Gastblog van Prof. Guido van der Werf
Samenvatting
Onderzoekers van de Vrije Universiteit Amsterdam hebben samen met collega’s in Nederland en de VS een nieuwe tijdreeks gemaakt van de CO2-uitstoot door ontbossing in de tropen. Deze uitstoot blijkt met name in de jaren ’60-’80 lager te zijn dan eerdere studies aangaven, en de tijdreeks vormt een ontbrekende schakel om beter inzicht te krijgen in de mondiale koolstofcyclus. Met name het inschatten in hoeverre de natuurlijke opname van CO2 door vegetatie en oceanen gelijke tred houdt met de uitstoot door fossiele brandstoffen en ontbossing is nu beter mogelijk geworden. Uit de nieuwe tijdreeks blijkt dat dit inderdaad het geval is en zelfs dat, relatief gesproken, de opname sneller is gegroeid dan onze uitstoot. Daaruit blijkt dat, op mondiale schaal althans, de gevreesde klimaat-koolstof terugkoppelingen die klimaatverandering kunnen versnellen nog niet in werking getreden zijn. Helaas kunnen de inzichten geen uitsluitsel geven over de mate waarin dit in de toekomst wel zal gebeuren.
Introductie
Van onze CO2-uitstoot door verbranding van fossiele brandstoffen en door ontbossing blijft ongeveer de helft in de atmosfeer, wat leidt tot opwarming. Ongeveer een kwart wordt opgenomen door vegetatie; dit omdat de plantengroei in het algemeen is toegenomen door o.a. hogere CO2-concentraties, meer stikstof, en langere groeiseizoenen in koude streken. Het resterende kwart wordt opgenomen door de oceanen waar het leidt tot oceaanverzuring.
Er is veel onderzoek gedaan naar deze koolstofcyclus en dan met name om de vraag te beantwoorden of die opname door blijft gaan. Binnen de afdeling Aardwetenschappen van de Vrije Universiteit Amsterdam wordt o.a. gekeken in hoeverre het ontdooien van de permafrost zorgt voor meer CO2-uitstoot, en wat de gevolgen zijn van meer bosbranden wereldwijd. En ook bij andere universiteiten is dit een belangrijk thema. Want, als de natuur minder CO2 gaat opnemen dan zou klimaatverandering sneller gaan.
Eigenlijk wijst alles erop dat die natuurlijke opname langzaam zal afnemen. De oceanen warmen op en kunnen daardoor minder CO2 absorberen. De processen die voor meer plantengroei zorgen zijn aan verzadiging onderhevig. Het aantal bosbranden neemt toe. De permafrost ontdooit. En zo kunnen we nog even doorgaan. We noemen deze processen klimaat-koolstof terugkoppelingen en als die gaan werken dan is dat slecht nieuws, en op regionale schaal is hier ook bewijs voor zoals blijft uit de geciteerde artikelen.
Airborne fraction https://klimaatverandering.files.wordpress.com/2022/03/blog-nature-van-marle-formule.png?w=500
Maar het blijft altijd de vraag in hoeverre die lokale of regionale studies ook representatief zijn voor de hele wereld. En juist om dat mondiale inzicht te krijgen is er een vrij simpele methode om iets te zeggen over de koolstofcyclus, en dan met name in hoeverre de natuurlijke opname veranderd is. Deze methode is gebaseerd op de zogenaamde airborne fraction en of die verandert in de tijd. De airborne fraction is het deel van onze totale uitstoot die in de atmosfeer blijft zoals eerder besproken in een gastblog van mij. Voor het bepalen daarvan heb je de CO2-uitstoot van fossiele brandstoffen en ontbossing nodig, en de CO2-accumulatie in de atmosfeer:
We weten hoe groot de factoren die de airborne fraction bepalen ongeveer zijn en die staan hierboven geschematiseerd weergegeven (Figuur 1, links). In het voorbeeld op basis van deze data verandert de airborne fraction niet in de tijd (Figuur 2, rechts), een teken dat de opname gelijke tred zou houden met de stijgende uitstoot. Maar er zit een groot probleem in deze aanpak, namelijk dat de uitstoot door ontbossing onzeker is. Hoewel het de kleinste factor is voor het berekenen van de airborne fraction is de onzekerheid veel groter dan die van de uitstoot van fossiele brandstoffen. De toename in de atmosfeer is zeer goed bekend dankzij nauwkeurige metingen.
Maar stel nu dat de uitstoot door ontbossing is toegenomen zoals in onderstaand voorbeeld. De uitstoot door fossiele brandstoffen en de CO2-accumulatie in de atmosfeer kennen we goed, die veranderen niet. Maar doordat de uitstoot van ontbossing nu anders is verandert de airborne fraction, en in onderstaand voorbeeld met name in het begin van de meetperiode. Omdat je in die periode door een kleiner getal deelt neemt de airborne fraction in het begin van de meetperiode toe en de trend daarmee af.
De moraal van dit verhaal: als we de uitstoot door ontbossing beter in beeld kunnen brengen kunnen we de airborne fraction ook beter bepalen. En daarmee iets over de vraag in hoeverre klimaat-koolstofterugkoppelingen al een feit zijn (in bovenstaand voorbeeld duidelijk niet) of iets van de toekomst zullen zijn.
Trends in ontbossing
Met Margreet van Marle (nu werkzaam bij Deltares) en Dave van Wees hebben we op de VU aan deze vraag gewerkt, samen met een aantal collega’s in de VS en bij Wageningen University and Research (Jan Verbesselt). We maakten gebruik van het feit dat ontbossing vaak gepaard gaat met branden. Die branden leiden tot veel uitstoot van fijnstof en daarmee slecht zicht, zie hieronder voor een satellietopname van de Amazone in een periode dat er veel branden zijn. En zichtgegevens worden op ieder vliegveld en veel meteorologische stations verzameld en gaan veel verder terug in de tijd gaan dan satellietdata of andere technieken die we gebruiken om nu de dynamiek in ontbossingsgebieden te begrijpen en kwantificeren. Deze methode is verre van perfect en veranderingen in de uitstoot van fijnstof door de verbranding van fossiele brandstoffen hebben ook invloed op deze gegevens, maar het is de eerste consistente meetreeks.
