Opklaringen in de broeikas

Komende week onderhandelen delegaties in Stockholm over de officiële samenvatting van de jongste kennis over het klimaat. Vijf netelige punten, van uitstootscenario's tot kantelpunten.

Hoe gaat het met de uitstoot van CO2?

Het begon allemaal tijdens een hittegolf in de Canadese stad Toronto, in 1988. De conferentie 'Onze veranderende atmosfeer: implicaties voor de mondiale veiligheid' sloot af met een dramatische conclusie. 'De mensheid is bezig met een onbedoeld, ongecontroleerd, wereldomvattend experiment waarvan de gevolgen alleen achter die van een wereldwijde kernoorlog komen.'


Er werden twee besluiten genomen. Ten eerste werd het 'Intergovernmental Panel on Climate Change' IPCC opgericht, dat de wetenschappelijke bevindingen over klimaatverandering periodiek in kaart zou brengen. Ten tweede werd aanbevolen dat de uitstoot van het broeikasgas CO2 in 2005 minimaal 20 procent lager moest zijn dan toen.


Daarop volgden 25 jaar wetenschap en klimaatbeleid, twee sectoren waarin honderdduizenden betrokkenen enorme inspanningen leverden om iets over het klimaat te zeggen of er iets aan te doen. Het IPCC brengt vanaf komende week voor de vijfde keer verslag uit, en uit de conferentie in Toronto groeiden nieuwe conferenties - in Rio, Kyoto, op Bali, in Kopenhagen, Cancún, Durban en Qatar - waarop steeds duizenden, later tienduizenden diplomaten probeerden het tij te keren.


Het resultaat: zie de grafiek.


Als er iets niet heeft plaatsgevonden, de afgelopen kwart eeuw, dan is het een reductie van de CO2-uitstoot. Op een crisisdipje in 2009 na is de uitstoot gewoon blijven stijgen. Daar hebben wetenschappelijke alarmbellen noch de met veel tamtam omgeven klimaatonderhandelingen iets aan kunnen veranderen.


Natuurlijk hebben we - de mensheid - ons best gedaan. In Kyoto, in 1997, maakte de wereld harde afspraken over een kleine reductie van de uitstoot in 2012. Dat is sommige van de deelnemende landen, zoals in Europa, gelukt. Maar andere landen braken hun belofte (Canada bijvoorbeeld) of deden helemaal niet mee (de Verenigde Staten, China).


Kyoto beloofde 5,2 procent minder CO2 ten opzichte van 1990 - het werd 50 procent méér.


Het probleem is dat de bevolking en de welvaart gewoon zijn blijven doorgroeien, en dat het niet gelukt is die groei los te koppelen van de CO2-uitstoot. Welvaart = energie, en die energie komt nog grotendeels uit fossiele bronnen.


Natuurlijk worden er windmolens neergezet, zonneparken gebouwd, zijn er elektrische auto's gekomen en wordt er energie bespaard. Ook de vervanging van kolen door schaliegas in de Verenigde Staten helpt. De CO2-uitstoot per kilowattuur opgewekte energie daalt gestaag. Maar het is simpelweg nog veel te weinig. Voor elke paar windparken die er in China uit de grond worden gestampt, komt er ook een kolencentrale bij. Zolang duurzame energie vooral een extra vorm van energie is, en geen vervanging, maakt het voor de absolute CO2-uitstoot niets uit.


Ach ja, natuurlijk doen wij ons best. We kopen spaarlampen, we isoleren ons huis, we nemen misschien wat vaker de trein. Onze bedrijven hebben duurzaamheidsverslagen en CO2-rapportages. Maar het blijven druppels op een gloeiende plaat. De minimale Europese reductie van CO2 wordt dubbel en dwars tenietgedaan door de groei in China, India en Afrika - waar de uitstoot deels wordt veroorzaakt om onze spullen te maken.


De enige dipjes van de afgelopen anderhalve eeuw zijn typerend: een wereldwijde daling van de CO2-uitstoot is altijd gecorreleerd met een wereldwijde krimp van de economie. Groene groei is vooralsnog een illusie gebleken. Wat de gevolgen van de CO2-uitstoot ook zijn: we zullen ermee moeten leren leven.


