De vorige stamden uit 2014, dus het werd hoog tijd voor een update: vandaag werden de nieuwe KNMI klimaatscenario’s aan demissionair minister Harbers van Infrastructuur en Waterstaat overhandigd. Die geven de bandbreedte aan waarbinnen het Nederlandse klimaat zich waarschijnlijk zal ontwikkelen, o.a. afhankelijk van de mondiale uitstoot van broeikasgassen.
Niet langer ver-van-mijn-bed
Klimaatverandering is niet meer weg te denken. We worden er bijna dagelijks mee geconfronteerd: de berichten over extreme hitte, droogte, bosbranden en overstromingen buitelen over elkaar heen. En vaker dan voorheen ook in onze spreekwoordelijke achtertuin. Het is niet langer een ver-van-mijn-bed show.
Dat betekent dat we ons hoe dan ook weerbaarder moeten maken tegen de veranderingen die al gaande zijn: adaptatie. Maar om klimaatverandering beheersbaar te houden moeten we de uitstoot van CO2 en andere broeikasgassen drastisch terugdringen. Nota bene: “we” slaat natuurlijk op de hele wereld; niet alleen Nederland. Maar natuurlijk wel inclusief een rijk en CO2-intensief land als Nederland.
Anders dan vorige keer zijn nu ook scenario’s doorgerekend voor Caribisch Nederland, namelijk Bonaire, Sint Eustatius en Saba (de zogenaamde BES-eilanden, drie bijzondere gemeenten van Nederland).
Twee dimensies: hoge/lage uitstoot; vernatting/verdroging
Om de spreiding van mogelijkheden te vangen wordt een hoog (SSP5-8.5) en een laag uitstootscenario (SSP1-2.6) gebruikt. Er is nog een lager IPCC emissiescenario (SSP1-1.9), maar daar zijn niet genoeg modelruns van beschikbaar om de analyses mee uit te voeren. De beste schatting van de mondiale opwarming eind deze eeuw bij het hoge scenario is 4,9°C t.o.v. eind 19de eeuw; in het lage scenario is dat 1,7°C.
Beiden worden verder opgesplitst in een droge en een natte variant. Samen geeft dat het volgende vierluik aan scenario’s:
Winters worden natter en zomers worden droger. Maar de mate waarin is nogal onzeker: in sommige modellen overheerst het eerste effect, maar in andere het tweede. Dat komt omdat Nederland in een breed overgangsgebied zit tussen een droger wordend Middellandse Zeegebied en een natter wordend Scandinavië. Dat overgangsgebied schuift ruwweg in de Noord-Zuid richting heen en weer met de seizoenen. Het maakt voor de situatie in Nederland nogal uit of dat overgangsgebied meer ten Noorden van ons of juist meer ten Zuiden van ons ligt. Dat is de reden dat er droge en natte varianten van de uitstootscenario’s zijn doorgerekend.
Er is overigens ook een scenario doorgerekend met matige uitstoot (op basis van SSP2-4.5), maar die resultaten zijn niet in het rapport meegenomen. Alle resultaten (dus inclusief die voor matige uitstoot) zijn te vinden in het dataportaal.
Waarschijnlijk wel bekend voor de regelmatige lezer hier, maar bij deze toch maar even in de herhaling: scenario’s zijn geen toekomstverwachtingen. Uit de FAQ:
De klimaatscenario’s op basis van hoge- en lage mondiale uitstoot en de natte en droge varianten voor Nederland geven samen de hoekpunten weer waarbinnen klimaatverandering zich waarschijnlijk zal ontwikkelen. In de praktijk moeten we met alle mogelijke toekomsten daarbinnen rekening houden.
Neerslagtekort
Dat droogte ook in waterland Nederland voor problemen kan zorgen is de afgelopen jaren goed duidelijk geworden. In alle scenario’s – dus ook de vernattende – neemt het verwachte neerslagtekort in de zomer toe. In het hoge uitstoot, verdrogende scenario (Hd) is het mediane neerslagtekort ongeveer gelijk aan de droogste zomers nu. En de droogste zomers zijn in dat scenario aan het eind van deze eeuw nog zo’n 50% droger.
In onderstaande figuur kun je zien dat het mediane neerslagtekort sterker toeneemt in Hn (hoge uitstoot, vernatting) dan in Ld (lage uitstoot , verdroging). Daaruit blijkt dat het uitstootscenario (hoog/laag) meer bepalend is voor de ernst van de droogteproblematiek dan of we met relatief meer vernatting of meer verdroging te maken krijgen. Dat geldt voor de meeste variabelen, zo kun je in de tabel met kerncijfers zien (pagina 3 van het gebruikersrapport).
Hitte
In 2019 werd het voor het eerst sinds de start van de metingen een temperatuur van 40°C waargenomen in Nederland:
Deze hittegolf was extreem, ook in het huidige warmere klimaat. Rond 1900 waren zulke hoge temperaturen in Nederland vrijwel onmogelijk; tegenwoordig is de kans op zulke hitte hier eens in de 50 tot 100 jaar.