Op basis van die zichtbaarheidsdata blijkt dat er een duidelijke toename is in ontbossing in de tropen over de studieperiode. Gezien de toename in vraag naar producten zoals hout, soja, palmolie en vlees misschien niet verwonderlijk maar alle bestaande datasets geven aan dat die ontbossing redelijk constant is. Dit onderzoek zal niet het laatste woord zijn in deze discussie en wellicht dat we er over een aantal jaar weer anders tegenaan kijken. Het is in ieder geval cruciaal om een beter begrip te krijgen van de uitstoot en dynamiek van ontbossing in de periode voor we satellietdata hebben en daar zijn innovatieve methodes voor nodig.
Trend in de airborne fraction
Net als in het bovenstaande voorbeeld zien we op basis van de herziene trend in ontbossing in werkelijkheid dat de airborne fraction afneemt over de hele studieperiode (Figuur 4). Alleen is die trend veel moeilijker te onderscheiden omdat hij minder steil is en er veel ruis is. Dit laatste met name door jaarlijkse variaties in de CO2-groeisnelheid die niks met onze uitstoot te maken hebben maar komen omdat de veel grotere natuurlijke CO2-stromen niet altijd precies in evenwicht zijn. In het algemeen stijgt de hoeveelheid CO2 sneller tijdens El Niño jaren en minder snel tijdens La Niña jaren of na vulkaanuitbarstingen. Hoewel de trend minder duidelijk is dan in het voorbeeld in Figuur 2, is hij wel significant en de neerwaartse trend is vooral te vinden als de hele periode meegenomen wordt; als je alleen naar de laatste decennia kijkt is er geen duidelijke trend meer.
Goed of slecht nieuws?
Het goede nieuws is eigenlijk dat het geen slecht nieuws is. De implicatie van dit onderzoek is vrij duidelijk; op mondiale schaal werken klimaat-koolstof terugkoppelingen nog niet. Dat betekent niet dat ze op lokale schaal niet zouden werken, maar als dat het geval is dan is er ergens anders compensatie. Hoewel het statistisch niet hard te maken is, lijkt het er wel op dat de daling in de airborne fraction de laatste decennia tot stand gekomen is en wellicht dat we in de toekomst terugkijken op deze periode als de tijd waarin de daling veranderde in de stijging die in het algemeen verwacht wordt.
Deze studie zal ook geen direct verschil maken voor het resterende koolstofbudget om onder de Parijs-doelstellingen te blijven, daarvoor zijn de veranderingen te klein. Wel is het interessant om te kijken hoe de CO2-opname door land en oceanen het gedaan hebben ten opzichte van de zogenaamde Representative Concentration Pathway (RCP) scenario’s die binnen het IPCC gebruikt werden als verschillende scenario’s voor de toekomst en dan met name het hoogste RCP8.5 scenario omdat die als enige de klimaat-koolstof terugkoppelingen ingebouwd heeft.
Aangezien tot ongeveer 2014 de CO2-uitstoot van fossiele brandstoffen ongeveer gelijk op ging met dit hoogste RCP scenario -dat rond de vier graden opwarming in het jaar 2100 zou geven- is het vaak (onterecht) het ‘business as usual’ scenario gaan heten. Gelukkig is na 2014 de stijging in uitstoot van fossiele brandstoffen minder hard gegaan en over de 2010-2020 periode is de uitstoot minder dan dit hoogste scenario. Het verschil is gelijk aan 2,4 ppm CO2. Maar omdat ontbossing hoger was dan in dit scenario (het verschil gelijk aan 1,1 ppm) ligt de gerealiseerde totale antropogene uitstoot toch nog vrij dicht bij het RCP8.5 scenario (1,3 ppm lager). Het verschil in de CO2-concentratie is echter groter (-2,1 ppm) en dat komt met name doordat volgens onze nieuwe analyse de natuurlijke opname groter is dan in dit hoogste scenario (met 0,8 ppm).
Conclusie
De temperatuurstijging over de laatste 100 tot 150 jaar komt grotendeels op conto van de mens. Deze temperatuurstijging kan ook de natuurlijke koolstofcyclus beïnvloeden en in het algemeen is de verwachting dat dit de temperatuurstijging verder kan versterken. Dit artikel laat zien dat dat proces nog niet gaande is. Het laat ook het belang van goede metingen zien, die van groot belang zijn om te monitoren of de zogenaamde klimaat-koolstof terugkoppelingen de komende decennia op mondiale schaal gaan werken.
Meer lezen
- M.J.E. van Marle, van Wees, D., Houghton, R.A., Field, R.D., Verbesselt, J., and van der Werf, G.R., New land-use change emissions indicate a declining CO2 airborne fraction. Nature, https://www.nature.com/articles/s41586-021-04376-4
- Persbericht VU. https://vu.nl/nl/nieuws/2022/nieuwe-tijdreeks-onthult-stabiele-co2-opname-door-land-en-oceaan
Guido van der Werf is universiteitshoogleraar aan de Vrije Universiteit, zijn onderzoek richt zich op de wisselwerking tussen het klimaatsysteem en de mondiale koolstofcyclus.
https://klimaatveranda.nl/2022/03/16/klimaat-koolstof-terugkoppelingen-eindelijk-eens-geen-slecht-nieuws-over-klimaatverandering/