzonder op de studie van de meerjarenmodi van de variabiliteit zoals nodig voor de studie van ENSO (3 tot 7 jaar) bijvoorbeeld. Ons model ECO-HYDRO zal met name de forceringsomstandigheden gebruiken, afkomstig van modellen van de regionale en globale circulatie in nauwe samenwerking met onze partners (Prof. Semazzi en zijn team). De lokale meteorologische en eigen omstandigheden van het meer zullen zo in verband gebracht worden met de omstandigheden van atmosferische en oceanische variaties op grotere schaal (Semazzi et al, 1996).
De resultaten zullen gebruikt worden om
(1) klimatologische tijdreeksen van de laatste 1500 jaar te analyseren (cycli, trends, vergelijking tussen waarschijnlijke natuurlijke en menselijke invloeden;
(2) de verkregen reeksen te vergelijken met opnames afkomstig van andere streken van de wereld, in het bijzonder in Europa om de wereldwijde verbanden te bestuderen in de geschiedenis;
(3) paleoseries met hoge resolutie te verschaffen om klimaatmodellen te voeden, noodzakelijk om voorspellende modellen bij te stellen die de jaarlijkse variabiliteit kunnen reproduceren. De reconstructie van het jaarlijkse tropische paleoklimaat van het recente Holoceen is van rechtstreeks belang voor het begrip van langere periodes van modulatie van verschijnselen zoals ENSO of moessons (Duplessy en Overpeck, 1996).
Methodologie
- Ontwikkelen van een nieuw programma voor verwerving, van meteorologische en limnologische metingen in 2 stations in het Tanganyikameer gedurende 3 jaar (2002 - 2004);
- Ontwikkeling van een hydrodynamisch model voor voorspelling van opwelling en interne golven uitgaande van o.a. windpatronen en windsnelheid; het model zal worden gevalideerd met de nieuwe gegevens die in dit project verworven werden;
- Gebruik van spore-elementen indicatoren (Sr, B, Ba, Mn, Zeldzame Aard Elementen, Cd, Zn, Pb, Cu) voor het kwantificeren van waterbewegingen;
- Testen van de bivalve mollusk Pleiodon spekii als proxy voor milieuverandering gebruik makend van recente analytische methodologieën gebaseerd op koppeling van microboor en laser ablatie (ICP-MS) om wekelijkse tot dagelijkse analyses van spore-elementenverdelingen uit te voeren in de gemarkeerde schelpen. Na validatie hopen we de schelpen te gebruiken voor studie van voorbije veranderingen gedurende de instrumentale periode (laatste 100 jaar) en om het model af te stemmen;
- Gebruik van nieuwe isotopen indicator (Si isotopen) om veranderingen in diatomeeënproductie in oppervlaktewaters op te sporen door calibratie met primaire productiemetingen en andere productiviteitsproxies (vb. Ba overschot);
- Gebruik van limnologische indicatoren, in het bijzonder de fytoplanktonsamenstelling die op korte termijn (dagen, weken) reageert op fluctuaties van verschillende factoren (licht, temperatuur, mengingsregime, nutriënteninput naar oppervlaktelagen);
- Voortzetting van boorkernanalyses gericht op milieuveranderingen in het Tanganyikameer gedurende de laatste 1500 jaar d.m.v. diatomeeën, sedimentologie, andere proxies;
- Ontwikkeling van een beschrijvend meermodel waarbij klimaats- en weergegevens, hydrodynamica, nutriëntenbeschikbaarheid, primaire productie, structuur van de planktongemeenschap en geochemische indicatoren geïntegreerd worden;
- Ontwikkeling van een voorspellingsmodel om klimaatsverandering en ecosysteemfunctie re relateren.
Interactie tussen de partners
Eerste 3 jaar: monitoring door 3 teams (Namen-FUNDP, Gent-RUG en Tervuren MRAC-KMMA met partners uit Zambië en Tanzania) en data verzamelen en analyseren op verschillende gebieden (vnl. limnologie, plankton en geochemie). Tijdens deze periode ontwikkelt de 4de onderzoekgroep UCL een hydrodynamisch model. Bijwerken met data van de monitoring zal gebeuren op het einde van het tweede jaar. Nadien toevoegen van ecologische informatie aan het model om een multidisciplinair werktuig te bekomen dat gebruikt kan worden voor interpretatie van sedimenten en voor het bekomen van informatie over het voorbije klimaat. Het model zal uiteindelijk gebruikt worden voor mogelijke klimaats- en milieuveranderingen te voorspellen.
Band met Internationale Programma’s
- Het project past in de doelstellingen van het IGBP's Core Project PAGES ("Global Paleoclimate and Environmental Variability"). Het beoogt de studie van de voorbije klimaatsvariabiliteit (Timestream 1: Holoceen met speciale aandacht voor de laatste 2000 jaren.) in een locatie langsheen het PEP-3 (Pool-Evenaar-Pool - Afro-Europees) Transect. - Het project werkt nauw samen met IDEAL (International Decade for the East African Lakes), een programma dat deel uitmaakt van PAGES.
- Het project komt ook tegemoet aan de doelstellingen van WCR/CLIVAR daar het wil bijdrage tot het verkrijgen van een beter inzicht in de klimaatsvariabiliteit op een tijdschaal van decennia tot millenia en dit voornamelijk als relevant voor het verbeteren van de voorspelbaarheid door gebruik te maken van zowel hoge resolutie paleoklimaatgegevens als door het opbouwen van een model dat rekening houdt met de impact van de huidige klimaatsvariabiliteit en de klimaatsveranderingen in een ecosysteem van een groot meer.