Hoe snel warmt de aarde op?

Als er in het nieuwe IPCC-rapport één passage is waarop alle ogen gericht zijn, is het wel die over de 'klimaatgevoeligheid' - het getal dat aangeeft hoeveel het klimaat uiteindelijk opwarmt als je de hoeveelheid CO2 zou verdubbelen. In een eind vorig jaar uitgelekte ontwerp hanteert het IPCC daarvoor als meest waarschijnlijke waarde 3 graden, net als in zijn vorige rapport. Maar ook zijn de cijfers subtiel iets naar beneden bijgesteld: zo noemt het IPCC veel hogere klimaatgevoeligheden voor het eerst met zoveel woorden 'zeer onwaarschijnlijk' in plaats van het eerdere 'niet uit te sluiten', en wordt de ondergrens waarschijnlijk verlaagd van 2 naar 1,5 graad.


De klimaatgevoeligheid - simpel gezegd: de mate waarin de auto versnelt als je het gaspedaal twee keer zo hard indrukt - is al tientallen jaren het middelpunt van controverse. Als de aarde een grote, lege ruimte zou zijn, zou het klimaat bij verdubbeling van CO2 ongeveer 1,2 graden opwarmen - daarover is nagenoeg iedereen het eens. Maar in werkelijkheid is de aarde een rommelhok waar alles beweegt, stroomt, ademt, groeit, spiegelt en absorbeert.


Vooral de extra waterdamp die in een warmere dampkring vrijkomt, zal de temperatuur verder opstuwen, omdat waterdamp zelf een krachtig broeikasgas is. Los nog van andere factoren die de temperatuur aanjagen, zoals ontsnappende rottingsgassen uit dooiende permafrost, en wateroppervlakten die eerst bevroren waren en zonlicht weerkaatsten, maar die na ontdooiing juist extra warmte absorberen.


Daartegenover staan mechanismen die de opwarming afremmen, zoals vulkaanrook, dips in de zonneactiviteit en witte wolken die zonlicht terugkaatsen (verwarrend genoeg zijn er ook wolken die juist warmte vasthouden). Wat er uit die optelsom komt, is de klimaatgevoeligheid: het IPCC hanteert al jaren de uitkomst 'iets tussen de 2 en de 4,5 graad', met 3 graden opwarming als 'meest waarschijnlijke' einduitkomst.


Maar zulke precieze cijfers bieden ook schijnzekerheid. Haast ieder onderzoek komt uit op een wat ander opwarmingsgetal, afhankelijk van de onderzochte periode en de gebruikte methode. En er is, anders dan de IPCC-formulering doet vermoeden, vaak geen wetenschappelijke reden waarom het ene cijfer 'waarschijnlijker' zou zijn dan het andere: misschien klopt de ene methode wel beter dan de andere. Dat lijken details - waar hebben we het eigenlijk over - maar in de praktijk kan een graadje meer of minder net het verschil betekenen tussen een opwarming met heftige en zelfs onomkeerbare gevolgen op lange termijn of een opwarming waarvan we in praktijk niet al te veel zullen merken.


Zo is, na een kwart eeuw onderzoek, de uitspraak 'ergens tussen de 1,5 en 4,5 graad opwarming bij een verdubbeling van CO2, en heel misschien wel lager of hoger, en op de korte termijn ligt het anders' nog het beste wat de wetenschap ervan kan maken. Vorige zomer vatten onderzoekers uit onder meer Nederland de resultaten samen van ruim twintig studies naar klimaatomslagen in de prehistorie: de klimaatgevoeligheid die ze daaruit destilleerden, viel precies binnen die waarden. 'Het enige wat we zeker weten is dat CO2 opwarming geeft. Maar niet precies hoeveel', zegt paleoklimatoloog Appy Sluijs van de Universiteit Utrecht. 'Blij zullen beleidsmakers er niet mee zijn, maar met die onzekerheid zullen ze moeten dealen.'


Houden we wel genoeg rekening met natuurlijke variatie?

