Klimaatverandering: de aarde warmt op door de mens. Extra kooldioxide in de atmosfeer stuwt de gemiddelde temperatuur op. Het is niet de eerste keer dat de aarde zo warm is, blijkt uit onderzoek. Ooit zwommen er nijlpaarden in de warme Rijn – en gleden er gletschers over ons land.
‘Groeten van de warme wadden,’ luidt de elektronische kaart die je kunt versturen vanaf de website van de Waddenvereniging. Op de kaart is de bekende vuurtoren van Texel afgebeeld, met op de voorgrond een enorme, zuidelijk ogende palmboom. ‘Schaatsers vragen zich af of ze ooit nog zullen mee doen aan een Elfstedentocht,’ legt de vereniging uit. ‘Zonaanbidders dromen van een tropisch klimaat en snorkelen voor de kust van de Waddeneilanden. Natuurliefhebbers vrezen dat de platen, slikken en kwelders van de Waddenzee zullen verdrinken in een steeds dieper wordende zee. En de kustbewoners vrezen de stormen, golven en zeespiegelstijging.’
Kennislink’s Live Earth klimaatreeks
- Klimaatspecial Live Earth (Kennislinkartikel)
- Wispelturig water (Kennislinkartikel)
- Sleutelen aan de broeikas (Kennislinkartikel)
- Antarctica is veel gevaarlijker dan Groenland (Kennislinkartikel)
- Met de auto naar Al Gore (Kennislinkartikel)
Zonsondergang aan de toekomstige Texelse rivièra.
bron: Carl Koppeschaar.
Bang voor het broeikaseffect? We zouden niet zonder kunnen! Door dit natuurlijke mechanisme houdt de dampkring de overdag ingestraalde zonnewarmte vast. Gebeurde dat niet, dan zou de gemiddelde temperatuur maar liefst 33 0C lager liggen. Achttien graden onder het vriespunt: brrr! Zonder broeikaseffect is het op aarde onleefbaar.
De rol van koolmonoöxide2
Zonne-energie bereikt de aarde voor een groot deel in de vorm van zichtbaar licht. Het bestaat dan uit kortgolvige straling. Als dit licht de aarde bereikt wordt het omgezet in warmte-energie. Deze warmtestraling noemt men ook wel infrarode straling.
Gasmoleculen als water, ozon en kooldioxide nemen de warmtestraling tijdelijk op. Later wordt deze energie opnieuw in alle richtingen uitgestraald, en dus ook weer richting aarde. Een deel van de zonne-energie blijft daarom gevangen in de onderste tien kilometer van de atmosfeer.
Voor het broeikaseffect is de aanwezigheid van kooldioxide (CO2) doorslaggevend. Koolstofdioxide komt in betrekkelijk hoge concentraties voor in de atmosfeer en het heeft een molecuulstructuur die warmte goed absorbeert en weer in alle richtingen uitstraalt. De andere broeikasgassen leveren ook een bijdragen, maar komen in veel kleinere hoeveelheden voor.
Kooldioxide komt vrij bij de verbranding van koolstof. Koolstof zit voornamelijk opgeslagen in hout, plantenresten en fossiele brandstoffen. Ook mens en dier produceren kooldioxide door adem te halen. Omgekeerd wordt CO2 door planten en algen opgenomen.
De bijdrage die planten leveren aan de hoeveelheid koolstof wordt gevormd door het vergaan van de plant (fossiliseren). Het materiaal komt voor zeer lange tijd in de aardbodem en in de oceanen (via plantaardige algen) terecht.
De laatste eeuw is de bijdrage van de mens ook belangrijk geworden. De industrie draait op fossiele brandstoffen en het gebruik van het autoverkeer neemt steeds meer toe.
Versterkt broeikaseffect
In de twintigste eeuw is de gemiddelde temperatuur op aarde met nog eens 0,74 0C gestegen. De laatste vijftig jaar ging dat veel harder. Volgens de VN-klimaatcommissie IPCC is een versterking van het broeikaseffect ‘zeer waarschijnlijk’ de oorzaak van de temperatuurstijging. Die wordt toegeschreven aan menselijke activiteit. Grote boosdoeners zijn de uitstoot van kooldioxide (CO2) en andere broeikasgassen. Ook de toename van het luchtverkeer. De komende eeuw kan de gemiddelde temperatuur met nog eens 1,1 0C tot 6,4 0C stijgen.
De variatie van de gemiddelde temperatuur op aarde gedurende de laatste 140 jaar en laatste 1000 jaar. In de laatste grafiek is het grijze gebied de onzekerheidsmarge in de afleidingen van de temperatuur in het verleden.
_bron: IPCC.