De omstandigheden van die zomer van 2019 zijn nagerekend voor o.a. het hoge uitstootscenario:
In een 4°C warmer klimaat zijn temperaturen in de stad tot 50°C niet uit te sluiten en zou de zomer van 2019 vrijwel één continue hittegolf zijn geweest.”
Oeps.
Zeespiegelstijging
Zeespiegelstijging blijft ook wel een dingetje:
Bij een wereldgemiddelde opwarming van meer dan 2°C wordt de toekomst van Antarctica erg onzeker. De drijvende ijsplaten die het landijs van Antarctica omringen, zullen dan deze eeuw grotendeels verdwijnen, waarna het landijs sneller naar de kust beweegt en er meer afkalft.
In tegenstelling to bij de vorige klimaatscenario’s zijn nu ook berekeningen gemaakt van de hoogst mogelijke zeespiegelstijging, als de ijskappen versneld instabiel raken:
Volgens het hoge uitstootscenario bedraagt de zeespiegelstijging rond 2300 2 tot 6 meter. Als ook onzekere ijskap-processen op Antarctica worden meegenomen, kan dit oplopen tot meer dan 17 meter.
Meer lezen en/of kijken:
Animatie over de KNMI’23-klimaatscenario’s:
Video met drie voorbeelden – uit Limburg, Bonaire en Bunnik – die laten zien hoe we ons aanpassen aan klimaatverandering:
Attributie van extreme weersomstandigheden is een relatief nieuwe discipline in de klimaatwetenschap. De eerste attributiestudie dateert uit 2004, en pas vanaf ongeveer 2010 is dit type onderzoek echt op gang gekomen. Een overzichtsartikel dat vorige maand uitkwam laat zien dat er sindsdien aardig wat vorderingen zijn gemaakt, maar dat er ook de nodige problemen overblijven die niet eenvoudig op te lossen zijn.
Een aanzienlijk deel van die problemen is eenvoudig samen te vatten als: afwezigheid van bewijs is geen bewijs van afwezigheid. Om iets te kunnen zeggen over factoren die invloed hebben gehad op specifieke weersomstandigheden op een bepaald moment en een bepaalde plaats, is er veel informatie nodig. Meteorologische metingen natuurlijk, maar ook gegevens over de gevolgen van weersextremen. In welvarende of politiek stabiele landen – overbodig te zeggen dat daar een flinke overlap in zit – is er meestal aardig wat voorhanden. In andere landen is dat vaak niet zo. Terwijl daar natuurlijk ook extreme omstandigheden voorkomen, en het is al zeker niet zo dat de gevolgen er minder ernstig zijn.
Het grote verschil tussen diverse delen van de wereld wordt in het artikel duidelijk gemaakt aan de hand over gegevens over hittegolven in de internationale rampen-database EM-DAT. Die vermeldt in totaal 147 voorvallen van hitte voor de periode van 2000 tot 2020, waarvan maar 58 uit Azië, Afrika, Zuid- en Midden-Amerika en de Caraïben bij elkaar. En van de in totaal 157.000 geregistreerde hittedoden zijn er maar 10.000 uit die gebieden. Terwijl er 85% van de wereldbevolking woont en de warmste en meest vochtige regio’s ter wereld daar liggen. Het werkelijke aantal hittegolven en slachtoffers daarvan zal dus veel hoger zijn.
Het is nauwelijks denkbaar dat er nu nog hittegolven zijn die niet ernstiger en waarschijnlijker zijn geworden door de opwarming van het klimaat, zegt Friederike Otto, een van de auteurs van het artikel en vooraanstaande specialist op dit onderwerp, in New Scientist. Dat lijkt me geen heel gewaagde uitspraak, nu de aarde inmiddels ongeveer 1,2°C is opgewarmd en de 30% van het aardoppervlak die uit land bestaat nog meer. Land warmt immers een stuk sneller op dan de oceanen, zoals te zien is in de afbeelding hieronder van Berkeley Earth.
Tegenover een toename van extreme hitte staat een afname van extreme kou. Het aantal doden door kou zal daardoor afnemen, maar het is onwaarschijnlijk dat dat opweegt tegen de extra doden door extreme hitte. De correlatie tussen temperatuur en mortaliteit is veel sterker bij extreme hitte dan bij extreme kou. Uit onderzoek blijkt dat er ‘s winters weliswaar meer mensen overlijden dan in de zomer, maar dat extreme kou daar niet veel invloed op heeft. Bij extreme hitte is er wel meer sterfte. Vooral de combinatie van hitte en hoge luchtvochtigheid is gevaarlijk. Een zogenaamde natteboltemperatuur van 35°C is binnen enkele uren dodelijk voor gezonde mensen. Voor kwetsbare mensen kan die grens aanzienlijk lager liggen. In enkele kustgebieden in warme delen van de wereld zijn extremen gemeten die die waarde van 35°C benaderen en in een enkel geval zelfs overschrijden.