De meeste deskundigen vielen er een paar weken geleden eerlijk gezegd niet door van hun stoel: de studie in Nature van Yu Kosaka en Shang-Ping Xie van het Scripps institute in La Jolla bij San Diego, Californie. Het Amerikaanse duo deed modelberekeningen om na te gaan hoe het kan dat de opwarming van de dampkring sinds de late jaren negentig van de vorige eeuw lijkt te stokken. Op het eerste gezicht staat dat haaks op de nog steeds stijgende concentraties CO2 in de atmosfeer, al was bijvoorbeeld 2010 regionaal juist een zinderend heet jaar met hittegolven in de VS en Rusland en was er in 2012 minder zeeijs op de zomerse Noordpool dan ooit.


Maar op het tweede gezicht valt het dus ook wel mee, lieten Kosaka en Xie zien. Opwarming is een solide trend, alleen wordt die trend versterkt of juist gemaskeerd door andere en min of meer autonome processen op aarde. Vooral in de Stille Oceaan klotsen warm en koud water in een min of meer regelmatige cyclus, de zogeheten Interdecadale Pacifische Oscillatie (IPO). Daardoor ontstaat een periodieke opwarming en afkoeling van grote delen oppervlaktewater, vooral langs de evenaar - vergelijkbaar met de bekende warme El Niño en koude La Niña voor de kust van Chili. Al dat water heeft serieuze invloed op de warmtehuishouding van de hele aardatmosfeer. De laatste tien jaar een temperende, laten Kosaka en Xie zien. Maar bijvoorbeeld in de jaren tachtig en negentig juist een versterkende.


Dat de IPO in de immense Stille Oceaan invloed heeft op de gemiddelde temperatuur op aarde, is al langer bekend; de nieuwe berekeningen gaven vooral een betere schatting van de sterkte van dat effect. Die is zeker groter dan de meeste deskundigen meenden, en voedt dus meteen discussies over de klimaatgevoeligheid en het aandeel van natuurlijke variaties. Als in de jaren zeventig en tachtig de oceaan de opwarming extra heeft opgejaagd, is het effect van extra CO2 misschien toch wat kleiner dan uit die episode alleen zou kunnen worden opgemaakt.


Anderzijds is voor de wetenschap zelf met de goeddeels statistische oefening van de Amerikaanse onderzoekers de kous nog lang niet af. De vraag blijft wat precies de oorzaak is van de warme en koude episoden aan het oppervlak van oceanen, en vooral: waarom die zich op een tijdschaal van enkele decennia voordoen. Ze laten optreden in computermodellen van de planeet met oceanen, gaat volgens deskundigen haast vanzelf. Maar de duivel zit in de details. Voorlopig lijken El Niño en La Niña goeddeels hun eigen gang te gaan en zich niets aan te trekken van wat er in de atmosfeer gaande is. Of het omgekeerde in een opgewarmde broeikaswereld ook zou kunnen gebeuren, weet niemand.


Hoe hard stijgt de zeespiegel?

Geruchten en gelekte getallen genoeg. Maar welke cijfers over de toekomstige zeespiegelstijging er komende week in Kopenhagen ook precies in de IPCC-samenvatting voor beleidsmakers terechtkomen, het doet er eigenlijk niet eens zoveel toe. Veel belangrijker is het volgens de experts, dat die getallen hoe dan ook een stuk realistischer zullen zijn dan in de vorige rapportage. In 2007 eindigde de presentatie van het vierde Assessment Report in gekrakeel over centimeters meer of minder. En dan niet tussen alarmisten en sceptici, maar pijnlijk genoeg vooral ook onder klimaatwetenschappers zelf.


Extreem in dat verband waren de interventies van de Duitse onderzoeker Stefan Rahmstorf in Potsdam, die vond dat zijn IPCC-collega's veel te voorzichtige schattingen produceerden. Hij kwam op misschien wel 1,4 meter zeespiegelstijging rond het jaar 2100. Het IPCC, dat in zijn speurtocht naar de wetenschappelijke consensus van nature altijd wat aan de voorzichtige kant is, op misschien ruim eenderde daarvan: 18 tot 59 centimeter.