Klik op de afbeelding voor een grotere versie met meer informatie._
Dé oplossing is het terugdringen van de CO2-uitstoot door energiebesparing en mindering in het verbruik van fossiele brandstoffen. Een welvarend land als Nederland verbruikt per jaar een hoeveelheid fossiele brandstoffen die gelijk is aan 60 miljard ton olie. De industrie verbruikt daar ongeveer 25% als energie en 15% als grondstof. De dienstverlenende sector slokt 20% op en het vervoer 15%. Tot slot verbruikt het huishouden bijna 25%, waarvan een niet onbelangrijk deel door het nodeloos op slaapstand laten staan van televisies en andere apparaten.
Ministeries buitelen over elkaar heen met voorstellen voor maatregelen. Zo moet de gloeilamp vervangen worden door energiezuiniger LED-lampen. Huizen moeten worden geïsoleerd. Een nieuw deltaplan tegen het wassende water is in de maak. Schiphol is beducht voor de toename van westenwind bij een warmer wordend klimaat. Om vertragingen te voorkomen wil de luchthaven een zesde en eventueel een zevende baan. Maar milieubewegingen wijzen er op dat juist het vliegverkeer een van de boosdoeners is bij klimaatverandering. Condenssporen van vliegtuigen vormen in de hoge lucht een deken. Daardoor wordt met name ‘s nachts en ‘s winters minder warmte door het aardoppervlak uitgestraald. Een heel duidelijk effect kon worden gemeten na de terroristische aanslagen in New York, toen drie dagen lang het commerciële vliegverkeer boven het Amerikaanse luchtruim was stilgelegd.
Vliegtuigstrepen
Al tien jaar wordt gewaarschuwd tegen de gevolgen van het vliegverkeer voor het klimaat. Weliswaar draagt de luchtvaart nu nog maar voor 3,5 procent bij aan de aardse opwarming, maar ze groeit jaarlijks met vijf procent. Werd in 1992 nog maar 130 miljoen ton brandstof verbruikt, in 2015 loopt dat op tot 300 miljoen ton. En in 2050 is het brandstofverbruik gestegen tot 450 miljoen ton. Over vijftig jaar gaat er dus meer dan drie keer de huidige hoeveelheid broeikasgassen de lucht in. Kooldioxide, waterdamp, stikstof- en zwaveloxiden uit de motoren van vliegtuigen warmen de aarde nog veel verder op.
Klik op de afbeelding voor een grotere versie.
De aarde nú is warmer dan de afgelopen 400 jaar. Dat klinkt angstaanjagend, maar vierhonderd jaar geleden verkeerde de wereld in de zogeheten ‘kleine ijstijd’. Tijdens de Middeleeuwen, tussen 900 en 1300, wat het mogelijk zelfs warmer dan nu. Toen de Noren zich omstreeks het jaar 1000 op Groenland vestigden, kon daar vee worden gehouden. Later breidde het poolijs zich zo sterk uit dat de nederzettingen moesten worden opgegeven. Gaan we nog verder terug in de tijd, dan zien we dat warme perioden worden afgewisseld door ijstijden.
Tijdens de laatste grote ijstijd denderden mammoeten en wolharige neushoorns door ons land. Dáárvoor, tijdens de warme, interglaciale periode tussen twee ijstijden, baadden nijlpaarden in de Maas en Rijn. Wie in Limburg en België door het Maasdal reist, kan kalkafzettingen en versteende koralen zien uit een tijd dat ons deel van West-Europa nog onder de zeespiegel lag. En toen Nederland de kust van een ondiepe, warme binnenzee werd, vormden zich door verdamping van het zeewater onze huidige, ondergrondse zoutafzettingen.
IJstijden
Het klimaat kent van nature hitte- en koudegolven. De ijstijden worden gestuurd door variaties in de hoek van de aardas en de baan van de aarde rond de zon. Door deze bewegingen komt de zon in de loop van tienduizenden jaren lager aan de hemel te staan. Daardoor koelt de aarde plaatselijk en groeit het poolijs aan. Pas na duizenden jaren klimt de zon weer hoger aan de hemel. Het ijs smelt en een warmere periode breekt aan.
De periodieke klimaatswijzigingen op lange termijn zijn beschreven door de Servische wiskundige Milutin Milankovitch. Ze worden bepaald door de precessie (de zwenking van de aardas ten opzichte van haar baanvlak), de wijziging van de hoek van de aardas (‘obliquity’) en de verandering van de excentriciteit van de baan van de aarde om de zon.
Deze factoren veroorzaken een variatie van de zonnestraling. Gedurende de ijstijden is de sterkte van de zonnestralen op hoge breedte een tiende lager dan gedurende een warme interglaciale periode. De voorspelling aan de hand van dit model is dat de zonnestraling zesduizend jaar geleden het sterkst was en over 55000 jaar het zwakst zal zijn.
Verwacht wordt dat de temperatuurverdeling in de toekomstige ijstijd zal lijken op die van 18.000 jaar gelden, toen de laatste ijstijd op zijn hoogtepunt was. De oceanen op hogere breedtegraden waren ongeveer zes garden koeler dan tegenwoordig. In de tropen bedroeg het verschil één à twee graden Celsius.
Koud tot op het bot
‘Tienduizend jaar geleden begon de lente,’ schrijft de Delftse hoogleraar Salomon Kroonenberg in zijn onlangs bekroonde boek ‘De menselijke maat: de aarde over tienduizend jaar’. De glinsterende ijskap die Scandinavië bedekte, smolt letterlijk weg als sneeuw voor de zon. De zeespiegel steeg snel en de Noordzee, die tot dan toe droog lag, liep vol. De poolwoestijn van Noordwest-Europa kleurde groen.
‘Inmiddels is het hoogzomer geworden,’ stelt Kroonenberg. ‘Het klimaat is vrijwel constant, maar toch zijn we bang dat het over een eeuw een graadje warmer is. Over tienduizend jaar wordt het herfst. Dan komen de ijskappen terug en gaat de zeespiegel weer dalen. Canada, Finland, Zweden, Noorwegen en IJsland houden op te bestaan. Alles wat er in die landen staat aan bossen, huizen, bruggen, fabrieken, musea, kerncentrales, dierentuinen, kerken, viaducten, schoorstenen, wordt door de ijskap naar het zuiden gebulldozerd, en de onherkenbaar verworgen resten ervan worden bij elkaar geveegd tot een stinkende stuwwal van vuil puin van Amsterdam tot Moskou.’
Zo ver is het nog lang niet. Maar Kroonenberg wil hiermee aantonen dat we ons nu druk maken over een nog relatief klein effect voor de komende paar eeuwen, terwijl geologisch gezien onherroepelijk een afkoeling van het klimaat gaat plaatsvinden. Zo’n tienduizend jaar na nu kunnen we opnieuw kaarten gaan versturen: ‘Koud tot op het bot. Groeten uit ijzig Nederland!’
Tegelijk met de ijstijden varieert ook het CO2-gehalte in de atmosfeer. Oorzaak of gevolg, dat is nog onbekend. Wat wel vaststaat, is dat de huidige concentratie CO2 30% hoger ligt dan voor de industriële revolutie. Ze valt zelfs ver buiten de natuurlijke marge van de afgelopen 420.000 jaar. Het lijkt dus zeer aannemelijk dat die toename een aanzienlijk klimaateffect gaat krijgen.
In de loop der eeuwen is de hoeveelheid kooldioxide in de atmosfeer voortdurend veranderd. De hoeveelheid CO2 in de atmosfeer over een groot tijdsbestek is gemeten aan de hand van boormonsters uit het ijs op Groenland en Antarctica. In het ijs zitten minuscule belletjes prehistorische lucht opgeslagen. Hoe dieper men in het ijs gaat hoe ouder de ijslaag en de luchtbelletjes. In de periode tussen 10.000 en 160.000 jaar geleden steeg en daalde de hoeveelheid atmosferische CO2 af en toe snel. Dit zou een oorzaak kunnen zijn voor het ontstaan van de ijstijden. Waarom de hoeveelheid CO2 in de atmosfeer daalde en steeg voordat de mens op het toneel verscheen is onbekend. Vermoed wordt dat de hoeveelheid plantaardig plankton in de oceanen hierbij een rol speelt.
Klik op de afbeelding voor een grotere versie.
Opstoken
In de warme periode na de laatste ijstijd warmer werd, konden we 7000 jaar geleden landbouw gaan bedrijven. Maar we zijn nu zo ver geïndustrialiseerd dat we ons warme periode tussen twee ijstijden zelf opstoken tot een ‘super-interglaciaal’.
De meest recente klimaatcyclus. Zo’n 140.000 jaar geleden was Noord-Europa bedekt met een ijskap die zich tot aan de Utrechtse heuvelrug uitstrekte. De zeespiegel lag zo’n 120 meter onder het huidige niveau. Kort daarop eindigde deze ijstijd waarbij de temperaturen opliepen. Daarna volgde een nieuwe ijstijd, die bijna 100.000 jaar duurde. Zo’n 18.000 jaar geleden begon een snelle opwarming naar de warmere periode waarin we nu leven. Op dit moment lijkt de mens een ‘super-interglaciaal’ op te wekken. Maar we zijn onherroepelijk op weg naar een nieuwe ijstijd.
Klik op de afbeelding voor een grotere versie.
De aarde is gewend aan warme en koude perioden. Over ongeveer tienduizend jaar komt de volgende ijstijd en zal ook de zeespiegel weer dalen. Voordat het zover is, moeten we nú een manier vinden om de lippen boven water te houden. Watertrappelend bij de Texelse rivièra bijvoorbeeld.