Er is ook een duidelijk verband tussen opwarming en extreme neerslag. Neerslagpatronen kunnen verschuiven in een veranderend klimaat, maar in de meeste delen van de wereld is er een duidelijke toename van zowel de intensiteit als de frequentie van extreme neerslag. De vertaling daarvan naar overstromingsrisico’s is niet zo eenvoudig, omdat er tal van andere factoren meespelen. Maar een toename van die risico’s in verschillende delen van de wereld is aannemelijk.
De situatie is ook complex voor de andere typen extremen die het artikel bespreekt: droogte, natuurbranden en tropische cyclonen. In sommige gevallen heeft de opwarming aantoonbaar invloed, in sommige aantoonbaar niet, maar vaak blijft het onzeker. De complexiteit wordt geïllustreerd aan de hand van de regelmatig terugkerende droogte in Oost-Afrika. Natuurlijke variabiliteit van het weer maakt dat gebied kwetsbaar voor droogte en lokale omstandigheden, zoals het waterbeheer, kunnen die kwetsbaarheid verminderen of juist verergeren. Ook in het veranderende klimaat blijven dit dominante factoren. Een mogelijk effect van klimaatverandering is daar niet zo makkelijk uit te filteren, ook omdat de periode waarvoor goede meteorologische waarnemingen beschikbaar zijn vrij kort is. Maar juist in een gebied dat al zo kwetsbaar is, waar elk beetje water dat er nog is een verschil kan maken, kan een relatief kleine invloed van klimaatverandering dramatische consequenties hebben. Aan de andere kant benadrukt het artikel dat de kwetsbaarheid van de bevolking hier in belangrijke mate samenhangt met de sociaaleconomische situatie. Verbetering van die situatie zou de risico’s dus aanzienlijk kunnen verminderen, ongeacht te vraag of droogte volledig ‘natuurlijk’ is, of juist gerelateerd aan klimaatverandering.
In sommige andere delen van de wereld is een toename van droogte wel met grote waarschijnlijkheid te relateren aan de opwarming van het klimaat. In het zuidwesten van de Verenigde Staten is het een combinatie van factoren: een afname van de sneeuwbedekking en daardoor de hoeveelheid smeltwater die beschikbaar komt, samen met warmere droge periodes. Rond de Middellandse Zee is de hoeveelheid neerslag duidelijk afgenomen.
Het belangrijkste nieuws over tropische cyclonen (meer bekend als orkanen of tyfonen) komt van een ander artikel. Volgens dit onderzoek komen deze stormen minder voor in het warmere klimaat. Sinds de jaren ‘70 kunnen satellieten cyclonen waarnemen en over de periode daarvoor zijn de cijfers onzeker. Het onderzoek maakt gebruik van een zogenaamde heranalyse om stormen op te sporen die niet zijn waargenomen. Dat is een dataset die is gebaseerd op meteorologische waarnemingen, die worden aangevuld met berekeningen met weermodellen. In die gegevensreeks zijn bepaalde meteorologische karakteristieken te vinden die wijzen op een cycloon, ook als de cycloon zelf niet is waargenomen. Aanvullend hierop zijn er simulaties uitgevoerd met klimaatmodellen met een hoge resolutie, die een vergelijkbaar resultaat opleveren.
De onzekerheden in de analyse zijn aanzienlijk, maar vooral omdat de verschillende methoden een vergelijkbaar resultaat opleveren vinden de onderzoekers het aannemelijk dat er werkelijk een afname is. Ze vermoeden dat de afname van het aantal stormen te maken heeft met de verzwakking twee belangrijke circulatiepatronen in de tropische atmosfeer: de Walker en de Hadley circulatie. Het hoeft overigens niet te betekenen dat er ook de risico’s afnemen. Klimaatverandering heeft ook op andere manieren invloed op deze stormen: de hoeveelheid neerslag neemt toe, ze worden gemiddeld zwaarder, mogelijk bewegen ze trager en de gebieden waar ze zich voordoen veranderen.
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
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:
Figuur 1. Schematisch overzicht van onze uitstoot door de verbranding van fossiele brandstoffen en ontbossing alsmede de accumulatie van CO2 in de atmosfeer (links) en de ratio tussen die twee oftewel de airborne fraction (rechts).
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.
Figuur 2. Schematisch overzicht van onze uitstoot door de verbranding van fossiele brandstoffen en ontbossing alsmede de accumulatie van CO2 in de atmosfeer (links) en de ratio tussen die twee oftewel de airborne fraction (rechts). Ten opzichte van figuur 1 is de uitstoot door ontbossing lager in de beginperiode van de metingen. Dat heeft tot gevolg dat de airborne fraction hoger wordt in het begin van die meetperiode en de trend daarin is nu naar beneden.
