Hoe erg is het echt?

Klimaatverandering is de grootste bedreiging voor de toekomst van de mensheid. Valt een ramp nog te voorkomen?De wereldtop in Kopenhagen, over twee weken, dreigt te mislukken. Tien vragen en antwoorden, op zoek naar de kern van de zaak.

Dat de aarde ongekend snel opwarmt als gevolg van een door de mens versterkt broeikaseffect is pas tien jaar geleden overtuigend aangetoond. In 1995 kon het hoogstens ‘waarschijnlijk’ genoemd worden en vóór die tijd was het alleen een boos vermoeden. Tot 1980 was er zelfs nauwelijks belangstelling voor. Inmiddels wordt de opwarming algemeen beschouwd als het grootste probleem waarvoor de mensheid zich geplaatst ziet.

Voor het grootste deel komt het versterkte broeikaseffect door de ophoping van kooldioxide (CO2) in de atmosfeer.

Het ‘broeikasgas’ CO2 ontstaat bij het verbranden van steenkool, aardolie, aardgas en hout. Veel daarvan verdwijnt vroeg of laat in oceanen en bossen, maar ongeveer de helft blijft in de lucht achter. Het duidelijkst bleek dat na de bovengrondse kernproeven uit de jaren vijftig en zestig waarbij een radioactieve vorm van CO2 ontstond.

De CO2-concentratie in de lucht wordt al sinds 1958 voortdurend met grote precisie gemeten vanaf een vulkaan bij Hawaii. Zij was eerst ongeveer 315 ppm (delen per miljoen delen) en is nu al 385 ppm. Maar wetenschappers kunnen nog verder terug: de concentratie rond 1800 viel af te leiden uit onderzoek aan luchtbelletjes in oud ijs, ongeveer 280 ppm. De concentratie is door industrialisering en houtkap dus al met bijna 40 procent toegenomen.

Typisch voor CO2 is dat het de onzichtbare warmtestraling van de lauwwarme aarde goed absorbeert. Daardoor warmt het gas zelf op en stuurt het de warmtestraling voor een deel weer terug naar de aarde. Hoe meer CO2 in de lucht, hoe meer warmte er naar de aarde terugkeert.

De gassen methaan (CH4) en lachgas (N2O) doen hetzelfde en hun werking wordt daarom tegenwoordig standaard in een CO2-effect omgerekend. Ook de concentratie methaan is enorm gestegen. Van nature komt het vrij uit moerassen, maar de mens heeft de uitstoot vergroot met mijnbouw, het houden van koeien en schapen en natte rijstbouw. Lachgas wordt vooral in de landbouw geproduceerd.

Aan de typische broeikaswerking van de genoemde gassen twijfelt niemand meer. Wel is er nog onzekerheid over de vraag wat het effect van een verdubbeling van de CO2-concentratie zou zijn op de temperatuur. De meeste onderzoekers denken dat de temperatuur op aarde dan 2,5 tot 3 graden Celsius zal stijgen.

Wat de aarde te duchten heeft van de almaar stijgende concentraties CO2, methaan en lachgas kan alleen met behulp van klimaatmodellen worden berekend. Klimaatmodellen zijn reusachtige computermodellen die uitrekenen hoe temperatuur, vochtigheid, bewolkingsgraad en luchtstromen in de loop van decennia veranderen als de concentraties broeikasgassen geleidelijk oplopen. Ze doen het noodgedwongen tamelijk grofmazig, maar wel zoveel mogelijk uitgaande van elementaire fysische processen. Een probleem is dat sommige processen, zoals wolkvorming, ontwikkeling van zee-ijs en de reactie van het plantendek niet goed te beschrijven zijn. Daarvoor moeten aannames worden gedaan die soms aanvechtbaar zijn. Een ander probleem is dat ook de wisselende zonneactiviteit en vulkaanuitbarstingen van invloed zijn op de warmtehuishouding van de aarde. Die zijn moeilijk in de modellen te verwerken. Ten slotte blijkt de uitkomst van zulke berekeningen ook nog sterk af te hangen van de aangenomen beginomstandigheden.

