Veranderingen in het klimaat

Antwoorden op veelgestelde vragen over natuurwetenschappelijke aspecten van klimaatverandering

■ Waarom verandert het klimaat?

Zoals hierboven aan de orde kwam wordt het klimaat bepaald door een aantal factoren. Veranderingen in die klimaatfactoren brengen veranderingen in het klimaat met zich mee.

Zo worden ijstijden gestuurd door zeer langzame, periodieke variaties in de positie van de aarde ten opzichte van de zon. Deze periodieke variaties duren vele tienduizenden jaren en leiden tot variaties in de zonne-instraling op aarde. Door allerlei processen wordt een aldus gestarte afkoeling versterkt. Zo neemt bij afkoeling het sneeuw en ijsoppervlak toe, terwijl de concentraties van broeikasgassen afnemen (zie figuur 4) Hierdoor wordt meer zonnestraling gereflecteerd, terwijl de broeikasgassen minder warmte vasthouden. Dergelijke versterkende processen worden positieve terugkoppelingen genoemd en zijn kenmerkend voor het klimaatsysteem. IJstijden zijn zeer ingrijpend. De volgende ijstijd is de komende duizenden jaren nog niet te verwachten, en is daarmee niet relevant voor het huidige klimaatdebat.

Er zijn ook snellere klimaatvariaties, die van nature optreden. Zo kunnen variaties in de sterkte van de door de zon uitgezonden straling doorwerken in het klimaat. Daarnaast kunnen variaties in de hoeveelheid ultraviolette straling de chemische samenstelling van de hoge atmosfeer beïnvloeden en zijn er vermoedens dat fluctuaties in de zonnewind (een hoogenergetische deeltjesstroom) in samenhang met kosmische straling zouden kunnen doorwerken in het klimaat.

[p. 12]

Een graadje erbij kan toch geen kwaad?

In landen met een gematigd klimaat kan een bescheiden opwarming voor bepaalde sectoren goed uitpakken. Voor de (sub)tropen is iedere temperatuurstijging nadelig omdat het er al warm is. De poolgebieden zijn kwetsbaar omdat het ijs sterk reageert op opwarming.

Bovendien warmen de polen veel sterker op dan de andere delen in de wereld. Voor Nederland geldt dat met name de effecten op de waterhuishouding (meer neerslag, hogere rivierafvoeren, hogere zeespiegel) nadelig zijn. Verder zijn de ecosystemen erg kwetsbaar voor snelle opwarming.

Verstoort de verstedelijking de waarnemingen?

De aanwezigheid van een stad heeft een plaatselijk verhogend effect op de temperatuur. Het is denkbaar dat de toenemende verstedelijking een kunstmatige verhoging van de gemeten wereldgemiddelde temperatuur tot gevolg heeft, omdat in de loop der tijd een toenemend aantal meetstations in stedelijk gebied is komen te liggen. Onderzoek heeft duidelijk gemaakt dat dat effect maximaal 0,1ºC bedraagt. De waargenomen opwarming van ongeveer 0,6ºC in de 20ste eeuw is dus niet te wijten aan het stadseffect.

>figuur 4:
Het parallelle verloop van de atmosferische concentraties CO2 (zwarte lijn) en methaan (blauwe lijn) en de temperatuur in de afgelopen 400.000 jaar
Figuur 4: Bron: Third Assessment Report, IPCC

[p. 13]

Grote vulkaanuitbarstingen brengen veel stof in de atmosfeer waardoor het zonlicht deels wordt tegengehouden, met lagere temperaturen tot gevolg. Dat effect is, samen met de veranderingen in de kracht van de zon hoofdzakelijk verantwoordelijk voor de ontwikkeling van de wereldgemiddelde temperatuur in de afgelopen duizend jaar, tot aan het midden van de 20ste eeuw. De opwarming van de aarde van 1910 tot 1945 is met name veroorzaakt door een toename van de kracht van de zon en de langdurige afwezigheid van grote vulkaanuitbarstingen. De opwarming vanaf 1976 tot aan het heden kan wetenschappelijk alleen worden begrepen door naast de natuurlijke klimaatfactoren de menselijke invloed op het klimaat in rekening te brengen.

Het belangrijkste broeikasgas na waterdamp is kooldioxide oftewel CO₂. Andere broeikasgassen zijn methaan, lachgas, CFK's en dergelijke, en ozon. CO₂ maakt onderdeel uit van de biologische kringloop. Het komt vrij bij de stofwisseling, is niet giftig en kan door planten worden omgezet in hout, vezels, voedingsstoffen etcetera. Methaan en lachgas komen vrij bij intensieve landbouw en veeteelt. De CFK's worden uitgestoten bij industriële activiteiten.

De hoeveelheden CO₂ en methaan in de lucht hangen sterk samen met de toestand van het wereldwijde klimaat. Uit ijsboringen op Antarctica blijkt dat het verloop van de atmosferische concentratie CO₂ en methaan in de afgelopen 420.000 jaar binnen zekere grenzen varieert in samenhang met de afwisseling van ijstijden en warmere periodes (zie figuur 4). Het is gebleken dat sinds de aanvang van de industriële revolutie de hoeveelheid broeikasgassen drastisch is toegenomen als gevolg van menselijke activiteiten zoals de verbranding van aardolie, gas en kolen, intensieve landbouw en veeteelt en grootschalige boskap.