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.
Figuur 3. Satellietbeeld van een deel van de Amazone in een periode met veel bosbranden (rode stippen), die hier meestal gepaard gaan met ontbossing. Met name door de ligging van de Andes (links) en de overheersende noordoostelijke windrichting wordt de rook geconcentreerd, waarmee die het zicht beïnvloedt. Bron: MODIS.
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.
Figuur 4 (Figuur 3e van het verschenen artikel). Trend in de airborne fraction op basis van de nieuwe inzichten in de uitstoot door ontbossing.
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.
Figuur 5 (Extended data Figure 1 van het verschenen artikel). Ontwikkeling van de CO2-concentratie tussen 2010 en 2020 volgens RCP8.5 projecties (achtergrond) en gemeten veranderingen (voorgrond). De cijfers geven het verschil tussen werkelijke en RCP8.5 waardes. In blauw de atmosferische concentraties in 2010 en 2020 die hoger worden door verbranding van fossiele brandstoffen en door ontbossing, en zogenaamde ‘sinks’ nemen een deel daarvan op waardoor de CO2-concentratie minder snel stijgt dan je op basis van de antropogene uitstoot zou verwachten.
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
Guido van der Werf is universiteitshoogleraar aan de Vrije Universiteit, zijn onderzoek richt zich op de wisselwerking tussen het klimaatsysteem en de mondiale koolstofcyclus.
Wat weten we zoal over de huidige klimaatverandering, ondanks de complexiteit van het klimaatsysteem? De kortst mogelijke samenvatting komt hierop neer:
Het warmt op
Dat komt door de mens
Dat heeft verstrekkende gevolgen
Er zijn dingen die we kunnen doen om de risico’s te beperken
In het publieke debat lopen de meningen over klimaatverandering sterk uiteen, ook over feitelijke aspecten die wetenschappelijk gezien heel helder zijn. Voor een zinnige maatschappelijke discussie is het belangrijk om de wetenschappelijke inzichten goed in beeld te hebben. De basis van onze kennis is in de 19de eeuw gelegd door bekende en minder bekende natuurkundigen. Toen al werd voorspeld dat de uitstoot van CO2 tot opwarming van de aarde zou leiden, lang voordat dat door metingen zou worden bevestigd. Ook in het verre verleden blijkt CO2 vaak een sleutelrol te hebben vervuld in de forse klimaatveranderingen die de aarde heeft doorgemaakt. De huidige opwarming gaat naar verhouding pijlsnel en wordt hoofdzakelijk door menselijke activiteit veroorzaakt.
En een uitgebreide opsomming van aanbevolen literatuur en websites.
Deze blogpost is ook te lezen op de statische pagina wat weten we en te downloaden als brochure (15 pagina’s) of (een verkorte versie) als factsheet factsheet.
1 Het broeikaseffect
Al sinds de 19e eeuw weten we dat sommige gassen, zoals kooldioxide, methaan en waterdamp, warmtestraling absorberen. Als een soort ‘deken’ beperken broeikasgassen daardoor het warmteverlies van een planeet. Zonder broeikaseffect zou het aardoppervlak gemiddeld zo’n 33°C kouder zijn. Door meer broeikasgassen in de atmosfeer te brengen maken we die figuurlijke deken dikker, waardoor de aarde meer warmte vasthoudt. CO2 speelt hierbij de belangrijkste rol; de hoeveelheid waterdamp – eveneens een zeer sterk broeikasgas – fungeert als een versterkende factor, aangezien warme lucht meer waterdamp kan bevatten. Al in 1896 berekende Svante Arrhenius dat de uitstoot van CO2 als gevolg van de toenemende industrialisatie tot opwarming zou leiden. Die voorspelling bleek vele decennia later inderdaad uit te komen.
De drie factoren die de gemiddelde oppervlaktetemperatuur van een planeet bepalen: de inkomende zonnestraling; het aandeel daarvan dat gereflecteerd wordt; de warmtestraling van de planeet zelf. Broeikasgassen beïnvloeden hoeveel van de warmtestraling daadwerkelijk de planeet verlaat. Illustratie door Marije Mooren.
2 De rol van CO2 in het klimaat
De CO2-concentratie stijgt ongekend snel en is nu aanzienlijk hoger dan in de afgelopen paar miljoen jaar is voorgekomen. De koolstofatomen in de CO2 wijzen uit dat deze toename voornamelijk is veroorzaakt door het verbranden van fossiele brandstoffen zoals olie, gas en steenkool. Daarnaast komt het vrij bij ontbossing. De CO2 die we uitstoten wordt voor ongeveer de helft opgenomen door oceanen (die daardoor verzuren) en door extra plantengroei. De andere helft blijft voor lange tijd, een deel zelfs vele duizenden jaren, in de atmosfeer. Ook in het verre verleden hebben veranderingen in het CO2-gehalte van de atmosfeer grote invloed gehad op het klimaat.