Maar de verschillende modellen worden voortdurend aan elkaar getoetst. En het feit dat ze goed in staat zijn het klimaat van vandaag te berekenen uit aangenomen condities in, bij voorbeeld, 1850, geeft redelijk vertrouwen in hun voorspellende kracht.

Als dit soort modellen wordt voorzien van realistische scenario’s voor de uitstoot van broeikasgassen, dan kunnen zij de toekomst ‘voorspellen’. Wat ze zien is dat de gemiddelde temperatuur de komende tijd met 0,2 graad Celsius per decennium zal stijgen en dat de opwarming vooral sterk zal zijn boven land, in het bijzonder rond de Noordpool. De sneeuwbedekking zal afnemen, tropische cyclonen zullen toenemen en ook zullen zich vaker extreme weersomstandigheden voordoen, leidend tot hittegolven en zware wateroverlast. Waarschijnlijk zal ook de Golfstroom wat afzwakken.

Vaststaat dat ook de zones met veel of juist heel weinig neerslag flink zullen verschuiven. Ongelukkig genoeg komen juist wat dit betreft de verschillende modellen tot verschillende conclusies. Welke gebieden in de komende decennia door droogte getroffen zullen worden, staat nog niet helemaal vast.

Onmiskenbaar traden de afgelopen eeuw al belangrijke en verontrustende veranderingen op. De gemiddelde aardse luchttemperatuur steeg, gletsjers werden korter, het zee-ijs rond de Noordpool nam af in omvang en dikte. De bovenste oceaanlagen warmden op en het zeewater werd ook zuurder door het opnemen van CO2.

De permafrost van Siberië en Canada is aan het smelten en van de weeromstuit verpappen de toendra’s. In sommige regio’s werd het natter, in andere droger. Het niveau van de zeespiegel stijgt gestaag en hardnekkig.

De kernvraag is: zijn de veranderingen die zich de afgelopen decennia voordeden onweerlegbaar toe te schrijven aan het broeikaseffect? Ze zouden ook natuurlijke oorzaken kunnen hebben en/of een reactie zijn op de lange koele periode die de aarde net achter de rug heeft. Deze ‘kleine ijstijd’ die al in de zestiende eeuw begon en pas in de negentiende eeuw afliep, is misschien veroorzaakt door ongewoon lage zonneactiviteit of verhoogd vulkanisme.

Dit soort vragen raakt aan een vakgebied dat in jargon detection and attribution wordt genoemd, het onderzoek naar de vraag welke van de waargenomen veranderingen met enige zekerheid aan het broeikaseffect kunnen worden toegeschreven. Ook in dit geval moet de oplossing komen van klimaatmodellen. Als een verandering zich precies voordoet op de plaats en het tijdstip die de meeste modellen voorspellen, wordt aangenomen dat het een broeikaseffect is. Doordat de modellen snel beter werden, kon de VN-organisatie voor klimaatanalyse IPCC al rond 1995 concluderen dat er waarschijnlijk een menselijke invloed op het klimaat was. Inmiddels wordt dat als een vaststaand feit beschouwd.

Een belangrijke bijdrage is ook geleverd door het paleoklimatologisch onderzoek, het onderzoek naar klimaatverandering in het geologisch verleden. Daarvoor worden jaarringen van bomen, sliblagen op de oceaanbodem en boorkernen uit ijs van Groenland en Antarctica onderzocht. Het heeft aannemelijk gemaakt dat de snelheid en grootte van de huidige opwarming zich de laatste paar duizend jaar niet eerder voordeed.

Maar er blijven belangrijke onzekerheden over. Er zijn known unknowns en ongetwijfeld ook unknown unknowns. De klimaatmodellen zijn grof en zullen dat nog lange tijd blijven. Ze weten niet goed raad met wolken, zee-ijs en het plantendek, en het grillige El Niño-verschijnsel in de Stille Oceaan is er ook niet eenvoudig in onder te brengen. Op een aantal wezenlijke punten komen de modellen niet tot gelijkluidende conclusies. Sommige modellen genereren zulke duidelijke onzin dat men die er handmatig uitfiltert: de beruchte flux adjustment.