De huidige concentratie CO₂ (379 ppmv) ligt 35% hoger dan de concentratie van voor de industriële revolutie en valt ver buiten de natuurlijke marge van de afgelopen 420.000 jaar. Het is wetenschappelijk bewezen dat die toename door de mens is veroorzaakt. Zoals hierboven ter sprake kwam bij de vraag: ‘Wat bepaalt het klimaat?’, verhoogt het natuurlijke broeikaseffect de temperatuur met 33ºC. CO₂ neemt daarvan 12ºC voor zijn rekening. Het lijkt het dus zeer aannemelijk dat de toename van de CO₂-concentratie met 35% een aanzienlijk klimaateffect heeft.

Het daadwerkelijk aantonen van dat effect is erg lastig omdat het klimaatsysteem op een uiterst complexe manier reageert op verstoringen.

[p. 14]

Zal de nieuwe ijstijd de opwarming voorkomen?

De menselijke invloed op het klimaat is nu al merkbaar en zal in de loop van deze eeuw aanmerkelijk toenemen. De nieuwe ijstijd laat nog duizenden jaren op zich wachten en komt dus veel te laat om het broeikaseffect te compenseren.

Overheerst de zon de andere klimaatfactoren?

De variaties in de kracht van de zon zijn verantwoordelijk geweest voor ongeveer 0,15ºC van de temperatuurstijging van 0,4ºC in de eerste helft van de 20ste eeuw. Daarna was de zonne-invloed marginaal. Voor zover de kennis nu reikt is de zon dus een belangrijke maar niet een overheersende factor voor klimaatveranderingen.

Waarom nam de temperatuur niet alsmaar toe sinds 1750?

Sinds de aanvang van de industriële revolutie heeft de mens de hoeveelheid broeikasgassen en daarmee het broeikaseffect in toenemende mate verhoogd. Toch daalde de temperatuur in de periode 1945-1975. Dat kan worden verklaard door de invloed van de zon, vulkaanuitbarstingen, El Niño en het broeikaseffect in samenhang te bekijken. De daling hangt samen met de stabilisatie van de zonneactiviteit en een verhoging van het aantal vulkaanuitbarstingen. Het blijkt dat de menselijke invloed op de temperatuur waarschijnlijk pas overheersend geworden is in de loop van de tweede helft van de 20ste eeuw.

Waarom is de menselijke invloed op het klimaat zo lang betwijfeld?

De theorie van het broeikaseffect stamt uit de 19e eeuw en is wetenschappelijk goed doortimmerd. Toch spreekt de wetenschap zich pas sinds enige jaren ondubbelzinnig uit over de menselijke invloed op het klimaat. Die toegenomen zekerheid vloeit voort uit onder meer de grote vorderingen in de kennis van het klimaatsysteem, het grote aantal recordwarme jaren sinds 1990, en het feit dat de effecten van de opwarming (afname ijsbedekking, verschuiving neerslagpatronen, reactie ecosystemen) op grote schaal zijn waargenomen.

Bepaalt de temperatuur de hoeveelheid broeikasgassen in plaats van andersom?

Het blijkt dat in bepaalde perioden de broeikasgasconcentraties zich aanpassen aan veranderingen in de temperatuur, terwijl op andere momenten veranderingen in de broeikasgasconcentraties voorafgaan aan temperatuurswijzigingen. Er is dus niet sprake van een eenduidige oorzaak-gevolg–relatie. Dit wordt toegeschreven aan terugkoppelingen in het klimaatsysteem. Een voorbeeld van zo'n terugkoppeling is het verschijnsel dat er bij een temperatuurstijging broeikasgassen uit de oceaan vrijkomen, omdat de oplosbaarheid van gassen in oceaanwater afneemt met toenemende temperatuur. Die extra broeikasgassen leiden dan weer tot verdere temperatuurstijging, enzovoorts. Aan de andere kant veroorzaken wisselende concentraties broeikasgassen temperatuurveranderingen. Zonder externe invloed evolueren temperatuur en broeikasgasconcentraties in samenhang. Wordt één van de twee door een externe oorzaak veranderd dan volgt de ander en is het zinvol om in termen van oorzaak en gevolg te spreken.

[p. 15]

De wereldwijde inspanning van duizenden wetenschappers heeft de laatste 15 jaar veel nieuwe inzichten opgeleverd. Vrijwel alle klimaatonderzoekers twijfelen inmiddels niet meer aan de menselijke invloed op het klimaat. Het verloop van de wereldgemiddelde temperatuur kan nu worden verklaard aan de hand van de invloeden van de zonneactiviteit, vulkaanuitbarstingen, El Niño en het door de mens versterkte broeikaseffect. De opwarming gedurende de laatste decennia is waarschijnlijk grotendeels door de mens veroorzaakt. Onderzoekers houden zich steeds meer bezig met de vraag hoe het klimaat, mede onder invloed van de mens, zal evolueren in de 21ste eeuw en wat de regionale effecten van de opwarming zullen zijn op mens en natuur.