De CO2-concentratie over de afgelopen 800.000 jaar op basis van luchtbelletjes in ijsboorkernen en recent op basis van directe observaties in de atmosfeer. Grafiek door Jos Hagelaars op basis van publiekelijk beschikbare data.
3 Het klimaat verandert in hoog tempo
Het aardoppervlak is nu ruim 1°C warmer dan in de tweede helft van de 19e eeuw, toen met systematische metingen is begonnen. Dat lijkt weinig, maar bedenk dat tijdens de laatste ijstijd het aardoppervlak ‘slechts’ een graad of vijf kouder was dan nu. Vanwege natuurlijke variatie gaat de opwarming niet monotoon, maar met ups en downs. Als gevolg van de opwarming krimpen gletsjers, neemt de hoeveelheid zee-ijs in het Noordpoolgebied af, smelt er steeds meer ijs van de grote ijskappen, stijgt de zeespiegel en treden er allerlei veranderingen op in ecosystemen.
De geobserveerde opwarming van de aarde van 1850 tot 2019. De dikke, zwarte lijn is een lopend gemiddelde van de jaarlijkse waarden (dunne, gekleurde lijnen) van verschillende onderzoeksgroepen. Grafiek door Jos Hagelaars op basis van publiekelijk beschikbare data.
4 Oorzaken van klimaatverandering
Klimaatmodellen, waarin de kennis van het klimaatsysteem in wiskundige formules is gevat, kunnen het geobserveerde temperatuurverloop goed simuleren – maar alleen als zowel natuurlijke als menselijke factoren worden meegenomen. De klimaatmodellen bevestigen wat te verwachten is op basis van welbegrepen natuurkundige theorie. Ook zijn veel klimaatveranderingen uit het verre verleden alleen te verklaren door een aanzienlijke invloed van CO2. Daarnaast wordt de menselijke oorzaak van de huidige opwarming bevestigd door specifieke ‘vingerafdrukken’ van het versterkte broeikaseffect. Zo blijkt uit metingen vanaf satellieten en vanaf de grond dat de aarde inderdaad meer warmtestraling vasthoudt, precies in die golflengten waar CO2 en andere broeikasgassen de straling absorberen.
De verandering in de mondiaal gemiddelde temperatuur sinds 1880 op basis van waarnemingen (dunne, zwarte lijn) en modellen (dikke, blauwe lijn is het modelgemiddelde; lichtblauwe gebied is de modelspreiding). Grafiek door Jos Hagelaars op basis van Lewandowsky et al.
Natuurlijk zijn er naast broeikasgassen ook andere factoren die het klimaat beïnvloeden. Zo zorgen vulkaanuitbarstingen voor een tijdelijke afkoeling doordat de uitgestoten zwaveldeeltjes zonlicht weerkaatsen. Ook bij veel menselijke activiteiten komen dergelijke aerosolen vrij, waardoor het opwarmende effect van broeikasgassen enigszins wordt getemperd. De zonneactiviteit varieert over een elfjarige cyclus, maar is sinds de jaren ’50 van de vorige eeuw juist iets gedaald. Andere natuurlijke processen opereren veel te langzaam om de naar geologische maatstaven pijlsnelle opwarming te kunnen verklaren.
De invloed van de zon, vulkanen, broeikasgassen, en aerosolen op de temperatuurverandering van 1850 tot 2017, op basis van een statistische methode die de beste match bepaalt tussen die verschillende factoren en de observaties (zwarte cirkels). Grafiek door Jos Hagelaars op basis van Zeke Hausfather op CarbonBrief.
5 Toekomstprojecties
De opwarming die we in de toekomst kunnen verwachten hangt sterk af van de hoeveelheid broeikasgassen die wij met z’n allen nog gaan uitstoten. Daarom kunnen er alleen conditionele voorspellingen (als …, dan …) worden gedaan, gebaseerd op mogelijke emissiescenario’s. Als de emissies heel snel worden teruggeschroefd (zoals in het RCP2.6 scenario, blauw in de grafiek) kan de opwarming beperkt blijven tot onder twee graden ten opzichte van het pre-industriële niveau. Zonder enige vorm van klimaatbeleid (zoals in het RCP8.5 scenario, rood in de grafiek) zal de aarde aan het eind van deze eeuw zo’n drieënhalf tot zes graden zijn opgewarmd. Er is dus nog een behoorlijke onzekerheidsmarge voor de mate van opwarming. Dat komt omdat we niet precies weten hoe gevoelig het klimaat is voor veranderingen in bijvoorbeeld de CO2-concentratie. Niettemin is het duidelijk dat een heel forse emissiereductie nodig is om de opwarming tot maximaal twee graden te beperken.
