Waarom gaat klimaatverandering steeds sneller en sneller?

Deze vraag is geformuleerd als een feit: "klimaatverandering gaat steeds sneller en sneller", maar het staat wetenschappelijk gezien niet vast dat dat ook zo is. Wat wel vast staat is dat de temperatuur zal blijven stijgen als we niet ophouden met het toevoegen van CO2 aan de atmosfeer, maar hoe snel dat zal zijn hangt van heel veel factoren af. Maar zelfs als de snelheid van opwarmen lineair is, dus een gelijk blijvende toename in plaats van sneller en sneller, zal de huidige opwarming van bijna 2 graden Celsius per eeuw tot aanzienlijke gevolgen leiden. Tenslotte kan ook het bereiken van kantelpunten niet uitgesloten worden waarbij de temperatuur vrij plotseling snel en oncontroleerbaar kan stijgen.

#klimaatverandering #economie #kantelpunten

De snelheid van de klimaatverandering (hoeveel de opwarming ieder jaar veranderd) hangt af van heel veel factoren. Vier daarvan worden hier besproken.

  • De groei van de wereld economie
  • De hoeveelheid CO2 die we produceren
  • De gevolgen van een toename van CO2
  • Kantelpunten

Tenslotte kan ook het bereiken van kantelpunten niet uitgesloten worden waarbij de temperatuur vrij plotseling snel en oncontroleerbaar kan stijgen.

  • De groei van de wereld economie Volgens de meeste economen moet een gezonde economie groeien met ongeveer 2% per jaar (Jones 2016). Omdat de groei een vast percentage van een steeds grotere economie is, zal de omvang van de economie sneller en sneller toenemen. Dit wordt ook wel exponentiële groei genoemd.
  • De hoeveelheid CO2 die we produceren Een economie die exponentieel groeit, heeft -op dit moment- ook een exponentiële groei van energiegebruik tot gevolg. Omdat onze economie nog grotendeels op fossiele brandstoffen draait (kolen, olie en gas die bij verbranden CO2 afgeven) kan ook een toename van de productie van CO2 verwacht worden (Hannesson,2019; PWC 2019). Met een relatief kleine toename van 2% per jaar wijkt een exponentiële toename op de korte termijn niet veel af van een rechte lijn. Dit blijkt ook uit de "Keeling curve" die de feitelijk aanwezige hoeveelheid CO2 in de atmosfeer weergeeft (Figuur 1). Maar gezien over een periode van een paar honderd jaar wordt de exponentiële, steeds snellere toename, goed zichtbaar (Figuur 2).
sneller1.png

Figuur 1

Figuur 2

Figuur 2

  • De gevolgen van een toename van CO2 Gelukkig is het ook zo dat het effect van de toenemende CO2 op de temperatuur het omgekeerde van exponentieel is. Het temperatuur effect wordt juist minder en minder bij toenemende uitstoot. Samen hebben deze twee processen tot nu toe tot een ongeveer lineaire toename van de temperatuur geleid (dus niet sneller en sneller). Deze lineaire toename gaat daarentegen wel met een ongekend hoge snelheid vergeleken met historische processen (IPCC 2018).
  • Kantelpunten. Tenslotte zijn zogenaamde kantelpunten een belangrijke factor in de reactie van het aardse systeem op de snel stijgende temperatuur. De modellen die het IPCC gebruikt gaan in het algemeen uit van lineaire effecten. Maar het is mogelijk dat de "positieve terugkoppelingen"(mee-koppeling) de aard van de reactie sterk zullen veranderen. Een voorbeeld van zo'n positieve terugkoppeling is de mate van "witheid" en reflectie van de aarde (albedo genoemd). Op dit moment reflecteren de witte poolkappen veel zonne-energie terug de ruimte in. Als de stijgende temperatuur meer wit poolijs laat smelten neemt de albedo af. Er wordt dan minder energie teruggekaatst. De aarde warmt daardoor sneller op. Daardoor zal dan nog meer poolijs smelten waardoor de albedo nog verder afneemt en de aarde nog meer opwarmt. Er kunnen kantelpunten zijn waar zulke mee-koppelingen vrij plotseling tot een onbeheersbare kettingreactie leiden en vanwaar we uitkomen op de "broeikas aarde" uit de tijd van dinosaurussen (Steffen et al. 2019). Het was toen ongeveer 8 graden warmer dan nu, en het zeeniveau tientallen meters hoger. Dat zijn omstandigheden die voor de mens vrijwel onleefbaar zijn. Andere mogelijke niet lineaire effecten zijn het vrijkomen van grote hoeveelheden methaan (een krachtig broeikas gas) uit bevroren toendra's en poolzeeën (Masyagina et al.2020; Nitzbon et al. 2020). Als zulke kantelpunten bereikt worden dan zal de verandering inderdaad steeds sneller en sneller gaan.

Hoe kwam dit antwoord tot stand?

Een eerste versie van dit antwoord is geschreven door Peter Roessingh en gecheckt door Rob van Dorland.

[1] Hannesson, R. (2019), "CO2 intensity and GDP per capita https://doi.org/10.1108/IJESM-02-2019-0011

[2] IPCC, 2018: Global Warming of 1.5°C https://www.ipcc.ch/sr15/

[3] Jones, C.I. (2016) The Facts of Economic Growth. http://dx.doi.org/10.1016/bs.hesmac.2016.03.002 https://web.stanford.edu/~chadj/facts.pdf

[4] Masyagina, O.V. et al. (2020) The impact of permafrost on carbon dioxide and methane fluxes in Siberia: A meta-analysis. https://doi.org/10.1016/j.envres.2019.109096

[5] Nitzbon, J et al. (2020) Fast response of cold ice-rich permafrost in northeast Siberia to a warming climate. https://www.nature.com/articles/s41467-020-15725-8

[6] PWC (2019) The Low Carbon Economy Index 2019, Emissions Relapse https://www.pwc.co.uk/services/sustainability-climate-change/insights/low-carbon-economy-index.html

[7] Steffen W, Rockstrom J, Richardson K. et al. (2018) Trajectories of the Earth System in the Anthropocene https://doi.org/10.1073/pnas.1810141115