Die tijden zijn voorbij, is het gevoel op de werkvloer van de klimaatwetenschap. Rahmstorf geldt nog steeds als een tamelijk extreme zeespiegelvoorspeller, met nogal particuliere methoden, die eigenlijk vooral extrapolaties zijn van recente metingen.


Extrapolaties zijn één ding, begrijpen wat er met de zee op een opwarmende planeet aarde gebeurt is wat anders. Maar de laatste jaren is er ook veel meer bekend geworden over de dynamiek van de ijskappen, deels dankzij het Europese Ice2Sea project. Ook op andere vlakken is er veel vooruitgang geboekt, denken de deskundigen. Zo is veel beter inzicht ontstaan in de rol van watergebruik op land in de zeespiegelstijging.


Wat vertrouwen in de zeespiegelwetenschap geeft, is dat er een sluitende verklaring is gevonden voor de stijging met 1,8 millimeter water per jaar, sinds het begin van satellietmetingen in 1972. In 2007 was voor pakweg 0,7 van die 1,8 millimeter stijging per jaar eigenlijk geen goede verklaring voorhanden. Nu wel, vooral dankzij studies die rond 2011 verschenen en die wezen op de rol van kleinere gletsjers.


De uitzetting van oceaanwater is beter begrepen, onder meer via betere metingen van de opwarming van het water, en blijkt bijna tweemaal zoveel bij te dragen als eerder gedacht. Ook continentale gletsjers en ijskappen dragen iets meer bij. Maar vooral de ijsmassa's van Groenland en Antarctica blijken ruim tweemaal zoveel bij te dragen als in 2007 nog in IPCC-verband werd vermoed; nieuwe metingen hebben dat aangetoond.


Gebruikt grondwater - in 2007 nog niet door het IPCC meegerekend - blijkt ongeveer 10 procent van de zeespiegelstijging te verklaren. Opmerkelijk is ook dat wateropslag op land in stroomgebieden volgens de berekeningen de zeespiegelstijging enigszins tegengaat, met pakweg 0,1 millimeter per jaar.


Het sluitende waterbudget geeft beduidend meer vertrouwen in de berekenbaarheid van de zeespiegel in de toekomst, en die zal bij ongewijzigde uitstoot van broeikasgassen in 2100 mondiaal hoger uitkomen dan de maximaal 59 centimeter van de vorige IPCC-rapportage. Dat gaat eerder in de richting van een meter - getallen waarmee het Nederlandse KNMI overigens al langer rekening houdt.


Tegelijk realiseren onderzoekers zich de laatste jaren steeds meer dat daarmee lang niet het hele verhaal is verteld. Net zoals het opwarmende klimaat regionaal op alles van opwarming tot afkoeling kan uitlopen, zo verloopt ook de zeespiegelstijging niet uniform over de hele aardbol. Op sommige plaatsen is de stijging geprononceerder dan elders, door een ingewikkeld samenspel van stromingen, bodembewegingen en de zwaartekracht van grote ijsmassa's.


Het meest sprekend is wat er volgens modelberekeningen rond Groenland gebeurt. Als daar een deel van de kilometersdikke ijsmassa wegsmelt, veert de landmassa op, waardoor kusten in de loop van duizenden jaren hoger boven water komen te liggen. Dat effect wordt nog eens versterkt doordat de zwaartekracht van een kleinere ijsmassa minder water naar zich toe trekt. Bij een stijging van mondiaal bijna een halve meter, daalt de zee rond Groenland door die effecten. Behalve aan de kant van de Noordelijke IJszee, die juist hoger zal uitkomen. Voor West-Europa, en dus ook Nederland, maken de regionale effecten niet veel uit, hooguit 10 centimeter; hier zal ongeveer de gemiddelde zeespiegelstijging zich aandienen, zeggen de rekenmodellen.


Zijn de prognoses een beetje betrouwbaar?