- Het project komt ook overeen met de thema’s zoals gedefinieerd in Key Action 2 "Global change, climate and biodiversity" van het "Energy, Environment & Sustainable Development" Programma van de EC DG-XII.
- Het projet CLIMLAKE werkt nauw samen met twee Afrikaanse onderzoeksinstellingen: TAFIRI (Tanzanian Fisheries Research Institute) in Tanzania en DOF (Departement of Fisheries) in Zambia.
Verwachte resultaten
- Voorstellen van het project in een website, elke 6 maanden geactualiseerd (http://www.fundp.ac.be/urbo/climlake.html);
- Internationale publicaties en voorstellen van data aangepast aan een divers publiek (wetenschappelijk, politiek, algemeen publiek);
- Ter beschikking stellen van een interdisciplinaire gebruiksvriendelijke databank aan de klimaatmodeleerder, met informatie over het Tanganyikameer (limnologie), regionale klimaatsdata, en globale data-indices;
- Beschikbaar stellen van de resultaten van het project (palaeo-klimaatreeksen) voor de internationale onderzoeksgemeenschap; dit is de participatie van Belgische onderzoekers aan belangrijke internationale programma’s (IGBP/PAGE);
- Onderzoek maakt deel uit van de internationale inspanning i.v.m. wereldopwarming;
- Een internationaal symposium over "De Grote Afrikaanse Riftmeren als archieven van de impact van het recente en het voorbije klimaat" zal georganiseerd worden;
- Verwantschappen klimaat-visserij zullen helpen bij de ondersteuning van het visserijbeheer en de duurzaamheid ervan in het Tanganyikameer.
Partners
Activiteiten
Laboratoire d'Ecologie des Eaux Douces (FUNDP, Namen)
Limnologische staalname (temperatuur, licht, opgeloste zuurstof, conductiviteit, pH, nutriënten, metazoöplankton, elementaire analyse, pigmenten...).
Sectie Petrographie-Mineralogie-Geochimie (MRAC-KMMA, Tervuren):
- diatomeeënproductiviteit (silicium istopen) en geochemie van waters, partikels en molluskenschelpen;
- databank (klimaat, limnologie...).
Afdeling Protistologie en Aquatische Ecologie (RUG, Gent):
- studie van het actuele fytoplankton (distributie, dynamiek);
- palaeolimnologische analyse van diatomeeën in boorkernen.
Institut d'astronomie et de géophysique G. Lemaître (UCL, Louvain-la-Neuve) :
- opstellen van een 3D hydrodynamisch model aan de hand van windpatronen, snelheid en andere variabelen;
- koppelen aan een ecologisch model in samenwerking met alle onderzoeksgroepen.
Coördinaten
Projectcoördinator
Jean-Pierre DESCY (coördinator) en Pierre-Denis PLISNIER
Unité de Recherches en Biologie des Organismes
Laboratoire d'Ecologie des Eaux Douces
Département de Biologie
Facultés Universitaires Notre-Dame de la Paix (FUNDP)
Rue de Bruxelles 61
B-5000 Namur
België
TelL: 00-32 81 724405
Fax: 00t-32 81 230391
Jean-Pierre.Descy@FUNDP.ac.be
pierre-denis.plisnier@ FUNDP.ac.be
Luc ANDRE, Laurent ALLEMAN en Pierre-Denis PLISNIER
Sectie Petrographie-Mineralogie-Geochimie
Koninklijk Musuem voor Midden Afrika (MRAC-KMMA)
Leuvensesteenweg, 13
B-3080 Tervuren,
België
TelL: 00-32-2-7695459
Fax: 00-32-2-7695432
luc.andre@africamuseum.be
laurent.alleman@africamuseum.be
pierre-denis.plisnier@africamuseum.be
Wim VYVERMAN en Christine COCQUYT
Afdeling Protistologie en Aquatische Ecologie (PAE)
Universiteit Gent (RUG)
Krijgslaan 281 - S 8
B-9000 Gent
BELGIUM
TEL: 00-32-(0)9-2648501
FAX: 00t-32-(0)9-2648599
Wim.Vyverman@rug.ac.be
Christine.Cocquyt@rug.ac.be
Eric DELEERSNIJDER Dr Jaya NAITHANI
Institut d'astronomie et de géophysique G. Lemaître (ASTR)
Université Catholique de Louvain (UCL)
2 Chemin du Cyclotron
1348 Louvain-la-Neuve
België
TelL: 00-32 -(0)10.47.32.97
Fax: 00-32-(0)10.47.47.22
ericd@astr.ucl.ac.be/naithani@astr.ucl.ac.be
Gebruikerscomité
C. MERTENS
Permanent Secretariaat
Federal Raad voor Duurzame Ontwikkeling (FRDO-CFDD)
G. DEMAREE
Departement Klimatologie
Koninklijk Meteorologisch Instituut van België (RMI-KMI)
A. COHEN
Dept. of Geosciences,
University of Arizona, USA
Climate variability as recorded in Lake Tanganyika (CLIMLAKE) : final report
Descy, J.-P. - Plisnier, P.-D. - Leporcq, B ... et al Brussels : Belgian science Policy, 2006 (SP1597)
[Om te downloaden]
[Om te bestellen]
Bibliografische referenties :