En er doen zich ontwikkelingen voor die niet stroken met de voorspellingen van de modellen. Niet de geringste daarvan is de waarneming dat de gemiddelde aardse temperatuur de laatste zeven jaar niet meer stijgt, terwijl de concentratie broeikasgassen toch onverminderd toeneemt. De zogenoemde klimaatsceptici hebben er hardnekkig bij herhaling op gewezen dat de temperatuuropbouw van de atmosfeer, zoals die door sondes en satellieten werd gemeten, niet overeenstemde met de voorspellingen van de modellen. Wetenschappers en technici zijn er uiteindelijk in geslaagd deze discrepantie weg te werken, maar de buitenstaander ontkomt niet aan de indruk dat dit met kunst en vliegwerk gepaard ging.

Eenzelfde onbehaaglijk gevoel heeft men bij de verklaring die uiteindelijk werd gevonden voor de – lange tijd onbegrepen – stagnatie in de gestage temperatuurstijging tussen 1940 en 1970. Opeens werd die toegeschreven aan het verstoken van zwavelhoudende kolen en olie. Daardoor kwamen veel zwavelverbindingen in de lucht die een koelend effect hadden. Die tijdelijke koeling verdween toen er op grote schaal ontzwaveld ging worden.

Een deel van de klimaatsceptici koestert de overtuiging dat hetgeen nu zo algemeen als CO2-effect wordt beschouwd in feite het gevolg is van de toegenomen zonneactiviteit. Inderdaad zijn er mechanismen denkbaar die de invloed van de zon zouden kunnen versterken. Maar dat ze een rol spelen, is niet bewezen.

Ook in Nederland verandert het klimaat. Het wordt van oudsher bijgehouden door het KNMI dat er regelmatig over rapporteert. Vooral sinds het eind van de jaren tachtig is de gemiddelde temperatuur in Nederland flink gestegen. De zomers werden warmer, de winters minder koud. In feite warmt Nederland twee keer zo snel op als het wereldgemiddelde, wat niet zo vreemd hoeft te zijn, omdat er ook plaatsen zijn die belangrijk achterblijven bij de wereldtrend. Maar pijnlijk is dat de gangbare klimaatmodellen de snelle temperatuurstijging van Nederland niet beschrijven. Dat roept de vraag op hoe groot hun voorspellende kracht is voor de komende decennia.

De jaarlijkse neerslag in Nederland is de afgelopen eeuw met zo’n 18 procent gestegen. Steeds vaker blijkt de neerslag in de vorm van heel zware buien te vallen.

In het windklimaat is niet veel verandering te zien, het aantal stormen lijkt zelfs wat af te nemen.

Hoe de neerslag zich in de komende decennia gaat ontwikkelen, hangt vooral af van de vraag of de klimaatverandering rond Nederland de luchtstromen zal wijzigen. Blijft de luchtaanvoer globaal zoals die was, dan zal de neerslag in winter en zomer langzaam blijven groeien. Verandert het patroon, dan kan de neerslag ’s winters heel sterk toenemen en in de zomer juist afnemen. Daardoor zou de afvoer van Maas en Rijn opeens grote schommelingen kunnen vertonen.

Voor Nederland met zijn kwetsbare waterhuishouding is het toekomstige gedrag van die twee rivieren van groot belang. Ongelukkig genoeg zijn de toestromingsgebieden van de rivieren zo klein dat de grove klimaatmodellen er niet makkelijk betrouwbare voorspellingen voor kunnen doen. Tot dusver is in de afvoer van de rivieren geen duidelijke verontrustende trend te zien.

De mondiale stijging van de zeespiegel (die het gevolg is van het smelten van gletsjers en het uitzetten van opwarmend water) komt door een aantal lokale effecten, zoals bodemdaling, in de Nederlandse omgeving wat harder aan dan verderop op de wereld. De zeespiegel stijgt hier al sinds de jaren twintig in een constant tempo, een versnelling is nog niet waargenomen. Een groot geluk is dat het ineenstorten van de ijskap van Groenland voor Nederland niet heel zware gevolgen zal hebben. Als al het Groenlandse ijs verdwijnt, verandert het zwaartekrachtveld zo ingrijpend dat de zeespiegel rond het eiland zelfs zou kunnen dalen.