In 2009 publiceerden Britse klimaatonderzoekers misschien wel een van de interessantste studies die de laatste jaren zijn gedaan op dat terrein. Ed Hawkins en Rowan Sutton van de universiteit van Reading probeerden in hun stuk in het wetenschappelijke tijdschrift BAMS een antwoord te vinden op een simpele vraag: hoe zeker zijn we in voorspellingen van klimaatverandering? Die vraag, en zeker het antwoord erop, is van politiek belang. Als er een natuurlijke grens zit aan de voorspelbaarheid van het toekomstige klimaat, kan onzekerheid geen argument meer zijn om voorlopig nog maar even geen klimaatmaatregelen te treffen.


Hawkins en Sutton onderscheiden drie bronnen van onzekerheid in klimaatprognoses, in hun geval van de temperatuur. In de eerste plaats is er de natuurlijke veranderlijkheid die nu eenmaal in het chaotische klimaatsysteem ingebakken zit. Daarnaast zijn er onzekerheden in de hoeveelheden broeikasgassen die we in de toekomst de atmosfeer in pompen: in de ongebreidelde versie gebeuren er andere dingen dan bij vergaande emissiebeperkingen. En ten slotte zijn er de onvolkomenheden van de klimaatmodellen waarmee de prognoses worden berekend.


Alle drie de factoren spelen een rol in de onzekerheid van klimaatvoorspellingen. Maar niet allemaal op dezelfde tijdschaal, lieten Sutton en Hawkins zien. Voor de eerste tien jaar - de korte termijn dus - maakt vooral de natuurlijke variabiliteit van het weersysteem het voorspellen onzeker. Voor de verre toekomst - de echte lange termijn van meer dan een halve eeuw - zijn de emissiescenario's bepalend.


Wetenschappelijk gezien is vooral in het tussengebied - op de termijn van 10 jaar tot een halve eeuw - nog veel werk aan de winkel. Dat is namelijk het terrein waar de kwaliteit van de klimaatmodellen doorslaggevend is. Daarbij is steeds de vraag hoe de makers van het model omspringen met de subtiliteiten van het klimaatsysteem. Hebben ze de rol van wolken goed in de vingers? Wat doen ze met fijnstof en stikstofoxides? Zitten de veranderingen in de ijskappen in het model? En in hoeverre verandert de opwarming niet ook weer de eigenschappen van de atmosfeer, omdat ontdooiend permafrost extra methaan en CO2 loslaat, en ook de opslagcapaciteit van de warmere zee verandert?


Vooral in die laatste zogeheten feedbacks zitten aanzienlijke onzekerheden en vraagtekens - deels gewoon door gebrek aan voldoende meetgegevens over de dooi van bevroren toendra's en taiga's en methaan dat op zeebodems zit vastgevroren, de methaanhydraten. Anderzijds speelt ook de vraag of een warmer klimaat op hoge breedtegraden niet tot meer begroeiing leidt, die juist weer CO2 gaat vastleggen en deels emissies uit permafrost kan compenseren.


Dat alles laat nog veel ruimte voor doemscenario's over zichzelf versterkende klimaatverandering. Daarin spelen veelal tipping points een rol: omslagmomenten waarna er eigenlijk geen weg terug meer lijkt te bestaan. Een voorbeeld zijn studies die laten zien dat gletsjers niet geleidelijk van boven naar beneden smelten, maar vooral via diep naar binnen reikende scheuren.


IJskappen, is het idee, smelten dus niet maar storten in. Misschien is dat al gaande, zeggen pessimisten. Anderzijds is er de studie in Nature van begin 2013 van onder meer de Utrechtse onderzoeker Roderik van de Wal die laat zien dat zelfs bij hogere temperaturen de Groenlandse ijskap in het verleden juist heel stabiel was.


Een ander voorbeeld is het Noordpoolijs, dat 's zomers steeds verder slinkt en 's winters minder dik aangroeit. Ergens deze eeuw, is een voorzichtige prognose, is de ijsvrije Noordpool realiteit, volgens sommige berekeningen zelfs al vóór 2050. Waarna het relatief donkere zeewater meer warmte gaat absorberen en de warmtehuishouding van het gebied weer verder zal veranderen.