Toekomstprojecties van de opwarming na 2005 op basis van twee verschillende emissiescenario’s: RCP2.6 met ambitieus klimaatbeleid en RCP8.5 zonder klimaatbeleid. De grafiek begint in 1950, toen de aarde al een paar tienden van een graad warmer was dan eind 19de eeuw. Grafiek door Jos Hagelaars op basis van figuur 1a uit IPCC SROCC 2019.
6 Gevolgen van klimaatverandering
Elk aspect van het leven wordt direct of indirect door klimaatverandering beïnvloed. Door de hogere temperaturen neemt de verdamping toe, wat tot droogte kan leiden en daardoor bijvoorbeeld tot een grotere kans op bosbranden. Extreme neerslag neemt echter eveneens toe, met wateroverlast tot gevolg. Door het uitzetten van het warmere water en het smelten van ijs stijgt de zeespiegel. De natuur kan in veel gevallen de snelle veranderingen van het klimaat niet bijbenen. De meeste koraalriffen, ook wel bekend als de kraamkamer van de oceanen, zullen het einde van deze eeuw waarschijnlijk niet halen. De voedselproductie kan door klimaatverandering onder druk komen te staan, al is dat sterk afhankelijk van de regio. Door bijvoorbeeld ondervoeding, wateroverlast en een groter verspreidingsgebied van bepaalde infectieziekten beïnvloedt klimaatverandering ook de volksgezondheid. In sommige gebieden kan de hitte zelf levensbedreigend worden.
Veel bestaande problemen worden door klimaatverandering verergerd, bijvoorbeeld honger, armoede, gezondheid, natuurrampen, maatschappelijke ontwrichting, en dergelijke. De gevolgen hangen natuurlijk sterk af van de mate van opwarming. En die hebben we – gelukkig – grotendeels zelf in de hand.
We zullen ons hoe dan ook moeten aanpassen aan een veranderend klimaat. Om de opwarming te beperken zullen we daarnaast de uitstoot van CO2 en andere broeikasgassen fors moeten reduceren. Aangezien we nu nog voornamelijk van fossiele brandstoffen afhankelijk zijn is een energietransitie daarvoor van wezenlijk belang. Een belangrijke rol is daarbij weggelegd voor energie-efficiëntie, maar desondanks is de verwachting dat de mondiale vraag naar energie vooralsnog fors zal toenemen. Als onderdeel van de transitie zullen we een groter deel van de energievraag gaan afdekken met elektriciteit, en voor specifieke toepassingen wellicht met waterstof of biomassa. Windenergie en zonne-energie zijn bekende duurzame energiebronnen met een zeer lage CO2-uitstoot per kWh aan opgewekte elektriciteit. De snelle kostendaling hiervan heeft zelfs experts verrast.
De uitdaging is van een dusdanige omvang dat we ook minder populaire opties, zoals biomassa, CO2-opslag en kernenergie, zullen moeten overwegen, natuurlijk met open oog voor de voor- en nadelen die aan elke energiebron kleven. Hoe meer opties we uitsluiten van het palet aan oplossingen, hoe moeilijker het wordt om de CO2-uitstoot daadwerkelijk naar nul te brengen. Naast de energietransitie zullen we ook kritisch moeten kijken naar het landgebruik, en bijvoorbeeld ontbossing zoveel mogelijk tegengaan.
Technisch en economisch is er veel mogelijk, maar de politieke en maatschappelijke werkelijkheid blijkt weerbarstig: wereldwijd is de uitstoot nog nauwelijks gereduceerd (afgezien van de tijdelijke daling door de coronacrisis). Het tempo waarin we de omslag naar een CO2-neutrale economie maken beïnvloedt de mate van opwarming waarmee de mensheid voor vele duizenden jaren te maken zal hebben.
Windturbines op zee. Illustratie CC Andreas Klinke Johannsen
Nawoord
Laten we, juist in tijden van crisis, het hoofd helder houden en vertrouwen op de wetenschap als methode bij uitstek om de werkelijkheid om ons heen te begrijpen. Vervolgens kunnen we, mede op basis van die wetenschappelijke informatie, bepalen hoe we met de crisis om willen gaan. In de politieke besluitvorming daarover kunnen we het natuurlijk hartgrondig met elkaar oneens zijn. Maar een gedeelde visie op de werkelijkheid, zoals de wetenschap die met enig voorbehoud en voortschrijdend inzicht verschaft, is daarbij onontbeerlijk. Complottheorieën en wetenschapsontkenning kunnen we missen als kiespijn.
Dit schreef ik in het kader van de coronacrisis, maar het is evenzeer van toepassing op klimaatverandering.
Aanbevolen literatuur
Overview rapporten van overkoepelende organisaties zoals het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) of Nationale Wetenschapsacademies geven een heel doorwrocht overzicht van de stand van de wetenschap.
IPCC rapporten zijn wat dat betreft de gouden standaard, maar niet altijd het meest toegankelijk. Van het meest recente ‘fifth assessment report’ is een Nederlandse samenvatting uitgebracht door het PBL en KNMI (2015). Recenter zijn enkele ‘special reports’ verschenen van het IPCC over de anderhalve graden grens, ijs en oceanen, en landgebruik.
Climate Change: Evidence and Causes, the Royal Society and the US National Academy of Sciences, 2020. Recent en goed leesbaar rapport in de vorm van veelgehoorde vragen en antwoorden en een kort overzicht van de klimaatwetenschappelijke inzichten.
The Global Climate in 2015–2019, World Meteorological Organization, 2019. Grootschalig assessment report met een focus op de veranderingen gedurende de periode 2015-2019.
World Energy Outlook, International Energy Agency, 2019. Jaarlijks assessment van trends en prognoses wat betreft het energiesysteem.
Websites van overheidsinstanties geven doorgaans een goed en neutraal overzicht van de beschikbare kennis. Relevante Nederlandse instituutswebsites zijn bijvoorbeeld:
Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut, KNMI: uitleg over veranderingen in het klimaatsysteem. Wekelijks klimaatbericht.
Planbureau voor de Leefomgeving, PBL: uitleg over beleidsmaatregelen op het gebied van klimaat, leefomgeving en energie.
Compendium voor de Leefomgeving, CLO: feiten en cijfers over klimaatverandering en het energiesysteem.
Op internet is ontzettend veel informatie te vinden over klimaatverandering, maar met veel variatie in de betrouwbaarheid. Enkele websites die zich baseren op de wetenschappelijke inzichten zijn de volgende:
Klimaatverandering: context, reflectie & discussie. Dit is het blog dat ik samen met drie anderen onderhoud. Een lijst met blogposts, gerangschikt naar onderwerp, is hier te vinden.
Er woedt al een tijd een pittige discussie onder energie- en klimaatdeskundigen en hun volgers over de RCP-emissiescenario’s, die onder meer zijn gebruikt in het vijfde Assessment Report van het IPCC. Het gaat dan met name over het hoogste scenario, RCP8.5. Ik kan me niet aan de indruk onttrekken dat we hier te maken hebben met wat Stephan Lewandowsky ooit “seepage” noemde: een pseudosceptisch frame dat binnensijpelt in de wereld van de wetenschap. Dat pseudoscpetische frame komt er op neer dat RCP8.5 een foute voorspelling is. Dat is nonsens.
Scenario’s zijn geen voorspellingen. Er wordt juist met verschillende scenario’s gerekend omdat de menselijke keuzes grotendeels bepalend zullen zijn voor de toekomstige emissies en concentraties van broeikasgassen onvoorspelbaar zijn. Het simpele feit dat er uiteenlopende scenario’s zijn die onmogelijk allemaal uit kunnen komen zou voldoende moeten zijn om te beseffen dat ze niet bedoeld zijn als voorspelling. Maar toch blijft de suggestie van de foute voorspelling, van de overdreven pessimistische klimaatwetenschap, maar terugkomen. Het spiegelbeeld van die suggestie, dat klimaatwetenschappers veel te optimistisch zouden zijn omdat in onderzoeken ook vaak het laagste scenario RCP2.6 wordt meegenomen, zie je zelden of nooit. En dat terwijl de werkelijke emissies nog altijd een stuk dichter bij het hoogste dan bij het laagste scenario liggen, zeker als ook emissies van ontbossing worden meegenomen.
Het tekent de moeite die de maatschappij en de wetenschap blijken te hebben met het benoemen van risico’s. En de gevoeligheid die er nog steeds is voor het verwijt van bangmakerij. Het is natuurlijk ook een lastige kwestie, omdat mensen zo verschillend reageren op informatie over risico’s. De communicatie hierover blijft dan ook een mijnenveld, tussen wetenschappers onderling én tussen wetenschap en maatschappij.
Zeke Hausfather en Glen Peters begaven zich deze week in dat mijnenveld, met een commentaar in Nature. Het leverde nogal tendentieuze koppen op, onder meer bij de BBC en in De Volkskrant. En hoewel Hausfather en Peters zeker een aantal zinnige punten maken, is de angst om weggezet te worden als paniekzaaier tussen de regels door wel te zien in hun stuk. Ik betwijfel of die angst een goede raadgever is.
Een belangrijk punt van Hausfather en Peters is het zorgvuldig benoemen en omschrijven van een scenario als RCP8.5. De omschrijving “business as usual” die nogal eens wordt gebruikt vinden ze niet correct. En daar hebben ze zeker een punt. Overigens hebben de ontwikkelaars van de RCP-scenario’s en het IPCC die omschrijving ook nooit gebruikt. Maar in wetenschappelijke artikelen en berichten in de media komt hij wel regelmatig voor. Vooral uit gewoonte, zo vermoed ik. “Business as usual” was in het verleden namelijk wel een voor de hand liggende benaming voor het hoogste scenario, dat uitging van de groei van emissies zonder enig klimaatbeleid. In het eerste IPCC-rapport, uit 1990, werd die benaming bijvoorbeeld gebruikt. Maar de wereld zag er destijds anders uit. Er waren nog geen internationale klimaatafspraken, laat staan dat er ook maar iets was dat op het begin van een energietransitie leek. Er was ook maar bar weinig reden om aan te nemen dat zo’n transitie zonder internationaal klimaatbeleid op gang zou komen. Een beleidsarm scenario (in het Nederlands ook wel aangeduid als “autonome ontwikkeling”) zou destijds dus naar alle waarschijnlijkheid neerkomen op de verdere ontwikkeling van een volledig op fossiele brandstof gebaseerde wereldeconomie.
Maar sindsdien is er wel het nodige gebeurd. Het klimaatverdrag van Kyoto uit 1997 was voor sommige landen al een aanzet om voorzichtig met de energietransitie te beginnen, en met het afsluiten van het klimaatakkoord van Parijs sprak de hele wereld een stevige ambitie uit. Natuurlijk valt het nog te bezien of die ook wordt waargemaakt, maar het ligt inmiddels zeker niet meer voor de hand dat “business as usual” neerkomt op een volledig fossiele economie. Er zijn zelfs mensen die menen dat de ontwikkeling naar duurzame technologie en energie inmiddels niet meer te stoppen is, dat het een autonome ontwikkeling zal zijn die ook zonder enig overheidsbeleid door zal gaan. Het “usual” in “business as usual” heeft geen eenduidige betekenis meer en dus is het geen goed idee om zo’n verwarrende term te blijven gebruiken.
Meer moeite heb ik met de suggestie van Hausfather en Peters dat RCP8.5 vaak als het meest waarschijnlijke scenario gepresenteerd zou worden. Naar mijn beste weten wordt in de wetenschappelijke literatuur, en zeker in IPCC-rapporten, geen uitspraak gedaan over welk scenario meer of minder waarschijnlijk is. Het komt wel nogal eens voor dat onderzoeken alleen het hoogste en laagste emissiescenario laten zien, maar dat is best logisch: op die manier krijgt men een beeld van de hele bandbreedte aan mogelijk uitkomsten. Om in te zien dat andere scenario’s tussen die uitersten liggen hoef je ze niet noodzakelijk expliciet mee te nemen.
En als een onderzoek alleen het hoogste scenario bekijkt betekent dat nog niet dat men dat scenario ook tot het meest waarschijnlijke uitroept. Er kunnen andere legitieme redenen voor zijn. Wetenschappelijk gezien kan het simpelweg interessant zijn om het effect van een ingrijpende verandering door te rekenen. Neem, ter vergelijking, het voorbeeld van een productontwikkelaar die een nieuw additief voor, pak ‘m beet, een wasmiddel onderzoekt. Bij de eerste experimenten zal zo iemand een flinke dosis toevoegen, om daarmee direct een duidelijk beeld te krijgen van het effect. Bij een lage dosis beginnen is niet handig, want dan weet je nog niks als er geen effect te zien is. Dat klimaatonderzoekers regelmatig eenzelfde benadering kiezen voor modelexperimenten is alleen maar logisch: zo kunnen ze in één keer zien of een verwacht effect zich voor zou kunnen doen. Aanvullend onderzoek kan vervolgens eventueel meer de nuances opzoeken. Dat heeft niets met overdrijving of pessimisme te maken. Zo’n onderzoek een beetje handig presenteren is dan natuurlijk wel belangrijk.
De onderliggende boodschap van Hausfather en Peters lijkt te zijn dat scenario’s realistischer moeten zijn. Ik heb daar mijn twijfels over. Omdat daarmee in mijn ogen de grens tussen voorspelling en scenario vervaagt. Dat zou de verwarring juist in de hand kunnen werken. Het is ook maar de vraag of toekomstige emissies en concentraties wel zo voorspelbaar zijn als Hausfather en Peters lijken te denken. Dat is een kanttekening die ook Michael Mann maakt. Daarbij wijst hij op nog een belangrijk punt: de C in RCP staat voor “concentration”. Hoeveel de CO2-concentratie nog zal stijgen hangt niet alleen af van onze emissies, maar ook van mogelijke terugkoppelingen in de koolstofcyclus. Denk aan CO2 die vrijkomt bij bosbranden, of bij het ontdooien van permafrost.
Vanuit de risico-benadering is het belangrijk om de volledige bandbreedte aan mogelijke uitkomsten te onderzoeken en niet alleen wat, al dan niet terecht, als meest waarschijnlijke uitkomst wordt gezien. En in een risico-analyse wegen juist de worst-case scenario’s zwaar.
Het enige onontkoombare feit in deze discussie blijft dat niemand met zekerheid kan zeggen hoe emissies en concentraties in de toekomst zullen verlopen. De mens is op dit moment de meest onvoorspelbare factor in het klimaat, en dat zullen we nog wel een tijdje blijven.