Veel aandacht gaat uit naar de gevolgen van de zeespiegelstijging. Maar die treft au fond slechts een beperkt gebied en is bovendien, dankzij de traagheid van de oceanen, heel geleidelijk en voorspelbaar. De verschuiving van de neerslagzones kan veel dramatischer gevolgen hebben. Droogte, zoals nu zichtbaar rond het Middellandse Zeegebied en het zuidwesten van de Verenigde Staten, kan abrupt intreden en binnen een paar jaar tot onomkeerbare gevolgen leiden. Die droogte brengt de drinkwatervoorziening in gevaar en is een bedreiging voor de lokale landbouw en voedselvoorziening.

Frequentere en intensere hittegolven zullen vooral slachtoffers maken onder hoogbejaarden, die een slechte warmteregulatie hebben. Aanvankelijk is gedacht dat ook allerlei vectorziektes – ziektes die worden doorgegeven door insecten en teken, zoals malaria, knokkelkoorts (dengue) en Lyme – algemener zouden worden. Inmiddels is het oordeel dat ze zich vooral zullen verplaatsen.

Planten en dieren zullen op de klimaatverandering reageren als ze die kans hebben. De aan kou geadapteerde soorten van de poolstreken en het hooggebergte zien hun habitat inkrimpen en hebben geen uitwijkmogelijkheid. Koraalriffen bleken: ze verliezen bij stijgende temperaturen de algen waarmee ze in symbiose leven. De verzuring van het zeewater is een verdere bedreiging van hun kalkskelet. Ook veel eencelligen en andere micro-organismen met een kalkskelet lopen gevaar.

In ecosystemen kan een zware ontregeling optreden: de bestaande afstemming van vraag naar en aanbod van voedsel kan verdwijnen. Bij een aantal vogelsoorten is dat al waargenomen. Het goede nieuws is dat toch ook snel weer een nieuw evenwicht optrad. De gevreesde aantasting van de biodiversiteit door klimaatverandering valt overigens in het niet bij de gevolgen van de directe kaalslag in de natuur voor stadsuitbreiding, wegenbouw en aanleg van landbouwgrond. En klimaatverandering heeft niet alleen negatieve gevolgen. Tegenover een toename aan hittedoden staat een afname van koudedoden. Het verdwijnen van het zee-ijs rond de Noordpool is een buitenkans voor de koopvaardij en de oliewinning. Het belangrijkste voordeel van de klimaatverandering is dat hij de mondiale voedselvoorziening zal verbeteren: er zal landbouw mogelijk zijn in gebieden die tot voort kort te koud waren.

Onderzoek aan oud ijs, geboord uit de ijskap van Groenland, heeft aangetoond dat zich tijdens de laatste ijstijd (20.000 tot 80.000 jaar geleden) regelmatig zeer plotselinge, ingrijpende klimaatveranderingen voordeden. Tijdens deze zogenoemde Dansgaard-Oescher gebeurtenissen steeg de temperatuur binnen een paar jaar soms met 10 tot 15 graden Celsius. De opwarming was misschien niet helemaal mondiaal, maar is wel tot in Antarctica en Nieuw-Zeeland merkbaar geweest. De oorzaak is onduidelijk. Aannemelijk is dat veranderingen van de stromingen in de oceanen een rol speelde.

Er zijn allerlei mechanismen denkbaar die een geleidelijke klimaatverandering – zoals die van tegenwoordig – plotseling kunnen versnellen. Stuk voor stuk gaan ze uit van ‘positieve terugkoppeling’, een proces waarbij effecten van opwarming de opwarming verder versterkt. Zo zou bij voorbeeld door de voortgaande temperatuurstijging opeens heel veel methaan en CO2 kunnen vrijkomen uit de toendra’s van Siberië en Canada. Dat zou de opwarming versterken, waardoor nog meer methaan vrijkomt, enzovoort.

Het bekendste zelfversterkende effect is het ijs-albedo effect (‘albedo’ is het weerkaatsend vermogen van een oppervlak). Als het sneeuwbedekte zee-ijs rond de Noordpool begint te verdwijnen, zal het vrijkomende zeeoppervlak steeds meer zonnewarmte opnemen. De opwarming die daarvan het gevolg is, brengt steeds meer zee-ijs aan het smelten, wat de opwarming verder versnelt. Zo is ook denkbaar dat onder invloed van de opwarming vegetatietypen tot ontwikkeling komen die veel meer zonnewarmte opnemen dan de vegetatie die ze vervangen. Het zijn allemaal ontwikkelingen die niet oneindig doorgaan, maar ze kunnen weer andere onomkeerbare processen op gang brengen, zoals de verandering van oceaanstromen. Of het ineenstorten van de ijskap van Groenland.

Het klimaatverdrag van 1992 verplicht de ondertekenaars mee te helpen aan een stabilisatie van de concentraties broeikasgassen in de atmosfeer. Een stabilisatie op een niveau dat een ‘gevaarlijke menselijke verstoring’ van het klimaatsysteem voorkomt. In 1992 was nog niet gedefinieerd wat een ‘gevaarlijke verstoring’ was, maar instituten in Nederland, Duitsland en Zweden hadden al wel becijferd dat de voornaamste ecosystemen alleen beschermd zouden zijn als de wereldgemiddelde temperatuur met niet meer dan twee graden zou stijgen ten opzichte van het begin van het industriële tijdperk (1800). Ook zou de stijging niet sneller mogen gaan dan met 0,1 graad Celsius per decennium. De doelstelling nam voor lief dat aan een deel van de natuurlijke ecosystemen (zoals koraalriffen) wél schade ontstond.

De ‘tweegradendoelstelling’ is in 1996 door de Europese Unie overgenomen en wordt inmiddels algemeen gehanteerd. De aandacht voor de maximale snelheid van de temperatuurstijging is wat op de achtergrond geraakt.

Nu van de ‘toegestane’ temperatuurstijging van 2 graden inmiddels al 0,8 is verwezenlijkt, is in het laatste IPCC-rapport becijferd dat de CO2-concentratie (die al 385 ppm is) snel terug zou moeten naar 350 ppm. De mondiale uitstoot van broeikasgassen, die eigenlijk permanent stijgt, zou al tussen 2015 en 2020 moeten dalen. De uitstoot van alle broeikasgassen bij elkaar zou in 2050 zo’n 85 procent lager moeten zijn dan in 2000.

Er zijn allerlei mogelijkheden om de gewenste reductie te halen: overgaan op duurzame energiebronnen, verhogen van de efficiency van industriële processen, gebruik van kernenergie, introductie van zuinige auto’s, isolatie van gebouwen en vermindering van het vleesverbruik. Aan het eind van deze mogelijkheden staat opslag van CO2 in de ondergrond. Het afremmen van de bevolkingsgroei wordt in VN-bijeenkomsten nooit als oplossing genoemd. Dat onderwerp is taboe.

In Kopenhagen zou een formidabele inhaalslag gemaakt moeten worden om het broddelwerk van het Kyoto-protocol uit 1997 goed te maken. De doelstellingen van Kyoto waren destijds uiterst bescheiden. De meeste landen, waaronder ook China en India, kregen helemaal geen verplichtingen opgelegd omdat in het klimaatverdrag was bepaald dat de industrielanden, met hun historische CO2-‘schuld’, het voortouw moesten nemen. Afgesproken werd dat de weinige deelnemende landen (en de VS deden uiteindelijk toch niet mee) bij elkaar gemiddeld over de perioden 2008-2012 ongeveer 5,2 procent minder broeikasgassen zouden uitstoten dan in 1990. Europa moest 6 procent minderen. Dat dit doel ruimschoots wordt gehaald, is vooral te danken aan het instorten van de economieën van de voormalige Oostbloklanden.

Het protocol heeft geen zichtbare invloed gehad op de gestage stijging van de CO2-concentratie in de atmosfeer. De mondiale uitstoot van CO2 steeg tussen 1990 en vandaag met 35 procent, die van alle broeikasgassen samen wat minder.

De kans dat volgende maand in Kopenhagen een mondiaal samenhangend stel bindende afspraken voor veel zwaardere emissiebeperkingen wordt gemaakt, lijkt inmiddels nihil. In juli maakten de leiders van de G8 weliswaar bekend de tweegraden-doelstelling te onderschrijven, maar zij weigerden toe te zeggen dat zij al op korte termijn maatregelen zouden nemen. Ze verklaarden ernaar te streven om de uitstoot van broeikasgassen in 2050 te verminderen met 80 procent ten opzichte van het basisjaar 1990. De Europese Unie streeft eenzelfde doel na, maar heeft ook eenzijdig het bindende besluit genomen de eigen emissies in 2020 met 20 procent ten opzichte van 1990 te zullen verminderen. En zelfs 30 procent als ook andere landen een voldoende inspanning leveren.

Dat de grote economieën die niet tot de G8 behoren (zoals China, India en Brazilië) alsnog een reductie van 50 procent zullen toezeggen (2050 ten opzichte van 1990) zoals wenselijk is om de tweegradendoelstelling te behalen, is uiterst onwaarschijnlijk.

Er is weinig kans dat de tweegradendoelstelling wordt gehaald. Het zou al heel wat zijn als de uitstoot van broeikasgassen gehandhaafd kon blijven op het niveau van 2000, maar dan nog moet rekening worden gehouden met een verdere mondiale temperatuurstijging van zo’n 0,5 graad tot 2100. Met forse lokale overschrijdingen van die waarde.

Dat betekent dat de mensheid er niet aan ontkomt voorzorgsmaatregelen tegen verdere klimaatverandering te nemen. Dit is wat meestal ‘adaptatie’ wordt genoemd. Een land als Nederland is gewend aan zo’n beleid, de zee- en rivierdijken worden voortdurend aangepast, maar elders op de wereld is het nog nieuw. In een korte inventarisatie liet het laatste IPCC-rapport zien waaruit adaptatie kan bestaan. In de eerste plaats natuurlijk uit verdedigingswerken tegen een stijgend zeeniveau en toenemende kans op cyclonen. Maar ook maatregelen voor het opvangen van langdurige droogte: het aanleggen van waterreservoirs, de bouw van irrigatiesystemen en de keuze van aangepaste landbouwgewassen. Voorlichting van boeren. In steden die door dodelijke hittegolven kunnen worden getroffen, kunnen speciale koelcentra worden gebouwd om er de meest kwetsbare inwoners bescherming te bieden. In de Alpen wordt de steeds zeldzamere sneeuw tegen de zon beschermd met isolerend materiaal en aangevuld met sneeuwmachines.

‘Adaptatie’ is vaak kostbaar en de kans is groot dat uitgerekend de armste landen van Afrika ermee worden opgezadeld. Adaptatie vereist dus ook aandacht voor nieuwe financieringsmogelijkheden.

Het laatste redmiddel waarover de mensheid beschikt wordt ‘geo-engineering’ genoemd. Het is de aanduiding voor hoogtechnische, altijd peperdure maatregelen om òf de concentratie CO2 in de atmosfeer kunstmatig te verlagen òf de zonnehitte tegen te houden. CO2 kan in principe worden weggevangen door de algengroei in de oceanen te bevorderen of door op megaschaal langs de kusten vergruisd olivijn in zee te storten. Olivijn is een natuurlijk mineraal dat CO2 bindt. Het onderscheppen van de zonnehitte is nog puur theorie. Je zou zwaveldioxide (SO2) in de stratosfeer kunnen blazen waardoor die meer zonlicht weerkaatst. Of je zou de wolkvorming boven de oceanen kunnen bevorderen. De weerzin tegen deze technofix, met zijn onbekende gevaren en bekende milieubezwaren, is zo groot dat hij waarschijnlijk nooit gebruikt zal worden.