In de publieke discussies over klimaatverandering duiken tipping points voortdurend op, maar in het wetenschappelijke domein is er nog weinig met zekerheid te zeggen over points of no return. Het IPCC, zo laat zich daarom nu al raden, gaat er de komende week geen harde uitspraken over doen omdat die in de literatuur niet echt te vinden zijn.


Merken we nu al iets?

Het grote publiek, verzuchtte NASA-klimaatvoorman James Hansen vorig jaar in een artikel in het tijdschrift PNAS, ziet door het weer de klimaatverandering niet. Weer verschilt altijd van dag tot dag, en stormen, sneeuw, hoosbuien en hittegolven zijn van alle tijden. Wanneer dringt het besef door dat er iets abnormaals gebeurt?


Pas als er heel extreme dingen gebeuren, is Hansens conclusie. Hij analyseerde de eerste tien jaar van deze eeuw in vergelijking met de periode 1950-1981. Kan iemand die oud genoeg is, zo luidde de vraag, zich nu herinneren dat het weer vroeger echt anders was dan nu?


Waarschijnlijk vooral als hij let op de zomers, en het voorkomen van hittegolven, zoals die van 2010 in Moskou of 2011 in de Amerikaanse Mid-West. Hansen vergelijkt het met dobbelstenen waaraan gerommeld is. De kansverdeling van mogelijke uitkomsten is daar inmiddels duidelijk naar meer extreme hitte verschoven. Dat zijn andere zomers dan in de jaren zestig, toen hij zelf jong was. Maar het blijft statistiek.


Omgekeerd houden weerkundigen er niet van om extreme weersverschijnselen toe te schrijven aan klimaatverandering. Orkaan Sandy, die in oktober 2012 enorme schade aanrichtte in New York, leek een schoolvoorbeeld van heftiger stormen door klimaatverandering. Modellen lieten later echter zien dat Sandy-achtige superstormen in een opwarmende wereld juist verder uit de kust vanaf de Atlantische Oceaan naar het noorden zullen gaan trekken. Dat Sandy zo'n indruk maakte, kwam toch vooral doordat het New York was, de zelfbenoemde hoofdstad van de westerse wereld.


Is klimaatverandering dus eigenlijk niet te merken? NASA-man Hansen trok in PNAS een slotconclusie die opmerkelijk mag heten voor een meteoroloog: let op de natuur, waarin de verdeling van planten en dieren een erfenis is van het heersende klimaat. Als patronen in flora en fauna beginnen te schuiven, is het duidelijk dat er iets gaande is met het klimaat.


Voor dit dossier is gesproken met onder anderen Jorien Vonk, Wilco Hazeleger, Michiel van den Broeke, Roderik van de Wal, Marc Bierkens, Stefan Rahmstorf, Appy Sluijs en Fatih Birol.

ALWEER UITGELEKT

Zondag lagen ze op straat: de 31 pagina's van conceptsamenvatting van het vijfde klimaatrapport van het IPCC. Honderden wetenschappers onderhandelen de komende week over de eindversie, die op 27 september wordt gepresenteerd. Dat weerhoudt critici er niet van alvast op het concept in te hakken. De schatting van de opwarming bij een verdubbeling van de CO2-concentratie van 'waarschijnlijk' 2 graden in 2007 naar 'zeer waarschijnlijk' meer dan 1,5 graad nu wordt door sceptici gezien als als een signaal dat IPCC het klimaatprobleem voorheen heeft overdreven.


IN DE CONTRAMINE

Ze waren er tijdig bij, de klimaatsceptici van het Non-governemental International Panel on Climate Change. Dinsdag presenteerde NIPCC-voorman Fred Singer in Chicago een eigen klimaatrapport, alvast als 'tegenwicht tegen de alarmistische berichten van het IPCC'. Inclusief een eigen samenvatting voor beleidsmakers van 24 pagina's. Op 3 oktober wordt de presentatie nog eens overgedaan in de Haagse Nieuwspoort, met eerste auteur Singer als hoofdgast. Belangrijkste boodschap: het klimaat verandert van nature altijd en de mens speelt daarbij geen wezenlijke rol.

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2020 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden