Het wordt nu nog weer warmer

De opwarming van de aarde leidt tot nog meer CO2 in de atmosfeer. Het gevolg daarvan is: nog hogere temperaturen, blijkt uit nieuwe berekeningen. Het mechanisme is onbekend.

De aarde vanuit de ruimte. Berekening van de interactie tussen koolzuurgas en temperatuur voorspelt een sterke temperatuurstijging. Foto NASA converted PNM file NASA

De temperatuurstijging door het versterkte broeikaseffect zou wel eens flink veel hoger kunnen worden dan nu bij consensus wordt aangenomen. Het is zelfs niet uitgesloten dat de opwarming zo'n vijftig procent hoger uitvalt. Dan is het rond 2100 niet 4 graden warmer dan in 1990 maar 6 graden. Tot die verontrustende conclusie komen twee onderzoeksgroepen in Europa en de VS in het zojuist verschenen nummer van Geophysical Research Letters (26 mei). Het blijkt dat de stijgende CO2-concentratie van de atmosfeer een temperatuureffect heeft dat de CO2-concentratie nog eens extra doet toenemen: positieve terugkoppeling.

Eerste auteur van het Europese onderzoek is de Wageningse hoogleraar theoretische biologie Marten Scheffer. Hij was ook de eerste die zijn stuk bij GRL afleverde, maar moest meemaken dat een door het blad ingeschakelde anonieme referee opbiechtte met precies hetzelfde idee te zijn gekomen. De referee had zijn artikel aangeboden aan Nature maar kreeg het uiteindelijk als 'te controversieel' terug. De reviewers van Nature wilden er niet aan: als het zó simpel zou zijn waren anderen al lang op de gedachte gekomen, meenden ze. Zo kwam John Harte (met co-auteur Margaret Torn) uit Berkeley (Californië) ook in de GRL terecht.

Zó simpel is het betoog: het staat fysisch gezien vast dat de stijgende concentraties CO2 en andere broeikasgassen de warmte-uitstraling van de aarde bemoeilijken waardoor het aardoppervlak warmer wordt. Tegelijk staat vast dat een stijgende temperatuur de CO2-huishouding van de atmosfeer beïnvloedt. Voor de aarde in haar huidige verschijningsvorm geldt dat de opwarming de CO2-concentratie doet toenemen. Deze omgekeerde causaliteit krijgt nooit veel aandacht maar hij is de voornaamste verklaring voor de eigenaardige temperatuur-CO2-relatie die in boorkernen uit poolijs wordt gevonden. De samenstelling van dat ijs, inclusief luchtinsluitsels, geeft bruikbare informatie over historische temperaturen en luchtsamenstelling. Tienduizenden jaren geleden gingen temperatuurstijgingen stelselmatig voorafaan stijgingen van de concentratie CO2.

toendra's

Wat toen de voornaamste mechanismen waren is nog steeds niet duidelijk. Vaak wordt aangenomen dat de oceanen minder makkelijk CO2 opnemen en afvoeren naar hun diepten als zij opwarmen. Ook kunnen opwarmende en ontdooiende toendra’s meer CO2 gaan afgeven. Diverse onderzoeksgroepen proberen alle denkbare mechanismen in kaart te brengen en hun positieve (versterkende ) of negatieve (matigende) invloeden te kwantificeren. Het is uitputtend werk dat tot veel academisch dispuut leidt. En, zegt Scheffer, één ding staat altijd vast: je weet zeker dat je mechanismen over het hoofd ziet.

Scheffer en zijn co-auteurs Victor Brovkin (Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung) en Peter Cox (Hadley Centre, Engeland) kozen voor een heel praktische benadering. Zij lieten volkomen in het midden welke mechanismen werkzaam waren en berekenden aan de hand van bestaande gegevens zo goed mogelijk hoe in bepaalde historische perioden de relatie tussen temperatuur en CO2 lag. Aanvankelijk concentreerden ze zich op de laatste IJstijd, maar bij nader inzien was het aantrekkelijker om minder ver terug te gaan. Het kwantitatieve verband dat wordt gevonden tussen verandering van temperatuur en verandering van CO2-concentratie hangt sterk af van de tijdschaal die in ogenschouw wordt genomen. Voor termijnen niet langer dan een paar jaar zou één graad temperatuurstijging hooguit tot een concentratieverhoging van 3 ppm CO2 kunnen leiden. Op een tijdschaal van millennia (de ijstijden) geldt een gevoeligheid van 13 ppm per graad Celsius. Op een tijdschaal van eeuwen wordt de grootste gevoeligheid gevonden: 20 ppm CO2 per graad. Binnen elke termijn wordt het beeld kennelijk door andere mechanismen gedomineerd.

Het huidige klimaatbeleid is vooral geïnteresseerd in de termijn van honderd jaar, dus de termijn waarvoor de grootste gevoeligheid is waargenomen. Die gevoeligheid is afgeleid uit een zo nauwgezet mogelijke verwerking van de temperatuurreconstructies die andere onderzoeksgroepen maakten voor de zogenoemde Kleine IJstijd (Little Ice Age). Dat is een opmerkelijk koude periode die kort na de middeleeuwen intrad en die rond 1700 zijn dieptepunt bereikte. De afkoeling wordt toegeschreven aan een tijdelijk verminderde zonneactiviteit.

hockeystick

Het zijn vooral Michael Mann en Philip Jones (bekend van 'de hockeystick'-klimaatreconstructie) geweest die een gezaghebbende temperatuur-reeks voor de betreffende periode hebben opgesteld. Vorig jaar voegde Anders Moberg c.s. er in Nature (10 februari) nog een ander aan toe. In beide gevallen is vooral gebruik gemaakt van onderzoek aan jaarringen uit bomen. De opvallende daling van het CO2-gehalte waarmee de afkoeling gepaard ging is afgeleid uit boorkernen uit het poolijs. Torn en Harte uit Berkeley namen de echte ijstijd als uitgangspunt en namen ook de reacties van het broeikasgas methaan in hun beschouwingen op.

De waarnemingen moesten nog gecorrigeerd worden voor het cirkeleffect dat ook toen natuurlijk optrad, maar in omgekeerde richting werkte: de daling van het CO2-gehalte die volgde op de afkoeling bracht ook wat extra afkoeling teweeg. Maar daarna ging het tamelijk moeiteloos naar de temperatuurcorrectie die nu voor het forum van de wetenschap is gebracht: de stijging kan 15 tot 78 procent hoger uitvallen dan tot dusver wordt aangenomen.

De hele cirkel-theorie kent twee samenhangende zwakten: omdat niet bekend is welke mechanismen werkzaam waren rond 1700 valt niet met zekerheid te zeggen of die nu nog werkzaam zijn. En ruimer geformuleerd: het is maar helemaal de vraag of de aarde van nu nog reageert zoals drie eeuwen geleden.

Hoe is het idee ontvangen? Het is nog te vroeg voor veel reacties, laat Scheffer weten. Er zijn mensen die er niets van willen weten. Ze kunnen niet geloven dat je zo'n binnendoortje kunt nemen. En ze geloven niet dat het effect zo sterk kan zijn. Maar van mijn co-auteurs in Duitsland en Engeland hoor ik dat er vanuit IPCC-kringen belangstelling is. Het gaat mij vooral om het nieuwe idee, en niet zozeer om de grootte van het effect. Hoewel het effect best nòg groter kan blijken te zijn als we ook methaan in de berekeningen opnemen.'

    • Karel Knip